內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接工藝的應用

邱　迪　劉　振（.天津市自來水集團有限公司　天津　.天津市青成自來水工程有限公司　天津）

內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接工藝的應用

邱迪1劉振2
（1.天津市自來水集團有限公司天津2.天津市青成自來水工程有限公司天津）

自來水管道內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工工藝，對于PE管道熱熔施工及其與鋼管的連接方式加以說明。為具有一定局限性的施工工程，提供參考實例。

熱熔PE管道法蘭

一、前言

由于城市主干道路交通擁堵，通過長距離破路對給水管道進行漏水修復、配合市政切改、更換管道等工程具有一定的局限性，特別是對大口徑給水管道，通過長距離明開作業的協調難度更大。對于此類工程，在過流斷面影響較小的工況下，可采用材料較輕的內襯PE管道拉管嵌入原管道內完成施工。在內襯PE管道運行過程中，遇到各類市政切改、需改變原有管道路線時，內襯PE管道與其他管材連接上具有一定難度。以天津市地鐵線路某段給水配合切改施工為例，介紹內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工，以確保此類工程順利實施后給水管網的安全穩定運行。

二、內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工工藝

由于PE管材抗壓能力相對較弱，在切改施工結束后不能直接覆土，須有抗壓性更強的介質保護管材或將PE管材與其他轉換件連接后延用材料更適合的管道運行；同時，PE管材耐熱性相對較弱，在切改施工工程中不能啟用焊接方式在PE管材上直接作業；再次，PE管材外徑與灰口鑄鐵管外徑間隔較小，在內襯PE灰口鑄鐵管橫斷面上如不剝離兩種材質直接作業對施工要求較高，難度較大。

基于上述3方面因素，此次地鐵線路給水配合切改施工采用如下施工工藝：剝離少量長度的灰口鑄鐵管，將露出PE與預制PE法蘭乙熱熔連接，再用鋼制法蘭一側將PE法蘭固定，鋼制法蘭另一側與法蘭柔口連接，柔口后接新制鋼管，此切改段主切應力受力對象為法蘭柔口，為加強法蘭柔口的安全保護，同時考慮到此區域無空間做檢查井，特對法蘭柔口使用鋼護套保護，以提高關鍵部位的運行安全。

此工藝施工過程中需特別注意PE法蘭乙與原PE管材熱熔對接控制要素：①對加熱板溫度的控制。這是主要是指加熱板表面的溫度，在測量溫度時要充分考慮環境溫度的影響，既要保證管材端面迅速熔融，又要保證焊制管件不因溫度過高而發生降解。②焊接壓力。它的主要作用就是對管材進行強制加熱，去掉管材端面不平整的部分，使管材端面全部與加熱板接觸，均勻的受熱。③卷邊高度。卷邊高度主要來衡量加熱壓力作用于管材截面的時間。④吸熱壓力。它的主要的作用就是防止管材回彈，使管材緊貼在加熱板上，從而來提高加熱效果，減少加熱時間。加熱階段的時間與焊制管件的橫截面積、加熱板溫度、環境溫度都是有關的。

三、內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工的應用

1.工程項目背景

天津市地鐵某線路站點新建施工（圖1），因地下埋有自來水給水管道，須自來水集團配合此工程將原有DN1200給水管線切改，切改長度400 m。該管段起初為灰口鑄鐵管，并作為主供水管道已服役多年，后因管道漏水且現場不具備長距離施工破路條件下改為基坑作業內襯PE套管，此次切改，需要將內襯PE灰口鑄鐵管斷管，并用鋼管與其接頭并網。

圖1　配合地鐵線路切改自來水管道示意圖

2.施工流程

依據《給水排水管道工程施工及驗收規范》、地鐵線路某站給水配合工程施工圖、天津市自來水集團有限公司管理程序文件及現場實際勘察等內容，合理設置施工方案及人員配備計劃。

