压力钢管安装非水平管段管口位置误差计算与应用

陈群运

陈群运

葛洲坝集团机电建设有限公司湖北宜昌443002

摘要：水电站压力钢管非水平管段安装管口测点位置、管口中心位置误差计算是该项施工中的一项重点和难点技术，其计算成果是指导后继管节安装的重要依据。为此，理论结合实际、系统的推导出一套能满足安装精度要求的计算公式，使钢管安装误差可在理论计算的基础上有的放矢的进行控制。该成果应用于三峡工程右岸电站压力钢管安装中，其质量控制成效显著，特别是在该工程凑合节整体安装中这一技术起到关键作用。

关键词：水电站、压力钢管、管口误差、公式推导、应用

0前言

水电站引水压力钢管通常由水平段和非水平段组成。水平管段安装管口实测值通过简单计算可直接与设计值进行比较，且可直观判定管口测点空间位置误差；而非水平管段安装管口除横向实测值外，其余实测值必须经过相应换算后才可将其与设计值进行对比，以准确判定管口测点实际误差情况。

1非水平段压力钢管安装误差控制要求

由于非水平管段安装管口位置误差控制直接关系到钢管的安装质量，特别是三峡工程右岸电站压力钢管凑合节均拟定采用整节方式安装，其安装管口测点位置误差、管口中心位置误差计算就成为质量控制的基础，同时也成为凑合节整装施工中的一项关键配套技术。其计算成果即是指导后继管节安装调整的重要依据，又是合拢口凑合节整装下料设计的依据。为此，必须建立安装管口与设计管口对应测点之间的数学关系，推导出一套可方便操作的计算公式。

2计算条件

压力钢管设计管口为一理想平面，实际安装管口圆周线宏观上为一空间曲线，为简化计算，在满足计算精度和安装要求的前提下，假定：在计算各测点参数与设计参数相对差及其它相关数据时，将安装管口测点附近局部微观区域视为平面，且该平面与设计管口平面平行。

3公式推导

3.1坐标系

（1）大坝三维坐标（参见图3.4）：

X轴指向下游（坝横，水流方向）；

Y轴指向右岸（坝纵）；

H轴垂直向上（高程增加方向）。

（2）管口平面坐标（参见图3.4中A向视图）：横轴从管口左中至管口右中；竖轴从管口下中至管口上中。

3.2安装管口与设计管口测点坐标相对差计算

设任意非水平钢管安装单元设计和安装管口中心分别为O和O'，预先算出设计管节管口测点坐标值。

（1）设计管口任意测点设为：

实际29/28摞节安装调整验收后，其管口拟合中心误差为6.30mm，误差减小实际值为4.3mm。与预计算值相差1.6mm。其原因主要有测量误差、管节尺寸误差、测点均分误差、环缝组对间隙、环缝组对错牙、管壁二次测量温差等方面因素影响。

5、结束语

该成果应用于三峡工程右岸厂坝TCP/1-3-1B标段15＃－20＃坝段压力钢管的下弯段、斜直段、上弯段、上斜直段等非水平管段安装中，6条钢管在装至合拢口时，其相邻管口拟合中心相对差均控制在个位数，其质量控制成效显著，为该工程上斜直段处的6个凑合节实现整体安装奠定了基础。