戴國華，張俊峰

（浙江江能建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

杭州市第二水源千島湖配水工程從千島湖淳安縣境內(nèi)取水，通過輸水隧洞將水引至杭州市余杭區(qū)閑林水庫，為下游原水輸水工程提供優(yōu)質(zhì)千島湖水，同時在輸水線路途中向建德市、桐廬縣及富陽區(qū)部分區(qū)域供水。本工程為I等工程，千島湖進水口、輸水隧洞（含埋管、事故檢修閘、閑林控制閘、調(diào)壓井等）、分水口、出口流量控制建筑物、閑林水庫取水口等主要建筑物為1級，檢修排水退水設(shè)施、交通道路等次要建筑物為3 級。

杭州市第二水源千島湖配水工程包括千島湖進水口、千島湖—閑林水庫輸水建筑物、分水口、閑林出口流量控制及調(diào)壓設(shè)施、閑林水庫取水口等建筑物。千島湖—閑林水庫輸水線路長113.22 km，其中輸水隧洞混凝土襯砌段長約102.39 km，淺埋隧洞鋼襯段（不含跨江鋼襯段）長約6.34 km，線路跨分水江穿江隧洞段長約0.98 km，跨淥渚江倒虹吸管長約0.83 km，輸水線路過小溪流處埋管段長約1.80 km。輸水線路沿線在高嶺塢、林山及羊巖塢設(shè)3座事故檢修閘；在分水江上下游、淥渚江上下游以及獅子山埋管上游各設(shè)置1座事故檢修閥，共5座事故檢修閥，便于隧洞及倒虹吸管分段排水檢修。輸水線路沿線布置32個施工支洞，總長約18.83 km。保留其中16個施工支洞，運行期作為交通洞。保留的施工支洞中，在金竹牌支洞和桐村支洞的主支洞交匯口布置有超聲波流量計，這2個支洞作為流量計檢修交通洞。分水江1#支洞和分水江 2#支洞為分水江上下游閥室交通洞；其余石毛畈支洞、樟村支洞等12個支洞為隧洞檢修交通洞，運行期亦可作為調(diào)壓井發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。在閑林水庫上游設(shè)置閑林控制閘，控制上游來水進入閑林水庫[1-2]。

2 卷板機改造，撐圓裝置設(shè)計和應(yīng)用

杭州市第二水源千島湖配水工程采用隧洞混凝土襯砌及鋼襯管道進行輸水，鋼襯管道分為隧洞鋼襯、埋管和明管3種布置方式，其中大部分鋼管直徑為5.00 m。鋼管單節(jié)長度為3.00 m，質(zhì)量8.17 t，主要材料選用寶鋼生產(chǎn)的Q345R鋼材，管壁厚度為22 mm，加勁環(huán)選用Q345R鋼材，板厚22 mm，隧洞鋼襯和明管高度300 mm，埋管200 mm。

項目內(nèi)壓力鋼管直徑5.00 m，此類大型鋼管制作難以一體化卷制，傳統(tǒng)工藝采用2～3片瓦片卷制后拼裝焊接，制作投入拼裝人力巨大，拼裝工序繁瑣，焊縫數(shù)量成倍增加，質(zhì)量保障困難，不經(jīng)濟。為此，充分了解現(xiàn)場基本具備鋼管整節(jié)運輸進洞的情況后，決定采用整節(jié)制作的工藝，對材料進行雙定尺，一次性卷制成型，保證質(zhì)量的同時，減少焊縫數(shù)量，經(jīng)濟合理。為保證5.00 m直徑壓力鋼管整節(jié)制作橢圓度偏差在3 mm內(nèi)，對壓力鋼管卷制設(shè)備（卷板機）進行改造，加設(shè)可調(diào)節(jié)支撐頂橫梁與側(cè)托軸，另外設(shè)計一套加工液壓自動撐圓裝置。利用2組40 t液壓系統(tǒng)將支撐盤擴張到5.00 m直徑，支撐盤一次性將鋼管撐頂?shù)轿缓笃囱b加勁環(huán)及架設(shè)鋼管內(nèi)支撐，保證壓力鋼管制造精度符合SL 432—2008《水利工程壓力鋼管制造安裝及驗收規(guī)范》要求[3-4]，同時大大提高制作效率。

3 壓力鋼管卷制設(shè)備的改造

本項目壓力鋼管直徑大，周長長，普通的卷板機卷制時，瓦片產(chǎn)生的自重下墜影響鋼管卷制圓度，易產(chǎn)生硬彎、桃形等問題，采用改制的液壓3輥卷板機，將卷板機出板側(cè)加裝固定式滾軸托架。板材上升到一定高度時，依托此托架能有效控制鋼管向外撇擴，板材上升到頂部時則啟動頂部加裝的頂橫梁同步上升進行承托，避免鋼管自重下掛，改裝設(shè)備見圖1。

