机电设备安装黧
巴贡水电站大型压力钢管的制作安装
罄牛红国／（中国水电建设集团国际工程有限公司）
【摘要】马来西亚巴贡水电站八务发电输水隧洞的钢衬段总长１９６６ｍ，制作安装工程量达１２ ２３２．４９ｔ。本文简
要介绍钢管工地制作、运输及现场安装的全套流水作业过程，仅供业内同行借鉴
【关键词】施工流程下料卷板钢管运输焊接工艺 防腐
１ 概述
巴贡水电站位于马来西亚东部的沙捞越州中部ＢＡＬ—
ＵＩ河上，是目前东南亚最大的水力发电工程。工程引水
系统八条发电输水隧洞内需制作安装总长约１９６６ｍ、重
１２ ２３２．４９ｔ的隧洞钢衬段压力钢管（其中１～８号隧洞内 分别由８２～８６节管节构成，重量分别为１４９８．８３～
１５４９．７９ｔ不等）。
压力钢管为洞内坡度８ 的水平埋管，其内径分别为 ４８５０￣７０００ｒ￣，钢板厚度２８～４２ｍｍ，材料为１６ 。
其中，每条洞内内径４８５０ｍｍ段长度为８．５ｍ，内径４８５０／
７０００ｍｍ渐变段长度为１０．５ｍ，其余均为内径７０００ｍｍ钢 管段，具体布置如图１所示。
２钢管制作安装施工流程
压力钢管制作安装工艺流程如图２所示。
３钢管制作
３．１ 钢板的检查和验收
（１）钢管板材材质为由中国进口碳当量及裂纹敏感指 数较低的１６ＭｒｕＲ，具有优良的焊接性能。
（２）每一批运至现场的钢板均逐张检查、核对材质证
明和炉批号并按照不同钢板的性能和板厚附上标识牌进
／ 一、、＼ ／ 、 ／ ＼ ／ ＼ 、～ ／ 进水口 、 ～、、 ／ ｆ ， 厅ｒ蛳 ／ ’ｒ—１— １广 ｒ—１，
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Ｉｏ －５０ ０ ５０ １ＯＯ １５０ ２００ ２５０ ｐｏｏ ３５０ ４００ ４５０ ５ ００Ｉ 。ｌ ５５０ ６０ｔ 图１ 电站布置示意图
・６１ ・
水利水电施工 ２０１０・第４期 总第１２１期
图２制作安装工艺流程图
行分类堆放。
（３）对钢板进行随机抽检，每批抽检样本不少于每
批总量的２ ，最少不低于２张钢板，除进行表面外观、
化学成分和机械性能的检查外，还要进行超声波探伤
检查。
３．２钢板下料和坡口处理
单节钢管长为３．Ｏｍ，分ｊ瓣下料，下料的工作内容 为：铺板一排料一划线一切割一标识一清理一检验，主
要是：
（１）根据排料图划线：瓦片边框线、上下左右中心
线、灌浆孔中心线、检查线等。
（２）下料及坡口切割均采用半自动火焰切割机。
（３）切割后根据工艺图在瓦片内壁用钢印、油漆
和冲眼分别标识瓦片编号、水流方向、水平和垂直中
心线、纵环缝坡口型式和纵缝坡口内外方向、管节编
号等。
（４）根据工艺图在钢板上钻制灌浆孔。
３．３压头及卷板
（１）先采用压力机对钢板边缘预制弧度，即“压头”。
（２）卷板采用设有液压托架的四辊卷板机，卷板方
向与钢板的压延方向一致，不用吊车配合，变形小，瓦
片卷制成型较好，效率高。
（３）按照钢管的内径制作相应规格的样板进行弧度
检查。
