大口徑輸水鋼管三管同槽安裝施工技術(shù)

孫振國 （中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100000）

1 工程概況

遼寧省某供水工程合同主體工程為管道建安工程，主要包括PCCP混凝土管、鋼管、各類閥井、閥門、管道附件、構(gòu)（配）件、管道鎮(zhèn)墩、過河、過路以及永久道路、水土保持等工程項(xiàng)目。本合同工程鋼管是3根內(nèi)徑為3600mm同槽，壁厚為18mm～20mm，加勁環(huán)間距為4m，高200mm，厚24mm，管間距5700mm。

2 鋼管安裝介紹

鋼管安裝的主要程序包括吊裝、安裝、接口焊接、焊縫防腐處理、回填等。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 設(shè)備選型和受力計(jì)算

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開挖斷面圖，按照一側(cè)進(jìn)行管道吊裝計(jì)算：同槽三管區(qū)段吊裝幅度為24m。考慮單根鋼管重量約為20t，根據(jù)履帶吊起重特性表，本工程選用180t履帶式起重機(jī)。

吊具選用30t尼龍吊帶，單根最小破斷拉力為35t左右，采用四點(diǎn)起吊總破斷拉力為140t，鋼管重量為20t，則吊帶的安全系數(shù)為：140÷20=7＞6倍，滿足使用要求。

3.2 管道安裝

鋼管入槽采用180t履帶吊將鋼管放在一側(cè)位置，然后利用預(yù)埋板和千斤頂對管位進(jìn)行調(diào)整。這樣可以大大節(jié)約履帶吊占用的時(shí)間，同時(shí)降低了鋼管調(diào)整的難度，縮短了工序作業(yè)時(shí)間。鋼管吊裝首先從C線開始，A線最后，順序詳見圖1。

鋼管安裝控制要點(diǎn)如下：

①管材起吊采用吊帶，嚴(yán)禁采用穿心吊；

圖1 鋼管吊裝及安裝示意圖

②在安裝鋼管前，應(yīng)進(jìn)行管道的外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，在檢查合格后才可進(jìn)行安裝；

③鋼管安裝前對其周長、橢圓度（不少于6對直徑）、管口平整度、焊接坡口、中心線標(biāo)記、防腐層等進(jìn)行檢查，彎管還應(yīng)檢查兩管口平面夾角等。對不合格的部位需由生產(chǎn)廠家現(xiàn)場處理，所有檢查項(xiàng)目做好記錄，處理合格后再安裝[1]；

④對鋼管進(jìn)行調(diào)整，而后使用工字鋼以及槽鋼做進(jìn)一步處理，從而提升鋼管與預(yù)埋件之間的連接緊固性。做好上述工作后需要對鄰管管口區(qū)域采取壓縫處理，在對錯(cuò)牙進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)遵循圓周均勻分配的原則而進(jìn)行，而后對壓縫進(jìn)行點(diǎn)焊加固處理；

⑤鋼管吊裝時(shí)嚴(yán)禁穿心吊，同時(shí)不得損壞鋼管外壁的防腐層，鋼管吊運(yùn)時(shí)采用尼龍吊帶吊裝，吊帶為柔性結(jié)構(gòu)，并且與鋼管接觸面積較大，可以避免破壞防腐層；

⑥管道到位后，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行可靠加固，由此提升管道的穩(wěn)固性，避免混凝土澆筑施工時(shí)出現(xiàn)上浮等問題；

⑦控制好管道傾斜度，水平誤差應(yīng)控制在50mm范圍內(nèi)，此外豎向偏差應(yīng)控制在12mm范圍內(nèi)；

⑧在管道放置溝槽安裝前，應(yīng)立即清潔管道接口內(nèi)端部。

3.3 鋼管焊接

本工程管道DN3600鋼管采用手工電弧焊和氣體保護(hù)焊。

3.3.1 焊前現(xiàn)場準(zhǔn)備

①焊前清理：以坡口兩側(cè)為基準(zhǔn)，對其20mm區(qū)域內(nèi)展開清理作業(yè)，從而將鐵銹以及油污等雜質(zhì)去除。每一焊道焊完后及時(shí)清理，檢查合格后再焊。

