西江引水工程輸水管道安裝技術研究

【摘 要】在輸水管道工程施工過程中，管道的安裝是貫穿整個工程的關鍵工序之一。本文廣州市西江引水工程為例，對輸水管道安裝技術進行了分析。

【關鍵詞】西江引水工程；輸水管道；安裝

廣州市西江引水工程是保障供水水源安全、提高供水水質的重點工程，設計規模350萬m3/d。工程位于廣州市與佛山市境內，本工程自佛山市三水區西江思賢滘下陳村附近的西江取水，經下陳取水泵站增壓后，通過2*DN3600管道輸至鴉崗配水泵站，原水通過鴉崗配水泵站分配提升，通過管道輸至廣州市西部白云區的江村水廠（40萬m3/d）、石門水廠（80萬m3/d）和西村水廠（100萬m3/d）。輸水管道干線全長約47.09km，輸水主干線管徑為2*DN3600，在穿越大型交通樞紐且采用盾構穿越時，其管徑采用1*DN4800，輸水管道主管材為預應力鋼筒混凝土管，管線穿越障礙采用鋼管。輸水支線出配水泵站后分為三路，全長26.6 km，主管管材為鋼管和薄鋼管外包鋼筋混凝土涵管兩種。為了保證管道安裝的施工質量，本工程采取了以下措施。

1 鋼管安裝

施工中將采用50噸或80噸履帶式吊機進行鋼管吊裝，鋼管吊裝時采用纖維布包扎鋼絲繩或用軟吊帶等方法以保護外防腐。

承插安裝管節前，要先進行管口除銹，并將管口清洗干凈，防止有異物殘留于承插口夾縫間，影響管節插入深度。管道安裝應在溝槽基礎質量檢驗合格后進行，鋼管的材料、規格、壓力等級、加工質量等應符合設計規定，管節表面無斑疤、裂縫、嚴重銹蝕等缺陷。管道安裝前，管節應逐根測量、編號，選用管徑相差最小的管節組對接。

安裝前應清理管內雜物，并用水清洗管口。對口時縱向焊縫應錯開，錯開間距不得小于600mm。點焊長度和間距80~100mm（點焊間距不大于400mm）。

對口時應使內壁齊平，當采用長600mm的直尺在接口內壁周圍順序貼靠，錯口允許偏差為0.2倍壁厚，且不得大于2mm。

對于有承插接口的鋼管，采用吊機將管節吊至要承插的管口，承口和插口對正后，用對拉螺栓、拉力器或手拉葫蘆等將承插口拉緊、對正，然后收緊拉力裝置，將管子緩慢拉入準備焊接。

管道高程和軸線走向采用經緯儀、水準儀、花桿等控制，焊接完畢后還需進行復測。

2 鋼管焊接

2.1 焊縫形式

鋼管之間連接采用焊接，管道轉角小于3。采用焊口找齊，大于3。采用鋼制彎頭，鋼管及鋼制管件每個現場焊口進行超聲波檢驗，且對管道接口現場焊縫進行不低于10%的X光抽檢。鋼管采用螺旋卷焊焊制或直縫卷焊焊制度。焊接采用縱向焊縫或螺旋焊縫的自動埋弧焊（包括管段拼接的焊縫），按GB50235標準進行坡口和焊接。制作的鋼管環向焊縫坡口采用機械或火焰切割機切割。管件和三通等管節主、支管連接焊接焊縫和彎管環向焊縫坡口采用人工火焰切割，此坡口必須去除表面的氧化皮，并將影響焊接質量的凹凸不平處打磨平整。鋼管焊接工藝符合《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》（GB50236）的有關規定。

2.2 焊接要求

2.2.1 對焊工的要求：① 焊工必須持有效的上崗證上崗，必須攜帶清渣工具和有關裝備。② 焊接采用自動埋弧焊，對焊的焊縫厚度不小于管壁壁厚，焊接前對兩管口校圓并應及時清理接口部位鐵銹泥土等臟物。焊接過的部分均有松散的污垢、溶渣、蝕銹、涂料和其他遺物，用機械刷來去除，并使其保持清潔和干燥，每次焊好后及試驗前將所有污垢和溶渣去除。③ 焊條烘干使用焊條電烘箱，并裝入保溫筒內。④ 焊縫寬度、高度測量使用焊縫卡尺。

