沙特達曼港SGP項目水網（消防）施工技術

劉樊程

摘 要：沙特達曼港是一個綜合性的碼頭，有碼頭、碼頭附屬設施、道路、堆場、房建區、鐵路區及地下管網的等，專業門類多，地下管網比較復雜水電埋管交叉作業點多，受施工場地影響水電管網帶布置的位置有限，導致水電管道布置很緊湊，給施工帶來了一定的難度。需要專門人員梳理統一規劃組織施工。消防由獨立的外部消防網和獨立的內部消防外部管網組成均采用HDPE管，HDPE管連接用熱熔法和電熔法二種連接方式。HDPE管（High Density Polyethylene）是一種新型耐酸、耐腐蝕、抗壓、無毒的綠色環保管材，屬于環保節能型高新技術產品，廣泛的運用在日常生活中。

關鍵詞：HDPE熱熔焊接；HDPE電熔焊接；消防管網；耐高壓

一、工程概況概述

沙特達曼港項目消防系統施工范圍長為900米，寬為500m，消防管道總長9540米，屬于壓力流管道，工作壓力10bar，試驗壓力1.5倍的工作壓力，管材全部采用HDPE管（High Density Polyethylene），管徑DN250mm。整個系統中布置2個消防水罐其儲水能力分別為1150m?作為水源，消防泵房提供動力，消防栓人孔及配件，閘閥人孔及配件，氣閥室人孔及配件，沖洗室人孔及配件，這些功能性結構構成整個消防網絡。外部消防服務于整個區域，內部消防在每個房建單體處預留接口和房建的內部消防接口相連。

二、消防系統布置圖

三、消防施工流程工藝

四、施工工藝闡明

（一）材料及設備采購

1、消防系統全部使用HDPE管，管材參數PN20、PE100、SDR9、DN250。HDPE管的使用壽命超過100年，很低的維修費用，具有很好的柔韌性，抵抗地震時的破壞力，耐腐蝕，重量輕，便于連接，連接的密封性好，材料到場后組織質檢和咨工對管材進行驗收，并一一核對等級，尺寸，數量及產品合格證書，等堆放時規劃場地，下方墊木方，整齊堆放，嚴禁將管材放在尖銳硬物上，避免管道劃傷，所有堆放的管材需要采取防止滾動，由于當地氣溫高，用遮陽布覆蓋等。

2、回填材料管道底部及管道周圍用配制的回填材料，回填材料的配制比例根據設計規范要求的篩分要求，篩分要求是一個大的范圍，實驗室經過多次反復試驗，分析結果，經過比對沙和瓜米石的比例，及當地沙和瓜米石的價格比對最終選擇沙和瓜米石配比為，1：1。配制的材料報批并通過咨工驗收。

3、熱熔焊接，電熱熔焊接，削皮機等小型機具采購，這些都是專用設備，只需要告訴廠家要求就會有對應的焊機型號。

（二）開挖

消防管線是壓力流，所以管道的埋深都處在一個相對的高度1.2m-1.9m之間，開挖不會到地下水的標高，開挖全部采用一級開挖，而且盡可能的減少開挖量。開挖坡比1：1，管道兩側留50cm的操作空間，即開挖最小下口1.25米寬。棄土的安全距離到開挖溝槽邊大于等于1米并及時轉運出沙，并在周圍設置開挖標識及布置安全警示帶。

（三）沙基礎夯實

在開挖到設計標高上10cm的時候，這10cm已經被開挖設備擾動了，灑適量的水浸泡，讓后用夯機夯實，夯實結束后測量標高是否符合設計要求，并報請咨工驗收，驗收通過后進入下一道施工工序。

（四）回填沙夯實

管道下方填30cm配制的材料，提前按比例混合好后運至施工場地，布置回填材料到溝槽，和沙基礎夯實一樣灑水浸泡夯實并報請咨工，驗收通過。

（五）HDPE管道熱熔焊接

1、人員培訓

HDPE管道焊接是專業性比較強的工作，操作人員必須去管道廠家經過專門的培訓，培訓合格后取得證書方可持證上崗。為此項目部組織了9人去廠家培訓，并一一取得合格證書。

2、熱熔焊接法：在兩個需連接的表面利用溫度和用力擠壓的方法將其粘接形成一個接縫。當接縫冷卻并低于材料的熔化溫度時就形成了熱熔連接。對于特殊的材料，會在一個溫度范圍內產生熱熔連接。一種材料的熱熔溫度應考慮該種材料的特性，使用的熱熔及焊接環境。