圖1 壓力鋼管卷制改裝設(shè)備圖

卷板機安裝注意事項：①根據(jù)制作場地的位置，合理布局，使吊運鋼管方便，盡量減少板材及成品的多次吊運，合理配置資源；②卷板機安裝前需對地基基礎(chǔ)進行處理，澆筑混凝土基礎(chǔ)前需進行地腳螺栓的預(yù)留預(yù)埋，卷板機安裝遵循先地下后地上的原則，合理布置液壓管路、配電箱，盡量減少占用制作場地；③卷板機安裝后應(yīng)進行工藝試驗，試運行。

該卷板機的改裝使直徑5.00 m的鋼管一次性卷制成型，大大減少拼裝及焊接的工作量，高峰時可生產(chǎn)8～10節(jié)/d鋼管，與傳統(tǒng)大直徑鋼管分瓦片卷制后進行組拼焊接的工藝相比較，一次性卷制成型的工藝方案技術(shù)經(jīng)濟效益更為突出。

4 壓力鋼管撐圓裝置的設(shè)計與應(yīng)用

4.1 壓力鋼管撐圓裝置的設(shè)計

根據(jù)壓力鋼管的內(nèi)徑固定、長度及板厚基本相同等特點，設(shè)計的裝置既能水平擴張到設(shè)計直徑5.00 m，又能沿鋼管長度方向上下移動，從而達到鋼管兩管口直徑精度偏差在3 mm以內(nèi)。

工裝布置的原理為：根據(jù)制造工藝及流程，在廠區(qū)適當(dāng)?shù)膱龅貎?nèi)搭建工裝使用基礎(chǔ)平臺；作為工裝固定使用地點，需對地面進行找平，放置3件方墊，再安裝撐圓裝置。

撐圓裝置側(cè)面圓采用厚30 mm鋼板卷制高度為300 mm的鋼管，斷開為2部分，底面用厚12 mm的鋼板下料制成直徑5.00 m的圓，從中間斷開后，按圖紙布置加勁板及40 t齒動油缸，并設(shè)置定位導(dǎo)向滑塊，用于2部分撐圓裝置的連接及承載，也可避免油缸工作時，撐圓裝置有其他方向的扭動。蓋板按圖紙割出定位導(dǎo)向滑塊及油缸位置的孔槽，單件制作好后進行整體組拼，焊接牢固，隨后對側(cè)面30 mm厚鋼板進行銑削加工，使鋼管圓度保證在Φ5.00 m，且對中心斷開位置兩側(cè)500 mm位置，加工到直徑4.98 m，避免鋼管無法下放。撐圓裝置見圖2。

圖2 撐圓裝置圖

4.2 壓力鋼管撐圓裝置安裝及使用

（1）在基礎(chǔ)平臺上，把加工好的撐圓裝置進行整體組拼，焊接吊裝專用吊耳，油管連接到油缸上。

（2）吊入撐圓裝置圓盤，連接好管路，并注入液壓油。

（3）檢查調(diào)試，將卷制焊接好的鋼管套入撐圓裝置，使撐圓裝置的圓盤處于下管口500 mm的位置。準(zhǔn)備就緒后，打開液壓閥，撐圓裝置擴張到直徑5.00 m，將鋼管整體撐圓到設(shè)計直徑，稍后泄壓，用行車將圓盤調(diào)動至上管口500 mm的位置，再次打開液壓閥，使上管口同樣撐圓到直徑5.00 m。

（4）吊入制作好的米字支撐，對鋼管進行支撐固定。

5 壓力鋼管制造質(zhì)量控制要點

（1）針對大型壓力鋼管，從下料卷板開始制作，組織相關(guān)人員反復(fù)認(rèn)真地研究和論證，控制好鋼管的管口直徑、管口平面度誤差，保證鋼管在撐圓后的圓度符合要求。

（2）制定切實可行的技術(shù)措施和制作工藝流程，細化每個環(huán)節(jié)，制定質(zhì)量控制和檢查驗收方案。

（3）加強過程控制，嚴(yán)格執(zhí)行三檢制，遇到問題及時總結(jié)調(diào)整，加強各工作面及各項檢查，對產(chǎn)生的誤差及時修正。

6 結(jié) 語

隨著水利水電工程的發(fā)展，壓力鋼管的規(guī)格趨于大型、超大型化，在保留傳統(tǒng)的鋼板劃線、下料、卷板工藝前提下，采用新技術(shù)，減輕人工組隊及焊接的勞動強度，將大型鋼管一次性卷制成型并保證鋼管圓度的工藝是大勢所趨。

杭州市第二水源千島湖配水工程在浙江省內(nèi)首次將大型鋼管整節(jié)制作的技術(shù)進行成功應(yīng)用，截至2019年6月，本項目運用上述新技術(shù)總計完成1 500余節(jié)直徑5.00 m鋼管制作，鋼管制作尺寸和形位公差優(yōu)于傳統(tǒng)瓦片制作工藝，并具有機械化特點，可改善壓力鋼管制作質(zhì)量，節(jié)省拼裝人力，提高工作效率，減少占用施工拼裝場地，節(jié)約人力物力的投資等優(yōu)點。該技術(shù)工藝在杭州市第二水源千島湖配水工程中的成功應(yīng)用，開創(chuàng)了浙江省內(nèi)大型鋼管機械化制作的先例，對同類型項目具有較好的借鑒意義。