2.2.2 對焊機的要求：我公司在本工程的焊接全部采用逆變式手工直流電焊機（ZX-400IGB），該焊機采用先進的IGBT大功率模塊作為功率開關，用高頻變壓器、電力電子開關等器件，實現了“交流-直流-交流-直流”的變換，能采用各種焊條焊接碳鋼、合金鋼等金屬材料。其較交流電焊機具有重量輕、體積小、噪聲低、高效節能、動態響應快、起弧容易、飛濺小、電弧穩定、焊縫成形美觀等特點。

2.2.3 對焊條的要求：① 焊條涂料均勻、堅固，無顯著裂紋，無成片剝落。② 電弧容易打火、燃燒熔化均勻，無金屬和熔渣過大的飛濺。也不得有因焊條不能連續熔化的“馬蹄”。③ 熔渣應均勻蓋住熔化金屬，冷卻后易于除掉。熔化金屬無氣孔、夾渣和裂紋。④ 如焊條工藝性能不好，應按焊條廠的技術要求烘干，烘干后如仍不符合的，不得用于管道焊接。

2.3 焊接過程要求

2.3.1 焊接前將焊口兩側各不少于10mm范圍內的鐵銹、污垢、油脂等清除干凈，使露出金屬光澤。

2.3.2 鋼管的縱向焊縫端部，不得進行點焊。點焊厚度，應與第一層焊接厚度相似，其焊縫根部必須焊透。注意焊接操作順序和方法，防止受熱集中而產生內應力。

2.3.3 多層焊接時，第一層焊接縫根部必須均勻焊透并不得焊燒穿，在焊接以后各層時，應將前一層熔渣全部清除干凈，每層焊縫厚度一般為焊條直徑的0.8~1.2倍。各層引弧點和熄弧點均應錯開。

2.3.4 焊縫表面光潔，無裂紋，氣孔，弧坑和灰渣，寬窄均勻整齊，無明顯的凹凸缺陷及咬邊現象。焊縫加強面應高出管面約2mm，焊出坡口邊緣2~3mm。

2.3.5 當需要在現場對鋼管進行切割時，切割前要將切口兩端襯里和外防腐各去除100mm，不損壞金屬面及其余襯里。接頭之前端部磨光、清干凈、打坡口。

2.4 焊縫檢驗

每根管子及管件進行外觀、形狀、尺寸、重量檢驗，所有管子和管件外觀良好，無缺陷。對現場焊縫進行100%超聲波檢驗和10%的X射線檢驗，所有檢驗符合GB/T9711.1的規定，焊縫質量等級不低于Ⅱ級。

所有鋼管必須按照GB/T2651和GB/T2652對焊縫及管端焊接處作非破壞性試驗。管子物理試驗按照GB/T1048標準進行。每個接點焊接完成，對所有角焊接處進行磁力裂縫探測試驗和著色試驗。

3 鋼承插口安裝

吊裝下溝后，清理好管承插部分的油脂和管底泥土。同時找好管溝溝底標高，符合設計圖紙要求。用專用工具將兩道密封圈安裝到管的插口上，并在承插部位涂刷植物油潤滑，延長膠圈的老化時間，同時用手沿整個膠圈按壓一遍，已確保膠圈各個部分不翹、不扭、均勻地卡在槽內。牽引組裝。管體標高找好后，隨之將管子插口對準承口；同時在已安裝的管子內安裝臨時支撐，在準備安裝的管子用橫杠和5噸倒連進行牽拉就位，同時在管內找好接口軸向縫隙在20~2mm，倒鏈用力要均勻、對稱，防止膠圈受力不均勻變型。

