大直徑輸水鋼管穿越黎湛鐵路箱涵施工技術

劉新建 LIU Xin-jian

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310030）

1 工程概況

G50+302-G50+398段輸水管線穿越黎湛鐵路段輸水鋼管施工，該處穿越長度99.45m，鐵路框架箱涵已完工投入使用，箱涵內一根DN2600鋼管已經鋪設安裝完成，現需在剩余寬4.4m*高6m的框架箱涵內布置D3876×38SP鋼管，輸水鋼管型號為DN3800δ=38，Q355CZ，每節長3m，重約11t。本工程穿黎湛鐵路箱涵施工段為DN3800鋼管，配置10t卷揚機、滑輪組、5t電動葫蘆結合牽引小車及H型鋼龍門架用作于安裝作業。鋼管分兩處吊裝下管進入箱涵施工，計劃在鄰近污水廠側A段吊裝60m，剩余38m在鄰近湛江大道B段吊裝進入箱涵。

2 管道安裝前的技術準備

2.1 場外

吊裝準備工作。

2.1.1 吊機的選型根據場外吊裝場地，鋼管重量11t，吊幅14m。我們選擇中聯QY130H-1汽車吊，吊機配重20t，起升高度21.75m，最大起重量20t。

2.1.2 吊裝帶的選用本工程管線安裝DN3800壓力鋼管長度規格為3m，重量×周長為11t×11.94m，考慮吊裝余量，選用30t×25m規格的兩頭扣滌綸柔性吊帶。

2.2 箱涵內起重設備布置

2.2.1 卷揚機布置在箱涵頂部空域鋼管安裝共布置1臺10t卷揚機。

2.2.2 H型鋼自制龍門架布置箱涵兩側斜坡段采用固定式25#H型鋼龍門架，為了保證龍門架在斜坡段的穩定性和防滑性，龍門架頂端每一條橫梁與箱涵頂部原有預埋件用25mm鋼筋焊接錨拉固定，在首節和末節龍門架的柱腳分別采用4套M24*300高強化學錨銓螺栓固定在砼地面上，兩側橫向支撐采用M16*100膨脹螺絲固定在地面上，間距0.75m，平坡段采用移動式25#H型鋼龍門架。

2.3 施工用電和供風

在有限空間危險作業進行過程中，根據箱涵內部作業深度，配置2臺500mm風量9300m/h的低噪聲軸流管道風機進行供風，加強通風換氣，當進入箱涵中部平坡段時，應采用通風管道送風，保持內部風量，內部作業人員應隨身攜帶氣體檢測儀，符合要求后進行施工作業。

3 管道穿越箱涵安裝施工技術

3.1 管道卸車及存放

3.1.1 管道卸車①吊車將管材及管件從運輸車輛上卸到現場指定存放區內。管材及管件的裝卸在吊車滿足管件重量的前提下進行，汽車吊的起吊有一定的富裕度，嚴禁超負荷或在不穩定的工況下進行起吊、裝卸。②管材吊裝過程中，為避免碰損管材，管材吊裝主要使用兩條柔性吊裝帶兜身吊，鋼制管件吊裝時采用柔性吊裝帶。管材起吊采用兩點兜身吊，起吊時兩條吊裝帶（鋼絲繩）間距為管長2/3。③堆場內設置最小厚度為150mm的墊層。墊層材料最大粒徑小于50mm，且在管件端頭處的厚度200mm內的墊層材料要求無碎石和其它有害物質。

3.1.2 管道現場存放管道為DN3800鋼管，大直徑鋼管必須采用單層堆放。堆放時底部必須保持平整，地面做好硬化處理，并設置防止抗滾擋塊。

3.1.3 管道安裝工藝流程箱函內管道安裝工藝流程如圖1所示。

圖1 管道安裝施工工序流程圖

3.2 管道安裝主要方案

①DN3800鋼管從鋼管加工廠裝車，采用汽車吊將鋼管吊裝至普通低平板半掛車上，之后再將鋼管運輸至黎湛鐵路鋼管卸車點進行卸車。

②在預吊的DN3800鋼管的上方焊接4個吊耳，每個吊耳的承重力大于鋼管重量，再利用130t汽車吊卸車，將鋼管吊放到涵洞口并配合安裝上牽引小車。

③在箱涵頂部鋼筋混凝土面安裝1臺10t卷揚機和2套滑輪，滑輪配合卷揚機組將鋼絲繩牽引至鋼管掛鉤，在斜坡段最高點的平段固定式25#H型鋼龍門架上安裝1套5t電動葫蘆用于輔助卷揚機組牽引拖移鋼管。鋼管箱涵內安裝牽引總體布置圖，如圖2所示。鋼管牽引就位，如圖3所示。

圖2 鋼管箱涵內安裝牽引總體布置圖

圖3 鋼管牽引就位

④涵洞內斜坡段鋼管吊裝：當鋼管移入斜坡龍門架內時，將在龍門架上安裝的2個吊耳位置分別用2臺10t手動葫蘆掛上管段的前后各4個吊耳，同時提升管段將牽引小車退出，利用手拉葫蘆換轉，把管往斜坡段上移動。

⑤用龍門架上縱向的4個10t手動葫蘆同時配合把管段對中到位。

⑥在就位好的管段底部焊接好支撐，達到移交給焊工進行下一步鋼管拼接焊接等工作的條件，然后將手動葫蘆依照安裝順序轉移掛好開展下一段的牽引管道工作，直至安裝完畢。

⑦彎頭安裝：彎頭利用導軌運至安裝位置后，在彎頭處焊接吊鉤，利用鋼絲線與龍門架吊耳連接，進行吊裝基本定位，基本定位后調整彎頭管節與管道整體高程和軸線中心線對齊，調整好高程、中心位置等，始裝節的里程、高程、中心位置偏差不應超過±5mm。