OD250mm HDPE參數，PN20、PE100、SDR9、壁厚27.9mm

（1）預熱階段，預熱前檢查是否有卡具未緊固。檢查電氣連接是否正確，液壓筒里的油夠不夠，電源供電是否符合焊機要求，對銑刀和油泵進行試運行。切削管端頭把HDPE管用外徑250mm的卡具準確的卡在焊機上，固定管道時，管子應伸出最后一個卡具20cm至50cm避免長度不夠，管端擦干凈，對正檢查，合攏兩端管子觀察是否對正，誤差在1mm。如果誤差過大，檢查原因，直至誤差控制在1mm以內，解開安全鎖取出銑刀把銑刀固定放在兩端管子之間銑削直至出現連續削片，管子分開后才能關閉銑刀電源。如果在銑削過程中關閉銑刀，管端上會出現切痕，并且該管段需重新銑削。取出銑刀，再次合攏兩管，檢查兩端的對齊情況，誤差控制在1mm內，滿足要求后，分開管段進行清理，清除管端內的碎屑，管段下的碎屑及焊機上的，碎屑集中收集，這樣的好處避免碎屑附著在加熱板上。接通加熱板電源，通電前把加熱板擦干凈、沒有劃傷、無油污及粘黏物保證焊接質量。加熱板上有溫度可以調整，具體溫度根據管子的大小來定，OD250mm的HDPE管溫度220℃，即在加熱板上把溫度設置在220℃上，預熱到達220℃后有對應的指示燈亮起，這時候就可以加熱HDPE管了。

（2）吸熱階段，加熱板溫度達到220℃時，把加熱板固定到焊機上，將兩管端合攏， ，此時焊機上有一個拖動壓力，此壓力只要能使兩個管段相互接觸就夠了，焊機壓力一直加到46.6bar給管端加溫，此處的壓力不包括管道拖動壓力，46.6bar是最終壓力減去管道拖動壓力后的壓力值，當HDPE管的融環達到3mm時，停止加溫，將壓力降至吸熱維持壓力6.2bar，持續時間是10倍的壁厚，OD250mm的HDPE管壁厚為27.9mm，即持續時間為279秒，到時間后取出加熱板。

4.4加熱板就緒

（3）加熱板取出階段，吸熱時間到后打加熱板開安全鎖，垂直于焊接取出加熱板，防止碰傷管端面，因為是高溫，取出時小心不被燙傷，焊機泄壓并向兩端分開，盡可能的快取出加熱板，時間不超過15秒，快速對接。

（4）對接、冷卻階段，加熱板取出后對接，壓力逐漸達到46.6bar，然后穩壓冷卻34分鐘，這個時間段不要碰觸設備及HDPE管，到達冷卻時間后泄壓并取出卡具。

（六）熱熔環境控制

熱熔時對熔焊環境有一定的要求，必須采取有效的防風防塵等防護措施，最低周圍溫度不小于5℃，沙特的熱帶和亞熱帶沙漠氣候反映了該國的一般氣候情況。夏天長，炎熱而又干燥，冬天短，涼爽。相對濕度低，沿海地區除外。年平均溫度25℃。全年基本上都是高于最低周圍溫度的，如果小于5℃，采取在防護棚加溫的方法，溫度高于5℃后方可操作施工。由于當地炎熱的氣候條件及沙塵暴天氣，現場施工時對管道焊接一直采取防護棚遮陽擋風措施。

（七）熱熔焊縫檢測

熱熔結束后對焊縫進行檢測，合格的焊縫必須是均勻加熱并熱熔，焊縫錯邊不超過允許錯邊誤差，外部焊縫熔環向兩側外翻是均勻的，必須完全緊貼管道，OD250mm管道近似熱熔焊縫寬度最大2cm。如果出現不合格的焊縫，如錯邊大于容許錯邊誤差，熔環外翻不均勻及兩邊外翻不對稱或變形，必須用切割機切掉重新安裝流程焊接。在管道焊接過程中配專職人員對HDPE管焊接做好跟蹤檢查，并做好日常焊接記錄，對每個部位里程的管道焊縫進行編號記錄，以便以后查找。熔接縫外表檢驗合格的焊縫按規范和現場要求進行無損檢測。

