大口徑鋼管基坑內鑲接技術

陳震華

摘 要：文章以青草沙嚴橋支線QYZ-C2標工程為背景，系統敘述了在大口徑鋼頂管施工結束后，基坑內鋼管鑲接技術，給出了在施工過程中遇到的問題，并提出了解決辦法。

關鍵詞：大口徑鋼管 鑲接 基坑

上海市青草沙水源地原水工程嚴橋支線工程QYZ-C2標采用雙排DN3600鋼頂管設計，頂管埋深約10.5m～14m，雙管中心間距7.2m，共設五座頂管井基坑，其中在8、10、12號基坑內設置排水排氣井，在8、10號基坑內采用DN500排水支管和閥門、伸縮接頭將兩根主管銜接。本文以該工程為背景，系統介紹了基坑內各種彎頭、短管和支管的布置形式和拼接方法，對類似大口徑鋼頂管在基坑內的鑲接施工有參考意義。

1.工程概況

嚴橋支線工程QYZ-C2標共包含J8號井～J12號井共五座基坑，流水方向從J6井至J8井、J9井、J10井、J11井、J12井至J13井。全線采用DN3600雙管鋼管頂管，總長4390m，采用焊接連接，管配件、閥門采用法蘭連接。鋼管內徑為3600mm，壁厚34mm，鋼管采用Q235B（鎮靜鋼）鋼板直縫埋弧焊制。管道設計工作壓力為0.8Mpa，試驗壓力為1.3Mpa。工程總平面圖如圖1所示。

2.基坑內鑲接段短管類型

本工程基坑內鑲接段短管按照彎頭形式，可分為以下三種類型。

2.1大角度轉點（接近直線形）

本工程J8井內鑲接短管采用大角度轉點，J9→J8井直線段與J8→J6井直線段夾角為176.8°，基本接近直線形。排水管為DN500支管，設置在2根主管內側的底部，且相互對應，以閥門、伸縮接頭和三通管銜接；另在主管內側各設置一個DN1000檢測人孔，以法蘭蓋板封堵。

2.2單彎頭短管

本工程J11井內鑲接短管采用單彎頭短管形式，2根主管上方各設置一個DN800檢測人孔，以法蘭蓋板封堵。

2.3雙彎頭短管

根據管道走向需要，本工程J9、J10、J12井內鑲接短管采用雙彎頭短管形式。其中J10井內設置排水井，排水管類型與J8井類似；J12井內設置排氣井，排氣管為DN300支管，設置在主管上方；J9井內僅在管頂設置DN800臨時檢測人孔。

3.基坑內短管鑲接難點及應對措施

3.1短管測量定位、長度確定

為確保順利貫通，頂管施工時實際的頂進軸線與高程會根據已完成的進出洞口位置和高度進行修正，可能與設計軸線會有一定的出入，因此不能簡單根據設計圖紙加工坑內短管及彎頭，需根據兩端已完成的頂管段實際測量后按實加工。

應對措施：基坑內彎頭設計夾角為α，但由于頂管施工時實際頂管中心線與設計有所偏差，因此應根據實際情況重新計算彎頭角度β。

現場操作時可在兩側頂管施工結束且管道穩定后，在兩側頂管軸線交點的大概位置架設全站儀，建立井下30m管道軸線，以確定彎頭的實際夾角，并聯系廠家定加工。

3.2管道坡度不同給最后一段管道鑲接造成困難

本工程部分基坑兩側頂管坡度不同，如J10號基坑內，其向J9號井頂管坡度為0（水平頂進），向J11號井頂管坡度為向上1.24°，因此基坑內短管要在加工和鑲接時注意縱向坡口的處理。

應對措施：有縱向坡口的短管作為最后一環進行安裝。管道拼接施工應從水平管道一端開始，管道拼接的最后一環宜為直管，在拼接最后一環前應逐步消除坡度和軸線偏差。

最后一環長度應根據現場實際測量長度決定。測量時可將兩端鋼管的斷面均分為12個對應的點一一測量間距，以確保每個部位的長度準確。長度決定后可在現場將備好的鋼管按測量數據切割，打磨處理后進行鑲接作業。