（４）卷板完成后将内壁的中心线、水流方向、管节编
号标引到钢管外壁。
３．４钢管组圆
（１）将三块瓦片吊到专用平台上采用立式组装方式进
行对接组圆（平台的平面度控制在不大于ｌｍｍ）。
・６２・ （２）用葫芦配合撑杆架调整。
１）用水准仪检测管口平面度不大于３ｍｍ。
２）调整两管口周长差不大于２４ｒａｍ，相邻管节周长
差不大于ｌＯｍｍ（考虑到焊缝收缩，钢管对接外周长实际
取值比理论值大６ｒａｍ）。
３）纵缝对口错边量不大于２ｍｍ。
（３）检测合格后进行定位焊。
１）将坡口及其两侧ｌＯ￣２０ｍｍ范围内的铁锈、熔渣、
油脂和水迹等清除干净。
２）定位焊位置距纵缝端部不小于３０ｍｍ，其长度不
小于５０ｒａｍ，间隔为］Ｏ０￣４００ｍｍ，厚度不宜超过正式焊
缝高度的一半，最大值应不超过８ｍｍ，并且要求焊接在
焊缝背缝中，以便在清根时清除掉。
３）定位焊的引弧和熄弧必须在坡口内进行。
４）定位焊后经检查合格，在管内用￣１５９ｍｍ钢管制
成的米字形内支撑加固。
３．５钢管纵缝焊接
（１）钢管焊接前应进行焊接工艺评定，并根据焊接工
艺评定报告制订焊接参数。
（２）钢板厚度超过３２ｍｍ的，相应Ｉ类和Ⅱ类焊缝均
需要预热，预热应遵循如下规定：
１）手工焊预热温度应为８０￣１００℃。
２）预热区宽度应为焊缝中心两侧各３倍板厚，且不
小于ｌＯＯｍｍ。
３）应用表面温度计在距焊接中心线各５０ｍｍ处对称
测量温度，每条焊缝测量点不少于３对。
４）钢管纵缝以埋弧自动焊为主，手工焊为辅，焊接
在纵缝组焊平台上进行，焊接注意事项如下：
①焊接时，应在坡口上引、息弧，严禁在母材上引
弧，息弧时应将弧坑填满。
②严格采用对称分段退步焊的焊接工艺和所选
参数。
③如图３所示，双面焊一侧焊接完成后，采用碳弧 气刨清根，埋弧焊应清到第一道焊缝完全露出为止，手
工焊第一道缝应全部除去。
图３纵缝焊接示意图
④多层多道焊时，每层焊道要求清理干净熔渣、飞
溅物后再进行下一层焊道焊接，层间接头应错开，每道 焊缝应一次完成不能中断。
⑤纵缝的焊缝变形处理采用纵缝压力机配制专用矫
形工装进行矫正处理，同时加装调圆架配合内支撑调圆
至符合规范要求。
３．６加劲环附件的制造及安装
在对圆平台上采用特制半圆形卡具将分块弧板装配
焊接成半圆环，然后在钢管上组装焊接成环。
加劲环组装时质量控制精度为：
（１）加劲环内弧面与钢管外壁的局部间隙不大
于３ｍｍ。
（２）加劲环接头的间隙不大于１．５ｍｍ。
（３）加劲环的对接焊缝与钢管的纵缝应错开至
少２ＯＯｍｍ。
（４）加劲环与钢管的组合焊缝为双面连续焊缝，采用
Ｃ０２气体保护焊进行焊接，如图４所示。
／—一
Ｉ
图４加劲环焊接
３．７钢管防腐
压力钢管表面采用机械喷砂除锈，粗糙度应达到
Ｒａ４Ｏ～７Ｏ ｍ。喷砂除锈后４ｈ内对压力钢管内表面喷涂
型环氧煤沥青防腐涂料，底漆１层，面漆３层，总厚度
４５０ｔＬｍ，外壁涂苛性钠水泥砂浆２层，现场安装焊缝两侧
涂刷无毒且不影响焊缝质量的坡口防锈漆。
