市政直埋熱水管道施工質量控制

齊佐軍 溫曉龍

陜西建工集團有限公司 陜西 西安 710003

1 工程概況

某機場擴建工程中的供熱、供冷管網工程設計為直埋無補償敷設管道。管道采用由無縫鋼管、聚氨脂硬質泡沫保溫層、高密度聚乙烯保護外殼結合成一體的預制保溫管道。連接采用雙金屬焊接。管道總長14 435 m，沿道路方向埋設于路邊綠化帶內，埋設深度為管道中心至地上設計完成面1.6 m。

當地標準凍深為1.03 m，施工范圍內不受地下水及地表水影響。土質主要以黃土狀粉土、粉砂角礫互層為主，地質條件穩定。

在施工過程中，從材料進場、溝槽開挖、墊層鋪設、管道及管路附件安裝、管道沖洗及試壓檢測、溝槽回填等6個方面進行質量控制[1-2]。

2 施工全過程質量控制

2.1 材料進場

根據設計圖紙要求和現行的國家相關產品的質量標準，我們通過招標的方式選擇材料供應商。選購的管道及其管路附件在進場驗收時，結合生產廠家質檢部門出具的產品合格文件檢查其材質、規格、型號、數量和標識。認真檢查材料外觀尺寸和觀感質量。外觀尺寸檢查的內容主要包括直徑、壁厚、長度等。觀感質量檢查的內容主要包括有無裂紋、凹陷、孔洞、砂眼、嚴重銹蝕、變形殘損等缺陷。

閥門要求完好、閥瓣無傷痕，閥桿、閥瓣的旋轉、開啟靈活，無歪斜、變形等現象，對不合格的材料應退場，嚴禁使用。

閥門在外觀檢查合格后，以潔凈水為介質再按工作壓力的1.5倍進行強度試驗、按工作壓力的1.25倍進行嚴密性試驗，試驗持續時間不少于5 min。對試驗不合格的閥門要進行解體檢查修理，并重新進行試驗，不合格者不得使用。

管道在裝卸吊裝過程中須保護好管殼，防碰、防砸；不得采用鐵棍撬動管殼；使用寬度大于50 mm的吊帶吊裝，嚴禁使用鋼絲繩直接捆綁吊裝；也不允許用吊鉤鉤住鋼管兩端進行吊裝。

管道在現場應按規格分類堆放，管底用木板墊平，堆放高度在2 m以內，與周邊熱源的距離應超過2 m。對管口進行包封，保證安裝前管道和管路附件內部的清潔。對管口處的保溫層也要采取包封等有效的防潮措施。

2.2 溝槽開挖

溝槽開挖前，先要按設計對管道干管和支管平面位置和高程進行測量放線，依據給定控制點的坐標和高程采用GPS接收設備進行定位。根據測量結果核對管道路由，掌握相關的地上、地下建（構）筑物和各類管線的分布情況，必要時采取人工探挖的方式進行核實。

根據設計文件和施工方案確定溝槽底標高和放坡系數，采取機械開挖、人工配合的方式進行明挖開槽施工。回填用的臨時堆土與溝槽邊緣距離在1 m以上，高度不超過1.5 m。溝槽底部預留不小于厚150 mm的原狀土，最后由人工清底至設計標高。為了便于管道排水和排氣，管溝的縱向坡度控制在0.3%左右。管口焊接用的工作坑（圖1）比溝槽寬度和深度都大，工作坑邊線與管道的水平距離大于600 mm，工作坑底與管道的垂直距離大于700 mm。圖中：H為溝槽開挖深度；B為工作坑底寬度；Dc為管道外護管外徑；s為兩管道之間凈距，取250～400 mm；c為安裝工作寬度，取100～200 mm；b為溝槽底寬度，b=2Dc＋s＋2c。