（八）消防栓、閘閥、氣閥，沖洗室人孔安裝及配件安裝

在消防網絡中，在不同的地方設置不同的附屬設施，消防栓人孔布置間距不超過90米兩個之間，閘閥人孔，氣閥室設置線路標高的高點提高排氣效率，沖洗室設置在線路標高的低點便于排出廢水。人孔提前預制，預制后現場吊裝，人孔現場安裝好后，開始對應部分配件施工，配件施工組建專門的班組施工，各種閘閥的配件組合、消防栓的配件組合、氣閥的配件組合，沖洗室的配件組合并上緊螺栓。上螺栓采用對稱循環擰緊螺栓的方法。

（九）HDPE管道電熱熔焊接

比起熱熔焊接，電熱熔焊接更為簡便易于操作，OD250mmHDPE管道需要采購對應ID250mmHDPE管道的連接套筒，套筒上面有條形碼，接通電熱熔焊機后，焊機上有一根激光筆，激光筆掃一掃條形碼，就開始給套筒加熱達到預設加熱時間后，焊機自動停止工作，成功的連接會在套筒兩端突出二個指示點，有知識點突出來表示焊接成功，對應不同的管徑加熱的時間不一，可以查詢廠家說明查找對應管徑的加熱時間，這些都已經是預設，不用操作時單獨設置。電熱熔焊接適用于已經焊接好的管道需要更換或者在管道中添加控制設備需要截斷的部位，因為是已經焊好的管道不能移動，不能提供熱熔焊機所需的行程，只能用電熱熔焊。此方法可以作為一種管道完成后的一種補救措施，大面積使用不建議，因為這需要采購專用連接套筒，而套筒的價格比較貴，不利于成本控制。

五、消防栓、閘閥、氣閥、沖洗室安裝

消防栓、閘閥、氣閥，沖洗室由兩部分組成，一部分是砼人孔，另一部分是各種功能性組件（如閘閥，消防栓，氣閥，法蘭，伸縮節，橡膠墊圈等）?；炷寥丝追植课惶崆邦A制，分為底板，墻體及蓋板，實際現場中需要安裝時，先安裝底板，管道連接過底板或連接各個功能構件的三通，管底到底板訂預留30cm距離，便于設置砼支撐，安裝墻體前安裝對應每種功能性組件，沒有墻體施工人員可以有大的操作空間，各種功能性組件用螺栓連接，由于消防管道的高壓力，采用等級8.8的高強螺栓，螺栓連接操作安裝相應的規章操作，螺栓連接的好壞直接影響管道與構件直接的氣密性。連接完成后，安裝蓋板。

六、壓力試驗

在整個消防管道焊接完成后檢測并合格后，準備壓力試驗，現場有二個獨立的外部消防網絡和內部消防網絡構成，分別做壓力試驗，管材OD250mm的HDPE管，消防網絡的工作壓力是10bar，試驗壓力是1.5倍的工作壓力即15bar。用淡水作為試壓介質，試壓前對管道進行沖洗，沖洗掉管道內的雜質及沙子，排空管道內的氣體，管道上設置了排氣閥，分多次排空氣體，氣體的排空與否影響試壓時的穩壓數值，最后氣體排空后開始緩慢加壓，達到壓力后，穩壓30分鐘，檢查管網，無泄漏，無變形。

七、回填

在壓力試驗完成后，合格并取得見證后，可以回填管道，回填前溝槽內的雜物清除干凈，管頂以上30cm不得含有有機物及大塊磚石，用配制的回填材料回填，對稱回填，不得用壓力機碾壓，管頂30cm以上可以用小型夯機夯實，鋪設警示帶，30cm一層回填料用水浸泡后夯實，壓實度驗收通過再繼續回填。

八、結束語

消防網絡使用HDPE管，HDPE有其優越的特性，給焊接帶來很多方便，易于操作，而且使用年限長，更換維修費用低，相信在HDPE會有更廣泛的運用。本工程HDPE管道長9540米，施工量比較大，需合理的協調組織施工，交叉施工時的先后順序，減小穿插作業的影響，更快的推進工程進度。