②在進(jìn)行焊接作業(yè)前，應(yīng)對組裝尺寸進(jìn)行校正。應(yīng)當(dāng)注意的是，所使用的校正器具不可對結(jié)構(gòu)造成任何損傷。

③焊條的烘焙及發(fā)放：在進(jìn)行焊條發(fā)放與烘焙施工時(shí)，應(yīng)安排指定的人員進(jìn)行，嚴(yán)格控制烘焙溫度與時(shí)間。當(dāng)完成烘焙作業(yè)后，應(yīng)將焊條置于恒溫箱內(nèi)一段時(shí)間，并將箱內(nèi)溫度控制在100～150℃范圍內(nèi)。所使用的焊條均需要置于保溫筒中，對于未采取烘干處理的焊條應(yīng)禁止投入使用。控制好焊條在筒內(nèi)的滯留時(shí)間，即應(yīng)在4h以內(nèi)[2]。

3.3.2 焊接工藝

3.3.2.1 定位焊

鋼管吊裝就位后，基于定位焊接的方式對其進(jìn)行固定處理，此環(huán)節(jié)應(yīng)以手工電弧焊的方式進(jìn)行。若鋼板需要進(jìn)行預(yù)熱處理，則需要控制好預(yù)熱距離，即距焊縫中心150mm范圍內(nèi)。

基于提升焊接質(zhì)量的目的，在進(jìn)行焊接前應(yīng)對定位焊的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)有裂紋或是氣孔等現(xiàn)象時(shí)，則需要在第一時(shí)間將其去除。

3.3.2.2 鋼管之間環(huán)縫焊接

鋼管安裝采用工業(yè)CO2氣體保護(hù)焊和手工電弧焊。除滿足焊接的基本要求外，另外還要遵循以下規(guī)定：

①鋼管環(huán)縫焊接采用多層多道、對稱、分?jǐn)嗤瞬降暮附臃椒ǎ附尤藛T分班連續(xù)施焊，每班安排2～4名焊工；

②嚴(yán)格按照焊接工藝指導(dǎo)書施焊，不得隨意改動焊接參數(shù)。若對接焊縫的厚度處于24mm范圍內(nèi)，當(dāng)完成焊接施工后應(yīng)使用碳弧氣刨對其背縫區(qū)域進(jìn)行清理，在此基礎(chǔ)上使用砂輪機(jī)進(jìn)行修正，當(dāng)做好上述工作后應(yīng)進(jìn)行UT檢查；

③每結(jié)束一次環(huán)縫焊接施工后，均需要圍繞鋼管展開中心、高程等參數(shù)的測量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)明顯的有害變形時(shí)，則需要改變焊接方向與順序，由此展開進(jìn)一步處理；

④采用大間隙封底焊工藝方法，首先應(yīng)進(jìn)行堆焊施工，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)間隙時(shí)需要轉(zhuǎn)為正常施焊，應(yīng)確保兩大環(huán)節(jié)的工藝方法均相同；

⑤在進(jìn)行工卡具去除時(shí)不允許采用錘擊法，更為可行的是氣割法，確保切割區(qū)域與母材保持有2～4mm的間距，處理后則需要使用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨；

⑥對管壁進(jìn)行檢查，當(dāng)出現(xiàn)電弧擦傷等現(xiàn)象時(shí)，則需要使用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨處理，而后展開UT檢查。如果焊縫內(nèi)部出現(xiàn)了損傷，此時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行深入分析，明確產(chǎn)生原因并制定針對性措施，由此進(jìn)行處理，環(huán)縫焊接時(shí)，采用多層多道分段（每段200～300mm）退步焊法施焊。

3.3.3 焊接檢驗(yàn)