圖1 焊接工作坑示意

溝槽開挖應充分考慮施工范圍內的排水，于每段的焊接工作坑內留設集水坑，在溝槽邊設置擋水坎和排水溝。

溝槽開挖至設計高程后由建設單位組織勘察、設計、監理和施工等單位共同驗槽，土質與勘察報告相符，若未發現其他異常情況，即可進入下一道工序施工。

對開挖中遇到的既有管線應按產權（管理）單位要求采取保護措施。

2.3 墊層鋪設

開挖好的溝槽底需鏟平夯實，尺寸和壓實度經檢測合格。當地基軟硬不一致時，應對地基做過渡處理。墊層鋪設時嚴禁擾動墊層下臥層，防止因踐踏、受凍或受浸泡而降低其強度。

砂墊層鋪設前將基底表面清理干凈，保證無積水、無浮土。根據砂子的干濕程度和氣候條件適當地灑水以保持砂子的含水量在8%～12%之間。砂墊層的虛鋪厚度超過設計標高50 mm左右即可。對鋪筑好的砂墊層應全面壓實，使用平板式振搗器至少往復3遍以確保密實。墊層表面應保證平整度和標高達到要求。

2.4 管道及管路附件安裝

管道坡口（表1）的加工選用空氣等離子切割方式，根據材質及管壁厚度采用的坡口形式為“V”形坡（圖2）。坡口不平處需打磨平整，兩側200 mm范圍內見金屬光澤。

表1 坡口尺寸

圖2 管道坡口設置

管道保溫層、保護殼、封堵板在施工中不允許損壞，在安裝過程中不得拖、拉、碰、砸管道。管子下溝前，仔細檢查管內是否有雜物，若有，應及時清理干凈，必要時進行拉膛處理。下管時，管道的位置要正確。對口時將管子吊起，起吊可用門型架和倒鏈互相配合。管子對口保證管心同軸線，不得錯口。施工中，嚴禁將工具、焊條及其他雜物等棄入管內。在施工間斷時，管口用封堵板封閉，以免落入雜物，雨季施工時選用的堵板應具有防止泥漿進入管內的功能。

管道組裝對口的錯口偏差應控制在允許范圍內，直管段必須順直，不允許在接頭處出現折角。在溝槽中逐根安裝管道時，要保證管道中心偏移量不超過規定值；在管溝中逐根安裝管道時，每10 m管道的中心偏移量不大于5 mm。固定支墩間的管道中心線成一條直線，坡度準確，管道中心線高程的偏差不超過10 mm，在水平方向的偏差不超過30 mm。在管道避開其他障礙物的地方，每一個焊口的折角不得大于5°。對接管口時，檢查管道平直度，在距接口中心200 mm處測量，允許偏差1 mm，在所對接管子的全長范圍內，最大偏差值不超過10 mm。由于先焊管子下部，為了補償這部分焊接造成的收縮，除按技術標準留出對口間隙外，還應將上部間隙稍放大0.5～2.0 mm（對于小管徑可取下限，對于大管徑可選上限）。

管道焊接采用手工鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的雙金屬焊接工藝。鎢極直徑為2.5～4.0 mm，氬氣流量為6～10 L/min，焊接電流為80～120 A，焊絲為H08MnA。手工電弧焊選用牌號J422的E4303焊條（表2）。

表2 焊條及電流參數

焊接時要將管道兩端調直，保持對口間隙一致，以防止變形而引起的應力集中，焊接應采用對稱位置焊接，防止變形。一般分上、下、左、右4處均勻對稱地進行定位點焊，點焊厚度與第1層焊接厚度一致，但不能超過管壁厚度的70%，其焊縫根部必須焊透。定位焊后，檢查并調直，若發現焊肉有裂紋等缺陷，及時處理。

鎢極氬弧焊操作技術包括引弧、填絲焊接和收弧等過程。引弧采用短路引弧法，即在鎢極與焊件之間瞬間短路后立即稍稍提起，在焊件與鎢極之間產生電弧。填絲時必須等母材熔化充分后才可填加，以免未熔合，填充位置一定要填到熔池前沿部位，并且焊絲收回時盡量不要馬上脫離氬氣保護區。收弧采用增加焊速法，即在焊接即將終止時，焊炬逐漸增加移動速度即可。

焊縫層間應用砂輪機、鋼絲刷認真清除熔渣，并等管道自然冷卻后方可進行下一層的焊接。焊縫內堆焊的各層，其引弧與收弧的部位彼此不能重合，引弧點和收弧點均錯開20 mm或錯開30°角。焊縫的第1層應呈凹面，并保證根部焊透，中間各層要把兩焊接管的邊緣全部結合好，最后一層應把焊縫全部填滿，并保證自焊縫過渡到母材的平緩。除有特殊要求外，每道焊縫宜一次連續焊完，當因故中斷焊接時，應根據工藝要求采取保溫緩冷或后熱等防止產生裂紋的措施，再次焊接前應檢查焊層表面，確認無裂紋后方可繼續施焊。每道焊縫均應焊透，且不得有裂紋、夾渣、氣孔、砂眼等缺陷。若發現層間表面缺陷，須及時打磨補焊，保證焊縫表面成形良好。

