大口徑輸水鋼管三管同槽安裝施工技術

孫振國 （中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，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（配）件、管道鎮墩、過河、過路以及永久道路、水土保持等工程項目。本合同工程鋼管是3根內徑為3600mm同槽，壁厚為18mm～20mm，加勁環間距為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 施工關鍵技術

3.1 設備選型和受力計算

依據標準開挖斷面圖，按照一側進行管道吊裝計算：同槽三管區段吊裝幅度為24m。考慮單根鋼管重量約為20t，根據履帶吊起重特性表，本工程選用180t履帶式起重機。

吊具選用30t尼龍吊帶，單根最小破斷拉力為35t左右，采用四點起吊總破斷拉力為140t，鋼管重量為20t，則吊帶的安全系數為：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位置，然后利用預埋板和千斤頂對管位進行調整。這樣可以大大節約履帶吊占用的時間，同時降低了鋼管調整的難度，縮短了工序作業時間。鋼管吊裝首先從C線開始，A線最后，順序詳見圖1。

鋼管安裝控制要點如下：

①管材起吊采用吊帶，嚴禁采用穿心吊；

圖1 鋼管吊裝及安裝示意圖

②在安裝鋼管前，應進行管道的外觀質量檢驗，在檢查合格后才可進行安裝；

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、中心線標記、防腐層等進行檢查，彎管還應檢查兩管口平面夾角等。對不合格的部位需由生產廠家現場處理，所有檢查項目做好記錄，處理合格后再安裝[1]；

④對鋼管進行調整，而后使用工字鋼以及槽鋼做進一步處理，從而提升鋼管與預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域采取壓縫處理，在對錯牙進行調整時，應遵循圓周均勻分配的原則而進行，而后對壓縫進行點焊加固處理；

⑤鋼管吊裝時嚴禁穿心吊，同時不得損壞鋼管外壁的防腐層，鋼管吊運時采用尼龍吊帶吊裝，吊帶為柔性結構，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，應當進行可靠加固，由此提升管道的穩固性，避免混凝土澆筑施工時出現上浮等問題；

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

⑧在管道放置溝槽安裝前，應立即清潔管道接口內端部。

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焊。

3.3.1 焊前現場準備

①焊前清理：以坡口兩側為基準，對其20mm區域內展開清理作業，從而將鐵銹以及油污等雜質去除。每一焊道焊完后及時清理，檢查合格后再焊。

②在進行焊接作業前，應對組裝尺寸進行校正。應當注意的是，所使用的校正器具不可對結構造成任何損傷。

③焊條的烘焙及發放：在進行焊條發放與烘焙施工時，應安排指定的人員進行，嚴格控制烘焙溫度與時間。當完成烘焙作業后，應將焊條置于恒溫箱內一段時間，并將箱內溫度控制在100～150℃范圍內。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禁止投入使用。控制好焊條在筒內的滯留時間，即應在4h以內[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行固定處理，此環節應以手工電弧焊的方式進行。若鋼板需要進行預熱處理，則需要控制好預熱距離，即距焊縫中心150mm范圍內。

基于提升焊接質量的目的，在進行焊接前應對定位焊的質量進行檢驗，若發現有裂紋或是氣孔等現象時，則需要在第一時間將其去除。

3.3.2.2 鋼管之間環縫焊接

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

①鋼管環縫焊接采用多層多道、對稱、分斷退步的焊接方法，焊接人員分班連續施焊，每班安排2～4名焊工；

②嚴格按照焊接工藝指導書施焊，不得隨意改動焊接參數。若對接焊縫的厚度處于24mm范圍內，當完成焊接施工后應使用碳弧氣刨對其背縫區域進行清理，在此基礎上使用砂輪機進行修正，當做好上述工作后應進行UT檢查；

③每結束一次環縫焊接施工后，均需要圍繞鋼管展開中心、高程等參數的測量，當發現明顯的有害變形時，則需要改變焊接方向與順序，由此展開進一步處理；

④采用大間隙封底焊工藝方法，首先應進行堆焊施工，當達到設計間隙時需要轉為正常施焊，應確保兩大環節的工藝方法均相同；

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

⑥對管壁進行檢查，當出現電弧擦傷等現象時，則需要使用砂輪機進行打磨處理，而后展開UT檢查。如果焊縫內部出現了損傷，此時應對其進行深入分析，明確產生原因并制定針對性措施，由此進行處理，環縫焊接時，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

所有焊縫均應按規范規定進行外觀檢查和無損檢測。

進行外觀檢查，當發生裂紋或是熔合程度欠佳等問題時，需使用磨光機進行打磨，而后對表面進行修補。

對焊縫內部質量進行檢查，當其出現明顯缺陷時，則需要遵循返修工藝重新進行焊接。

3.4 焊縫防腐處理

焊接完成后要對焊縫進行防腐處理，以免焊縫處鋼管受到腐蝕。

3.4.1 表面預處理

鋼管表面預處理之前，將鐵銹、油污、遺漏的焊渣等附著污物清除干凈，根據現場條件，采用電動鋼絲刷進行清理，鋼絲刷的規格根據表面粗糙度等級技術要求進行選擇。

除銹后，采用常規防腐涂料的鋼管表面粗糙度應達到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達到Rz60～100μm。

鋼管除銹后，應及時清除灰塵。當空氣中相對濕度＞85%、鋼板表面溫度預計低于大氣露點以上3℃時，不得進行除銹。除銹后的鋼材表面宜在2h內進行涂裝，正常大氣條件下，時間最長不超過8h。

3.4.2 涂料安裝

需混合攪拌的涂料，攪拌時應先攪拌基料，然后加入固化劑繼續攪拌。攪拌時必須采用機械動力工具，嚴禁采用木棒等工具，防止混合不均勻導致漆膜固化不良。

雙組份涂料混合后的熟化時間：當環境溫度低于10℃時，熟化時間為5min；當環境溫度≥10℃時，無需熟化。混合后的涂料必須在規定的時間內用完，否則不能繼續使用，當溫度≥30℃時，允許使用時間為30min；當溫度＜30℃時，允許使用時間為30～90min。

涂刷過程中，根據設計層數進行涂刷，第一層表干后（約40min）再進行下一層的涂刷。

3.4.3 施工注意事項

當空氣中相對濕度＞85%、環境溫度低于-5℃、鋼板表面溫度預計低于大氣露點3℃或高于60℃時，均不得進行涂裝。

現場補口或補傷防腐材料涂刷時應保持均勻，防止厚度不一。在對接口區域進行防腐刷涂施工時，首先應將殘留在結構上的泥土等雜質去除，在進行回填土施工時不允許對防腐層造成損傷。

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

4 結束語

綜上所述，經由以上大口徑鋼管安裝技術要點控制的實體工程質量良好，驗收合格率達100%。大口徑鋼管因自身較重，安裝就位需大型起吊設備，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，在遼寧省某供水工程實施并獲得成功，值得推廣應用。