（1）施工前準備。準備趴刀，云齒鋸，氧氣乙炔4套，應急設備DN1200×600 mm卡子1個。將新建DN1200管道東側DN1400排水管道管頂覆土清除，減輕DN1400排水管側壓力，防止排水管道滾落。與排水部門溝通，確認管線東側DN1400排水管道暢通，保證自來水管道進行接頭時，排水管內低水位，確保自來水的水質安全。

（2）施工前開挖溝槽，使用長鐵板插入原DN1200管道與DN1400管道之間的縫隙，穩定加固排水井，使用木板支模，混凝土澆筑將DN1400排水井固定，防止施工時破壞排水井井壁。

（3）接頭位置前后共3.5 m的位置在管底下挖500 mm，以便于熱熔機從側面推入，當退出時如無法順利退出，則需要拆除油缸。

3.施工機械、材料配置

施工機械設備、材料配置見表1～表3。

表1　施工機械配置

表2　施工設備配置表

表3　施工主材配置表

4.施工步驟及主要施工方法

因地處主干道路，此次內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工需在短時間內完成，因此南北兩側接頭須同時進行。切改施工主要步驟如下。

（1）關閉DN1200給水管道切改段前后2處閘門，閘段相距約1.2 km，待閘門關嚴后對原DN1200管道泄壓。通過壓力表讀數確認閘門密閉性后，用趴刀將切改段灰口鑄鐵管切開，用起重機將管段移出工作坑。

（2）用2臺6英寸潛水泵和2臺4英寸潛水泵將1.2 km管段內積水從工作坑內抽出，引流排至排水井，清除管內積水。

（3）將灰口鑄鐵管剝開1.5 m露出內襯PE管，將內襯PE管與預制PE法蘭乙熱熔連接。熱熔連接前用支架將管墊平，保證兩管在同一水平線上，固定在焊機上；調整同心度，利用夾具校正管材圓度，并且留有足夠的焊接距離；銑削足夠的厚度（圖2），使焊接斷面光潔、平行，確保對接面間隙＜0.3 mm，錯邊量小于焊接處壁厚的10%；放置加熱板（圖3），加熱至210～230℃后調整焊接壓力，當加熱板兩側焊接處圓周卷邊凸起高度達到1～2 mm時，停止加壓；降壓至拖動壓力，在確保加熱板與焊接端面緊密貼合的條件下，開始吸熱加時；吸熱時間到達后迅速使加熱板與管材分離，盡快抽出加熱板；立即貼合焊接面，迅速將壓力升至焊接壓力，嚴禁高壓碰撞；在此壓力下冷卻。

（4）熱熔完成后，用鋼制法蘭將PE法蘭乙固定，其中鋼制法蘭一側通過螺栓連接PE法蘭，鋼制法蘭另一側與法蘭柔口連接（圖4）。

（5）法蘭柔口另一側接新制鋼管，此切改段主切應力受力對象為法蘭柔口，為加強法蘭柔口的安全保護，同時考慮到此區域無空間做檢查井，特對法蘭柔口使用鋼護套保護，以提高關鍵部位的運行安全。

（6）通過人孔通道對鋼管之間進行焊接操作，確保焊接質量。焊接鋼管彎頭，封人孔，并用鋼樁對彎頭后背加固。

總計時長26 h。此方式接頭具有一定難度，如接頭過程因突發事件導致無法施工，可在連接PE管的位置焊接厚皮鋼制短管，在保證鋼管圓度的情況下外徑應與灰口鑄鐵管一致；使用卡子連接灰口鑄鐵管與鋼制短管，恢復供水。

圖2　銑削設備對熱熔管道斷面清潔

圖3　加熱板對熱熔管道加熱

圖4　鋼管與PE法蘭連接圖

四、結語

內襯PE灰口鑄鐵管與鋼管連接施工在自來水管道施工中較為少見，此次施工作業是在充分考慮應急方案的前提下嘗試完成的。通過預制PE法蘭與鋼制法蘭的連接完成不同管材的銜接，同時為確保管道結構的穩定性，采用柔口與鋼制法蘭連接，使管道接口承壓受力方式更為合理，較好地完成了配合地鐵線路切改施工工作。

〔編輯利文〕

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