４钢管的运输、翻身及组段
４．１钢管运输
钢管最大件运输重量为２４ｔ，最大管节外形尺寸
￣７８００ｍｍＸ ３０００ｍｍ。
钢管在厂内用４５ｔ汽车吊装车，立放于４０ｔ平板拖车
上（管口向上）用钢丝绳、葫芦等工具固定于车厢板上，
运输至施工支洞与主洞交叉口。
４．２钢管翻身及组段
主洞与支洞的交叉口洞顶布置５组天锚，３台５ｔ卷
扬机用以卸钢管，１台５ｔ卷扬机用以拖运钢管，并相应
布置若干地锚用以固定卷扬机及导向滑轮。
钢管运至支洞与主洞的交叉口，利用洞顶天锚、滑
轮组、卷扬机将钢管吊下并翻身装上运输台车。 ５钢管安装 机电设备安装
５．１安装准备工作
根据安装基准点、线在钢管安装部位测放出钢管安
装中心线和各管段测量控制基准高程点及桩号。
按施工方案埋设卷扬机、导向滑轮、地锚及敷设洞
内运输轨道。
５．２定位节安装
以与直锥管相连的第一节￣４８５０ｍｍ钢管作为定位节
（见图１），定位节可以直接用主厂房吊车吊运到位进行安
装，如图５所示。
图５定位节安装
定位节安装精度直接影响到后续钢管的安装，应严
格控制：管口中心偏差不大于５ｍｍ，里程偏差不大于
５ｍｍ，管口圆度偏差不大于４０ｍｍ，调整合格后可将支腿
焊接加强牢固，用型钢将钢管与洞壁的预埋锚筋连接
加固。
５．３其他管段运输就位组装
沿逆水流方向依次逐节向上游进行安装，钢管就位
后进行调整拼装。钢管安装质量严格按照中心、高程、
接缝减息、管口错牙、椭圆度、桩号和相邻管节中心折
线偏差等指标进行控制。
５．４环缝焊接
现场安装位置环缝采用外侧贴４ｍｍ×４０ｍｍ扁铁作
背板，在内侧用手工电弧焊进行带垫板Ｖ形坡口焊接， 如图６所示。
管壁 管壁
图６环缝焊接
・６３・
水利水电施工 ２０１０・第４期 总第１２１期
组对问隙超过３ｒａｍ的部位应先沿单侧进行堆焊，使
环缝间隙保持均匀后开焊。
焊接时由多名焊工同时对称分段退步焊，保证对称
位置的焊工焊接参数基本一致连续焊接完成，如有特殊
情况中断，也必须保证焊缝截面占整个焊缝截面的２／３，
防止因温差的影响造成应力在焊缝薄弱处释放。
除打底层与盖面层外，其余各层均在焊接完成之后
立即用铲头半径不小于５ｍｍ的风铲对焊缝进行敲击，将
焊缝表面敲击成均匀麻点，通过焊缝产生的延展来抵消
部分焊接拘束应力。
５．５凑合节安装
１～８号隧洞分别在５～８号管段设置凑合节，凑合节
南＿二块瓦片组成，底部布置一块，顶部两块对称布置。
考虑瓦片压缝过程中需补偿长度及宽度方向的偏斜
量，保证每块瓦片实际下料尺寸轴向长度均比理论尺寸
长２００ｒａｍ，且上、下游面均不预先加工坡日。
先吊装底部瓦片，待底部瓦片压缝完成后再吊装顶
部瓦片，底部瓦片先压缝，完成后再分别压顶部瓦片，
保证内缝错台符合规范要求，外侧定位焊固定。
凑合节焊接顺序：三条短纵缝一上游侧环缝一凑合
节合龙焊缝一加劲环对接焊缝一加劲环与管壁贴角焊缝。 ５．６钢管尾工及防腐
钢管安装完成浇筑外包混凝土达到设计强度后，拆
除钢管内支撑，钢支撑割除时应在钢管壁上留２￣３ｍｍ，