⑧直鋼管段安裝：先進行鋼管定位節的安裝，定位管安裝質量將直接影響到其余管節安裝的質量。鋼管安裝的重點是軸線、高程控制和管節間環向縫間隙控制。安裝時，先進行中心的調整，用千斤頂調整鋼管軸線和高程。項目部制作鋼管對縫調節設備，采用總液壓控制操作臺對12個千斤頂同步運行進行對縫，用千斤頂調整拼管器調整管節縫隙滿足規范要求，均衡地將鋼管調整圓度和環向縫隙達到要求。這樣反復數次，直到滿足安裝設計要求后，進行鋼管的對稱加固。加固底部支撐與外基座的插筋搭接焊接，同時也與外壁預埋鋼管的加固連接件焊接可靠。鋼管對縫拼管器，如圖4所示。

圖4 鋼管對縫拼管器

⑨環縫焊接：定位焊后應盡快焊接安裝環縫，每條焊縫應連續完成，不得中斷。環縫焊接采用二氧化碳保護焊，焊接對稱進行，焊接速度等基本保持一致，焊接時避免焊接收縮產生過大的拘束應力而引起移位變形。

⑩焊接縫的檢測：焊接的各類縱、橫縫，均應按DL/T 5017-2007第6.4.1條的規定進行外觀檢查。焊縫無損探傷應按施工圖紙、DL/T5017-2007的技術要求規定。焊縫內部探傷可選用超聲波探傷和射線探傷方法。

4 質量控制措施

4.1 鋼管檢查

鋼管的形體和尺寸應符合規范和設計要求，管端應標志材料規格型號、執行標準和供貨時間等，并提供產品質量合格證明書、檢測資料等。壓力鋼管道的內表面應光滑，流體阻力小等，管端面應平齊，無毛刺，外表面無明顯裂痕、分層等缺陷。

4.2 安裝質量控制

4.2.1 焊接質量措施①使用的焊材必須符合焊接工藝評定確定的材質、規格、牌號；每天根據安裝工程量用多少帶多少，箱內烘干；②嚴格控制焊接電流大小，減小焊縫變形量。在焊縫坡口內引弧熄弧，嚴禁在鋼管壁上進行引弧。

4.2.2 臨時構件過程質量控制①鋼管內外壁上不得隨意焊接臨時構件。②拆除鋼管上臨時構件時，臨時構件在離管壁3mm以上采用切割機割除，殘留的焊疤用角磨機磨平，并認真檢查是否存在細微裂紋。③對焊接處可疑的裂紋，用磁粉或滲透進行探傷檢查。確定裂紋后，應用角磨機將裂紋完全磨去，并形成便于焊接的溝槽，按焊接工藝規程確定的工藝參數進行焊補。④焊補余高用角磨機磨平至母材平面后應用磁粉或滲透進行復檢。

5 安全保證措施

5.1 起重作業

①嚴禁在吊機臂和起吊重物下面停留或行走。②吊機指揮員由經過技術培訓合格的專職人員擔任，無指揮或指揮信號含混不清時，司機有權利和責任拒絕起吊。③吊機司機在吊裝作業時，應該做到駕駛員必須持證上崗，熟悉吊機技術性能。執行規定的各項檢查與保養后，各種儀表指示正常后，才可開始工作。④開始工作前，應先試運轉一次，檢查各限位保險是否齊全正常，各機構的工作是否正常，制動器是否靈敏可靠，必要時應加以調整或維修。⑤檢查吊機的穩定性，制動器的可靠性和綁扎的牢固性等，確認可靠后，才能繼續起吊。⑥吊機吊物時，應嚴格注意起吊重物的升降，不使吊機吊鉤到達頂點。⑦吊機必須置于硬實而平整的場地上，兩個動作嚴禁同時進行。

5.2 有限空間作業安全保證措施

①嚴格執行有限空間作業審批制度。②做到“先檢測、后作業”，在有限空間場所作業，應測定其氧氣含量（應在19.5%以上，23.5%以下），采用鼓風機通風并符合安全要求后，方可進入。③保證有限空間出入口內、外，交通暢通無阻。④在有限空間危險作業進行過程中，根據箱涵內部作業深度，配置足夠的通風換氣設備，加強通風換氣，內部作業人員應隨身攜帶氣體檢測儀，發現異常立即停止作業，撤離人員。⑤保證有限空間作業用電安全。有限空間內照明電壓為12V。⑥作業人員進入有限空間危險作業場所作業前和離開時應準確清點人數。進入有限空間危險作業場所作業，作業人員與監護人員應事先規定明確的聯絡信號。

6 結束語

穿越鐵路箱涵大直徑輸水管道安裝，有其空間狹小的特殊性，箱涵內放入鋼管后兩邊空間均余0.3m。施工前對每一個施工人員進行技術、安全交底，強化職工的安全、質量意識。本工程創新點一：現有管道安裝空間狹小、管道穿越施工為平段-斜段-平段的要求，管道安裝特殊形態為直線段+圓弧段，通過自行制作固定式和移動式龍門架，解決了箱涵內狹小局部有限空間內管道運輸和就位的問題。創新點二：通過自行研制了移動式鋼管拼縫調整設備，圓形拼管器采用12只5t千斤頂均勻分布，液壓操作臺對12只液壓千斤頂集中調整控制頂進量，解決了厚度38mm鋼管管節拼縫和對接式變形較大的圓度調節難題。通過這兩個創新點，確保管道安裝施工安全和工程質量，可為類似工程施工提供參考。