現場安裝完成后，為確保每一接頭之膠圈均至定位、且于安裝時并無造成損壞，均作接頭試驗。

每組承插口安裝后，通過試壓組件測試氣密性，測試壓力為0.9mpa，保持10分鐘內壓力不下降，否則退出承插口重新安裝；試壓完畢，整體作防腐處理。

4 管道法蘭連接

4.1 法蘭安裝

4.1.1 法蘭盤應無砂眼，裂紋或輻向傷痕，螺孔位置應正確，接合面應平正有不中斷的止水線。

4.1.2 管子應插入法蘭厚度的2/3，法蘭內徑應大于管子外徑2~4mm，一般應進行內外焊接牢固。

4.1.3 法蘭與附件組裝時，垂直度允許偏差2~3mm。

4.1.4 加墊片前，應將法蘭凸面刷凈磨光、水線刮干凈，墊片安放時應平正。

4.2 螺栓緊固

4.2.1 螺栓安裝前，應清除鐵銹及污物并涂上機油。

4.2.2 螺栓孔應對正，以能插入規定的螺栓為準，但不得使用小于規定直徑的螺栓。

4.2.3 緊螺栓時，應對稱均勻擰緊，螺栓應露出螺帽外至少二扣絲，但其長度最多不應大于螺栓直徑的1/2，螺帽應在法蘭的同一面上。

4.2.4 安裝完成后，應對法蘭及螺栓進行防腐處理。

5 防腐

外防腐：鋼管和鋼制管件的外壁環氧煤瀝青特加防腐層做法為“七油二布”，即底漆—面漆—面漆—玻璃布—面漆—面漆—玻璃布—面漆—面漆，干膜厚度大于0.6毫米；玻璃布采用中堿，無捻、無臘的玻璃纖維布，其經緯密度為12*12根/cm，外包混凝土或鋼筋混凝土段鋼管及管件外防腐采用外涂無機改性水泥漿臨時防護，干膜厚度0.3~0.5mm。埋地鋼管接口處聚氯乙烯防腐膠帶（補口帶），防腐等級為加強級，厚度1.2mm，做法為底漆一道，內膠帶一道，外膠帶一道，膠帶與環氧煤瀝青防腐層的搭界長度為150毫米。

內防腐：鋼管及鋼制管件涂料加強內防腐層結構為兩遍底漆（或一遍底漆和一遍中間漆）、四遍面漆，成膜厚度應大于0.3mm。內防腐采用環保衛生級涂料，施工后涂層有良好光滑度，摩阻小，抗磨損，并能阻止微生物或藻類的滋生。管道接口處內防腐的施工需在管道附設完畢、試壓合格并按設計要求覆土夯實之后進行，管道接口處的內防腐施工過程中管道必須處于穩定狀態。

6 閥門安裝

包括手動碟閥及閘閥和空氣閥等，包括閥門及所需螺栓、墊圈、埋件、支架等配件的安裝、防腐、埋設、清掃、試驗、保護等，所涉及的設備和材料的規格、型號、數量按照工程設計圖紙施工。

6.1 閥門檢驗

閥門必須配有制造廠家的合格證書。地下閥門必須砌筑相應的閥門井，DN100自動排氣閥門井砌筑。核對實物的規格、型號、材質應與設計要求一致。核對閥門與連接管件的配合尺寸，進行外觀檢查。閥體、零件應無裂紋、重皮等缺陷，砂眼、銹蝕及凹陷應不超過壁厚負偏差。清除雜物，檢查閥桿是否轉動靈活，無卡、澀現象。為使用合理并延長閥門作用壽命，必要時要進行解體檢查，檢查要求如下：（1）閥門材質正確；閥座與閥體結合良好；閥芯與閥座的接合良好；閥桿與閥芯的聯接靈活、可靠；閥桿無彎曲、銹蝕，閥桿與填料壓蓋配合適當，螺紋無缺陷；閥蓋與閥體的接合良好。（2）驗證合格的閥門應及時補做脫落處的防腐層，加潤滑劑，密封涂防銹油（需脫脂的閥門除外），并關閉閥門，封閉出入口。

6.2 閥門安裝

6.2.1 閥門安裝前，應按設計要求檢查型號，清除閥內污物，檢查閥桿是否轉動靈活，明確開關轉動方向，以及閥體有無裂紋、砂眼等，要檢查法蘭平面是否平正，止水線是否清晰、螺孔是否合標準。安裝時閥板應停在關閉但不關緊的位置上或根據供貨商要求，介質流動方向與閥體所示箭方向一致。

6.2.2 閥門安裝必須垂直安放在支承座上。

6.2.3 閥門安裝時法蘭連接的膠墊厚度要適當，旋轉扭力要均衡。

6.2.4 閥門安裝后，進行閥門的開、閉測試，閥門開啟時應到位，閥門關閉時，無滲漏現象。

7 支墩搗制

三通背、彎管、乙字管等處應在管道接口做完、管道位置固定后搗筑支墩，支墩應在堅固的地基上修筑。若現場條件不允許，可在三通支管口、彎管及乙字管的兩端設加固箍。采用符合要求的混凝土，澆筑完畢12小時內，加以覆蓋和澆水養護。

本工程在鋼管搗制的沿軸力加固墩與鋼制剛性承口的距離約為1.5m，主管上的三通及彎管與鋼制剛性承口的距離約為1.5m，主管上的三通及彎管與加固墩的距離不少于5.0m。

總之，要控制管道工程的施工質量，就必須嚴格執行有關的施工規范和操作規程，認真做好各種原材料及預制構件的檢測工作，做好施工日記及各種施工資料，提高施工人員的施工管理和技術管理水平使之去解決各種工程質量問題。