再用砂轮机磨平，不得损伤钢管和防腐涂层。
灌浆完工后，对灌浆孔和灌浆塞进行清理封焊并进
行液体着色穿透检查和磁粉检查，发现缺陷按修补工艺
进行修补。
焊缝两侧及灌浆孔除锈后补刷油漆。
６ 结语
２００５年１１月１１日压力钢管制作正式开始，２００７年
１２月２５日顺利完成制作任务，２００９年３月３日灌浆孔
封堵工作全面结束，所有焊缝检查符合ＤＬ５Ｏｌ７一ｌ９９３
规范（一类焊缝１００ 超声波探伤、二类焊缝超声波探
伤５０ ，超探有可疑波形不能准确判断时用Ｘ射线透照
进行复验）及合同要求。同年１２月５日，ＳＨＳＢ业主、
ＭＣＨ ＪＶ组织现场验收签字，标志了由中国水利水电建
设集团公司承接、中国水电七局负责实施的马来西亚巴
贡水电站引水系统压力钢管制作安装工作全部圆满 完成。
（上接第５０页）
（工程合同规定不支付外加剂费用）。通过试验数据最
终说服了业主和设计方采用膨润土作为稳定剂，比使 用ＩＮＴＲＡＰＬＡＳＴ Ｒ．Ｃ．Ｃ作为稳定剂可节约成本１ ７０ 万元。经多次试验获得了不掺加减水剂的浆液配比，
常用比级浆液不再使用减水剂，这又至少节约成本
６Ｏ万元。 表４ 不同稳定剂浆液性能参数比较
配合比及稳定剂 主要性能参数
序号 马氏黏度 ２ｈ析水率 初凝时间 终凝时间 ２８ｄ抗压强度 水灰比 稳定剂品种 稳定剂掺量 （ｓ） （ ） （ｈ：ｍ） （ｈ：ｍ） （Ⅳ ａ）
１．】 膨润土 ０．６ ３１．２ ２．９ ８：２８ ９：１１ １３．２ ０．８：１ Ｌ ］．２ ＩＮＴＲＡＰＬＡＳＴ Ｒ．Ｃ．Ｃ． ４．０％ ３１．９ ４．３ １０：２３ １２：１８ １４．２
２．１ 膨润土 ０．２ ３５．１ １．５ ６：３４ ６；４９ ３４．８ Ｏ．６：１ ２．２ ＩＮＴＲＡＰＩ ＡＳＴ Ｒ．Ｃ．Ｃ． ０．５％ ３３．１ ３．Ｏ ６：１０ ７：１０ ２６．０
３．２．２凝结时间的优化
由于灌浆试验施工过程中遇到了较多大吸浆量孔段，
受一次灌人量２００ ３００Ｉ ／ｍ和待凝１７ｈ再扫孔复灌的限
制，出现了一个孔段灌浆２８次仍不能达到结束标准的情
况。为减少待凝时间，设计方要求浆液的初凝时间达到
５～６ｈ，对阿尔及利亚Ｓｉｋａ公司可用于灌浆的外加剂进行
了大量试验，浆液的初凝时间缩短至６～８ｈ，比较接近设
计要求，这减少了待凝时间５Ｏ 以上，对提高施工进度
极为有利。
３．２．３浆液比级的优化
优化后的浆液配合比降低了开灌比级（０．８：１）的
浆液黏度，有利于灌注地层中的细微裂隙，在吸浆量较
・６４・ 小时也可减少堵塞管路的现象。采用逐级增大黏度（黏
度差值增大）的系列比级浆液灌浆，既保证了细微裂隙
的灌注效果又可堵塞宽大裂隙，浆液扩散范围不致过大，
不会造成浪费。
４ 结语
德拉迪斯大坝稳定浆液配合比试验，结合技术经济
指标不断优化配合比设计，大大减少了外加剂用量，缩
短了凝结时间，改善了浆液黏度，提高了灌浆效果，加
快了施工进度，节约了成本，获得了较好的技术经济效
果，可供类似工程借鉴。