孙 文，林 冬

（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

杨房沟水电站泄洪系统共计布置3孔泄洪中孔，分别布置在8号、9号、10号坝段，钢衬安装贯穿孔流道进口到出口，每孔上游布置检修门槽，下游布置工作门槽。

8号坝段安装总长度为52.146 m，钢衬共计分为21节，其中泄洪中孔检修门槽上游钢衬长度为5.95 m，分为3节；检修门槽位置仅设置侧向钢衬1节，长度1.6 m。检修门槽至工作门槽段钢衬长度27.552 m，分为10节；工作门槽下游钢衬长度18.966 m，分为7节。

9号坝段安装总长度为51.477 m，钢衬共计分为20节，其中泄洪中孔检修门槽上游钢衬长度为5.95 m，分为3节；检修门槽位置仅设置侧向钢衬1节，长度1.6 m。检修门槽至工作门槽段钢衬长度为共28.31 m，分为10节，工作门槽下游钢衬安装长度18.435 m，分为6节。

10号坝段安装总长度为52.853 m，钢衬共计分为22节，其中泄洪中孔检修门槽上游钢衬长度为5.95 m，分为3节；检修门槽位置仅设置侧向钢衬1节，长度1.6 m。检修门槽至工作门槽段钢衬长度为28.322 m，分为11节；工作门槽下游钢衬长度为18.91 m，分为7节。

钢衬使用钢板材质为Q345C，钢衬本体壁厚为δ=22 mm。钢衬设置纵向和横向加劲肋，加劲肋壁厚为δ=20 mm（其中检修门槽下游的一节钢衬阻水环壁厚为δ=30 mm）。

在每孔钢衬进口第6节的顶部设置一个尺寸为1.5 m×2 m的通气孔。通气从钢衬顶部的EL2 037 m延伸到EL2 098 m廊道内。通气孔与钢衬连接处的5 m使用材质为Q345C的钢板制作，通气孔本体壁厚为δ=22 mm。通气孔四周各设置两条竖向加劲肋，加劲肋间距1 m，加劲肋壁厚为δ=20 mm。

1 安装进度保证措施分析

1.1 满足最大吊装能力组装成整节

中孔钢衬共计三孔，分别安装在8号、9号、10号坝段。由于钢衬安装工期十分紧张，为保证调整发电目标整体目标，同时根据缆机吊装能力，将相邻两节小于28 t的钢衬在左岸缆机组装平台上组装在一起进行吊装，这样可有效减少钢衬安装节数，同时减少钢衬在安装面的安装调整及焊接时间。以10号坝段钢衬为例，具体方式为：将10号坝段的钢衬1-13、1-14组装成一节，1-15、1-16组装成一节，出口段5节钢衬分为4节进行安装，此时10号坝段钢衬安装总长度为52.853 m，共计分为16节，安装单节最重为27.3 t。9号、8号坝段钢衬以同样方式进行组装成整节。

1.2 安装场外布置临时组装平台提效

在左岸缆机平台，使用型钢及钢板制作两个临时组装平台，根据钢衬最大尺寸，组装平台尺寸为6 m×15 m。根据钢衬整体尺寸以及运输道路状况，每孔钢衬的进口第一节、出口段两节，工作门槽上、下游各一节，需要单片组装完成后运输到组装平台上进行组装。需要在组装平台上进行组装的钢衬共计15节。在钢衬组装完成并焊接内支撑后，整体吊装到安装位置进行安装，这样可以减少钢衬安装所占的直线工期，同时可大大提高施工效率。

1.3 合理设置定位节多个工作面同时作业

（1）由于出口段钢衬深入到EL2 027.2 m以下，出口段钢衬根据大坝混凝土浇筑进度以及分仓浇筑高度分段安装，在EL2 027.2m以下部分，分为3段安装。以10号坝段钢衬为例，1-19钢衬为定位节第一段安装，1-18钢衬为第二段安装，1-17钢衬为第三段安装，如图1所示。

（2）到EL2 027.2 m开始，单孔钢衬安装设置两个定位节，第一个定位节以第9节钢衬为定位节，分上下游进行安装，将钢衬安装余量留在检修门槽下游及工作门槽上游。第二个定位节以大坝上游墙为基准向下游进行第3节钢衬的安装，将修切余量预留在检修门槽上游。第三段以大坝下游墙为基准向上游安装，将修切余量预留在工作门槽下游，以便于后续工作门槽及检修门槽的安装修切。