由于J10井內短管分段較多，為確保順利銜接，避免應力集中，各節短管定位后先暫時固定，全部組對完成后再同時焊接。

3.3后續設備安裝要求支管定位必須精確

本工程J8井、J10井、J12井內管道設置有排水、排氣及人孔支管，兩根主管的排水、排氣支管在后期安裝有連接設備，對支管的定位要求嚴格。J10井內設置有DN500排水支管，支管的位置和標高必須嚴格對應，否則將給后續設備安裝帶來困難。

應對措施：現場準確測量、廠內精準加工，現場拼裝時一一對應。主管道定位完成后暫不焊接，待支管中軸線和標高調整后統一焊接。

3.4焊接是質量控制重點

本工程采用的鋼管口徑大，埋深較深，管道通水后壓力較大多設置有支管，鋼管焊接質量決定了整個工程的生命周期，因此其焊接質量至關重要。本工程現場焊接采用技術比較成熟的二氧化碳氣體自保護焊，質量控制要點如下：

3.4.1主管焊縫形式選擇

由于管道下部空間不足，為避免在管道下進行仰焊，確保焊接質量和施工工期，經多次探討，參考《現場設備、工業管道焊接工程施工及驗收規范》等規范，最終采用單邊“V”字型陰陽坡口形式，即管道上半圓為外壁坡口，下半圓為內壁坡口，坡口角度為40°，焊縫背面采用陶瓷襯墊。

3.4.2管道對接

基坑內短管對接在可移動底座上進行。對口使用專用的管道對口鏈鉗，管道錯邊通過調整對口鉗上的液壓千斤頂和螺旋絲杠進行修正，嚴禁強力組對焊口，嚴禁用大錘捶擊等辦法對口，更不允許用火焰烤等熱膨脹法對口。鋼管組對前將焊口表面用磨光機打磨干凈，不得有銹蝕、油漬及其他污跡，坡口及焊口內外清理范圍不小于10mm。

3.4.3焊接施工

焊接之前反面用陶瓷襯墊貼好，焊接作業采用擺動焊接方式，采用單絲焊多道焊進行焊接作業，焊接后成鋸齒形，焊接清理和層間清理采用砂輪及鋼絲刷打磨，導電嘴至工件距離15-20mm，并使用藥皮錘進行去皮錘擊。

3.4.4焊接質量檢測

現場鑲接施工時的焊縫在焊接結束后采用超聲波檢測，焊接質量檢測項目如下：

（1）所有焊接按照GB50268的規定進行外觀檢查：焊縫和熱影響區表面不得有裂紋、氣孔、斷弧、弧坑和灰渣等缺陷；表面要光順、均勻、焊道與母體應平緩過度。

2mm，不允許未滿焊。

（3）現場焊接的對接焊縫按照20%的超聲探傷檢驗。當采用超聲波檢測時焊縫質量不得低于GB/T11345-89B級中的Ⅱ級的規定；探傷前應做距離-波幅曲線。

4.結語

通過本工程的施工，總結出在基坑中鑲接大口徑鋼管時應注意以下事項：

（1）坑內短管及彎頭的加工應嚴格按照現場實測實量數據進行。由于頂管施工存在的軸線及高程誤差影響，在短管及彎頭加工前必須對坑內兩端已完工頂管段的預留長度、軸線和高差進行實測實量，以確定鑲接管的坡度、每段長度及彎頭的角度。

（2）坑內管道拼接施工應從管道一端向另一端順序進行，管道拼接的最后一環宜為直管，在拼接最后一環前應逐步消除坡度和軸線偏差。根據現場實際情況，最后一環短管可放長部分余量（約50～100mm）以便糾偏。

（3）拼接過程中各段短管下部均應設置臨時支墩。管道定位后先暫時固定，全部組對完成后再同時焊接，避免應力集中。

（4）管節組對拼接施工時應注意縱、環向焊縫的位置應滿足《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB 50268的規定，且管道任何部位不得有“十”字形焊縫。尤其是施工中必須鑲接長度較短的直管（俗稱“金戒指”）時必須確保環向焊縫的間距，本工程中采用不小于1000mm的長度。

參考文獻：

馮一輝，王康，王劍鋒.長距離大口徑鋼頂管施工關鍵技術[J].中國市政工程，2010（3）：41-43.endprint