焊接后立即去除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，然后進行外觀檢查并評定質量等級，若設計無要求應對焊縫進行無損檢驗的抽查，采用射線照相法應符合GB/T 3323—2005《金屬熔化焊接接頭射線照相》標準；采用超聲波檢驗應符合GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術、檢測等級和評定》的規定。

管道安裝后要對系統用水進行清洗，水質滿足供熱水質要求，清洗后應將系統內的水放完。

管道接頭的保溫采用膨脹發泡，接頭處厚度應與管道保溫層厚度一致，接頭處保護層必須與管道保護層成一體，保護層內應保證沒有空氣殘存，發泡后將所有排氣孔有效并牢固地封閉，以符合防潮、防水要求。

2.5 管道沖洗及試壓檢測

對管道進行沖洗及試壓是為了清理遺留在管道內的垃圾和雜物，檢驗管道系統的抗壓強度和嚴密性是否達到相關要求以及支架和基礎是否穩固，以保證系統正常運行。

本工程管道液壓試驗使用潔凈水，試驗壓力為設計壓力的1.5倍。管道注水過程中安排專人沿線對接頭逐個進行巡查。注水完畢后進行強度試驗，試驗時使用電動試壓泵緩慢分段升壓。先升至試驗壓力的1/2，全面檢查管段有無滲漏現象，然后繼續升壓。分2～3次升壓，達到試驗壓力后，穩壓10 min，壓力降不大于0.05 MPa，強度試驗為合格。強度試驗后，再將試驗壓力降至設計壓力進行嚴密性試驗，保持30 min檢查管道焊縫和法蘭連接處，無滲漏即為嚴密性試驗合格。

管道試壓前所有接口不做防腐和保溫處理，以便在管道試壓中進行檢查。管道與設備間加焊盲板，試壓結束后拆除。試壓過程中要緩慢升壓，焊縫處若有滲漏現象，應停止升壓，泄水后進行修理，然后重新試壓。

管道沖洗順序按照主管、支管、疏排管依次進行。沖洗的水流方向與設計的供、回水管道流向一致，水流速度為1.0～1.5 m/s，沖洗壓力控制在管道設計壓力的25%～ 100%之間。沖洗過程應連續，沖洗時間視實際情況而定，以目測排出口與注入口的水色和透明度一致為合格。沖洗排出的臟液，嚴禁隨地排放污染環境。

2.6 溝槽回填

管道四周回填前，必須檢查管道軸線距離、水平位置、埋設深度及管道與溝槽邊的距離是否符合設計要求。再次檢查確認管道保溫層外殼及接口的完好性。測量出起止點、拐點、井室等的坐標和管頂標高，以此作為繪制竣工圖的依據。

除接口處外，管道兩側及管頂以上500 mm范圍內的回填工作應在水壓試驗前完成；水壓試驗合格后，及時回填溝槽的其余部分。回填時溝槽內的雜物應清理干凈，且不得有積水（圖3）。

圖3 溝槽回填示意

回填中應特別注意焊接工作坑部位，坑內要事先回填壓實至管道底部，對管道下方采取人工回填施工并逐個檢查，確保回填材料與管道貼緊密實。

管道四周為摩擦層，此區域溝槽采用粒徑0.2～2.0 mm細砂從管道兩側同時進行逐層回填，不得造成管道移位或損傷管道。砂中不應有尖銳顆粒。管道間及其周圍填砂高出管道不小于100 mm，采用人工夯實，保證砂層對管道的支承厚度。為保障管道的運行安全，于砂層表面沿管道供、回水方向鋪設2道標志帶。

回填用土中不得含有凍土、混凝土塊、樹根等雜物。管道兩側要求同時投土回填，以防管道偏移，回填分層進行，每層厚度控制在200 mm左右，夯實選用小型壓路機，但在管頂200 mm范圍內不得使用機械夯實。

3 結語

目前，該機場擴建工程中的熱力管網工程已經分別運行了2個供暖期和2個供冷期，經過試驗及實際檢驗，我們對直埋熱水管道施工全過程的質量控制措施得力，效果明顯，取得了良好的社會效益和經濟效益。