1.4 设置钢支撑安装胎架保证钢衬安装进度

在大坝混凝土浇筑到EL2 027.2 m高程时，沿钢衬流道两侧预埋钢支撑安装胎架以及加固支撑基础板，如图2所示。钢支撑安装胎架安装完成后，进行钢衬安装，钢衬安装分为4个工作面同时进行，第一工作面为出口段的1-14、1-15、1-16节钢衬（包括检修门槽侧面钢衬），第二工作面为定位节1-9钢衬上游4节钢衬，第三工作面为定位节1-9钢衬下游4节钢衬，第四工作面为进口段1-1、1-2钢衬。在具备安装条件后4个工作面同时施工。

2 钢衬安装工艺流程

钢衬安装施工程序:工作门槽下游EL2 018.5 m～ 2 020 m段混凝土浇筑（预埋第一段钢衬安装基础工字钢）→工作门槽下游EL2 018.5 m～2 020 m段混凝土浇筑完成并移交工作面→测量放点→工作门槽下游第一段钢衬安装→坝体EL2 020 m～ 2 021.5 m段混凝土浇筑（预埋第二段钢衬安装加固工字钢）→工作门槽下游第二段钢衬安装→坝体EL2 021.5 m～2 024.5 m段混凝土浇筑（预埋第三段钢衬安装加固工字钢）→工作门槽下游第三段钢衬安装→坝体EL2 024.5 m～2 027.2 m段混凝土浇筑（预埋钢衬安装加固工字钢）→钢支撑安装胎架以及加固工字钢安装→第9节、第2节定位节钢衬安装调整及加固→定位节上下游钢衬安装调整及加固→环缝焊接（各节钢衬安装验收完成，具备条件后立即焊接）→锚杆安装及焊接→整体验收后移交工作面进行浇筑→浇筑到EL2 036.2 m高程后进行通气孔钢衬安装→钢衬灌浆完成并验收合格后进行灌浆孔封堵→浇筑完成并达到凝期后拆除内支撑→内壁清理、打磨、除锈及油漆补涂。

3 关键工序施工方法

3.1 钢衬吊装

钢衬在钢管厂的吊装为平吊（管口朝上），使用十字吊梁，钢衬在揽机平台使用50 t汽车吊配合坝顶揽机进行翻身，翻身后的吊装吊点在钢衬顶部上。由于每节钢衬的侧面及顶部均布置有横肋及纵肋，纵肋高度为200 mm，横肋高度为250 mm，板厚为20 mm，经计算满足吊装受力强度，在横肋及纵肋均开设有串浆孔，直径为Φ200 mm，钢衬的吊装及翻身吊点可采用加劲环的串浆孔。具体吊装方式如下：

（1）钢衬采用4点吊装，4个吊点分别位于顶部钢衬进、出口第二圈横肋与纵肋交叉点的位置（钢衬安装内支撑的位置），此时吊点的距离分别为：水流方向的吊点距离为1.5 m，钢衬宽度方向的吊点距离为3.6 m。

（2）根据横肋、纵肋交叉处串浆孔的间距600 mm，使用4根Ф21.5 mm（6×37+1），公称抗拉强度为 1 700 kN/mm2，长度为2.5 m的钢丝绳，钢丝绳外部包裹硬质橡胶皮，将钢丝绳依次从纵肋、横肋的4个串浆孔穿过，然后使用9.5 t卡扣将钢丝绳连接在一起形成闭环。

（3）在吊点位置的串浆孔垫管皮，并将4个管皮分别固定在横肋、纵肋上，防止吊装过程中管皮掉落。

3.2 钢衬定位节的安装

钢衬定位节吊装就位后，根据测放的控制点利用手动葫芦、千斤顶等工具将钢衬中心、高程调整至设计位置。定位节两端管口的垂直度通过垂线加重锤的方法测量。钢衬的中心、高程、里程调整合格后，通过混凝土表面前期预埋的锚杆将钢衬进行对称加固焊接。

3.3 其它节钢衬的安装

（1）定位节钢衬安装加固完后，依次进行其余节钢衬安装。使用坝顶揽机将钢衬吊装到安装位置附近后，使用手拉葫芦、拉紧器及千斤顶等调整钢衬的高程、里程、中心等，尺寸调整合格采用槽钢对钢衬两侧进行加固，加固完成后采用压缝器、楔子板等调整环缝的错牙，依次进行安装。