所有焊縫均應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行外觀檢查和無損檢測。

進(jìn)行外觀檢查，當(dāng)發(fā)生裂紋或是熔合程度欠佳等問題時(shí)，需使用磨光機(jī)進(jìn)行打磨，而后對表面進(jìn)行修補(bǔ)。

對焊縫內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢查，當(dāng)其出現(xiàn)明顯缺陷時(shí)，則需要遵循返修工藝重新進(jìn)行焊接。

3.4 焊縫防腐處理

焊接完成后要對焊縫進(jìn)行防腐處理，以免焊縫處鋼管受到腐蝕。

3.4.1 表面預(yù)處理

鋼管表面預(yù)處理之前，將鐵銹、油污、遺漏的焊渣等附著污物清除干凈，根據(jù)現(xiàn)場條件，采用電動鋼絲刷進(jìn)行清理，鋼絲刷的規(guī)格根據(jù)表面粗糙度等級技術(shù)要求進(jìn)行選擇。

除銹后，采用常規(guī)防腐涂料的鋼管表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Rz60～70μm，采用厚漿型重防腐涂料及金屬噴涂的鋼管表面粗糙度應(yīng)達(dá)到Rz60～100μm。

鋼管除銹后，應(yīng)及時(shí)清除灰塵。當(dāng)空氣中相對濕度＞85%、鋼板表面溫度預(yù)計(jì)低于大氣露點(diǎn)以上3℃時(shí)，不得進(jìn)行除銹。除銹后的鋼材表面宜在2h內(nèi)進(jìn)行涂裝，正常大氣條件下，時(shí)間最長不超過8h。

3.4.2 涂料安裝

需混合攪拌的涂料，攪拌時(shí)應(yīng)先攪拌基料，然后加入固化劑繼續(xù)攪拌。攪拌時(shí)必須采用機(jī)械動力工具，嚴(yán)禁采用木棒等工具，防止混合不均勻?qū)е缕崮す袒涣肌?/p>

雙組份涂料混合后的熟化時(shí)間：當(dāng)環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，熟化時(shí)間為5min；當(dāng)環(huán)境溫度≥10℃時(shí)，無需熟化。混合后的涂料必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)用完，否則不能繼續(xù)使用，當(dāng)溫度≥30℃時(shí)，允許使用時(shí)間為30min；當(dāng)溫度＜30℃時(shí)，允許使用時(shí)間為30～90min。

涂刷過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)層數(shù)進(jìn)行涂刷，第一層表干后（約40min）再進(jìn)行下一層的涂刷。

3.4.3 施工注意事項(xiàng)

當(dāng)空氣中相對濕度＞85%、環(huán)境溫度低于-5℃、鋼板表面溫度預(yù)計(jì)低于大氣露點(diǎn)3℃或高于60℃時(shí)，均不得進(jìn)行涂裝。

現(xiàn)場補(bǔ)口或補(bǔ)傷防腐材料涂刷時(shí)應(yīng)保持均勻，防止厚度不一。在對接口區(qū)域進(jìn)行防腐刷涂施工時(shí)，首先應(yīng)將殘留在結(jié)構(gòu)上的泥土等雜質(zhì)去除，在進(jìn)行回填土施工時(shí)不允許對防腐層造成損傷。

涂料應(yīng)隨配隨用，用多少配多少，少配勤配，以免影響涂料質(zhì)量。配制與施工過程中切忌水，油等物資混入，以免影響工程質(zhì)量。

4 結(jié)束語

綜上所述，經(jīng)由以上大口徑鋼管安裝技術(shù)要點(diǎn)控制的實(shí)體工程質(zhì)量良好，驗(yàn)收合格率達(dá)100%。大口徑鋼管因自身較重，安裝就位需大型起吊設(shè)備，對管道焊接、防腐等要求較高，本文探索研究的大口徑鋼管安裝施工技術(shù)，在遼寧省某供水工程實(shí)施并獲得成功，值得推廣應(yīng)用。