（2）通气孔钢衬安装：通气孔钢衬安装在第6节钢衬顶部，通气孔钢衬上下游的长度为1.5 m，左右宽度为2 m，安装高度5 m。通气孔钢衬在混凝土浇筑到EL2 036.2 m高程后进行安装。

3.4 钢衬安装加固

根据大坝浇筑分层，在钢衬安装完成并移交工作面后，钢衬浇筑第一仓浇筑段高程为EL2 027.2 m～ EL2 030.2 m，第二仓浇筑段为EL2 030.2 m～EL2 033.2 m，第三仓浇筑段为EL2 033.2 m～EL2 036.2 m，钢衬浇筑支撑分为三个阶段进行加固。根据提前预埋的加固工字钢及圆钢位置，钢衬加固分为底部加固和侧面加固。

（1）钢衬底部加固：在钢衬安装完成后，钢衬底部采用三点加固，分别为钢衬支撑位置以及钢衬底部中间位置。钢衬支撑位置使用钢板进行加固，一边与钢衬横肋焊接，另一边与钢衬支撑工字钢焊接。在钢衬底部中间位置，使用两根Φ25 mm-2 300 mm的圆钢进行加固，圆钢一侧焊接在钢衬横肋上，一侧焊接在钢衬支撑立柱上，保证钢衬浇筑过程中变形（钢衬混凝土为常态混凝土，不受钢衬浇筑过程中的上浮力）。

（2）钢衬侧面加固：利用提前预埋的基础，在钢衬侧面约2 m高度的位置，使用I20a工字钢进行侧面支撑，工字钢一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋工字钢上。在钢衬侧面约5 m的高度，使用Φ25 mm-2 300 mm圆钢及拉紧器进行加固，一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋工字钢上。在钢衬侧面约7.5 m的高度，使用Φ25 mm-10 000 mm圆钢及拉紧器进行加固，一头焊接在钢衬横肋上，另一头焊接在预埋圆钢上。钢衬浇筑加固如图3所示。

3.5 钢衬安装焊接

参加钢衬焊缝焊接的焊工必须持有与本工程钢衬焊材种类、焊接方法与焊接位置相适应的焊工合格证，若持焊工合格证中断焊接工作6个月以上者应重新进行考试；焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等，均应与焊工本人考试所取得的合格项目相符。

（1）焊接材料：手工电弧焊焊条采用XY-J507；二氧化碳气体保护焊，焊丝采用XY-ER50-6。

（2）焊接设备：手工电弧焊接设备：ZX7-400逆变弧焊机；二氧化碳气体保护焊设备：NB-500IGBT逆变气体保护焊机；碳弧气刨机：ZX7-630逆变弧焊机；焊接配套设备：0.9 m3空气压缩机、远红外焊条干燥箱（YCH-150）、焊条保温筒等。

（3）焊接顺序：钢衬安装环缝为不对称X型坡口，钢衬的安装环缝及制作预留纵缝采用手工电弧焊，钢衬纵肋及锚杆焊接采用二氧化碳气体保护焊。焊接过程中，先进行大坡口焊接，焊接到深度的2/3至3/4后进行钢衬另外一侧的清根及焊接，最后进行内壁剩余部分焊缝焊接施工。为了减少直线工期，先焊接钢衬底部焊缝和侧面2 m以下的焊缝，焊接完成后再焊接上部和剩余焊缝。

（4）焊接热输入：根据焊接前的焊接工艺试验，确定焊接热输入范围，一般控制在20～40 kJ。

（5）控制焊接变形：钢衬安装过程中焊缝较多，在焊接过程中容易导致钢板变形，采用偶数名焊工对称焊接，采用分段倒退的方式进行焊接，每段焊缝焊接长度控制在500 mm以内。在焊接过程中尽量避免在同一段进行多层多道焊接；焊接过程中选择适当的焊接速度，使焊接热输入控制在25～35 kJ，以降低焊接变形量，即采用小电流，加快焊枪摆动速度，降低每道焊缝的厚度。

5 结语

杨房沟水电站大坝中孔钢衬安装通过采取合理分节、设置钢支撑安装台架、优化焊接顺序、合理设置定位节多个工作面同时作业等措施，实行流水作业，快速完成了大坝中孔钢衬安装，保证了施工质量，大大节约了施工成本。单孔钢衬施工工期原计划45 d，采取以上措施，缩短到27 d，其中钢衬安装占用直线工期仅为16 d，为大坝土建施工创造了充裕时间。