鋼管與玻璃鋼夾砂管道連接施工技術

許海林 仲金榮 何家軍 沈立明

云南建投第五建設有限公司 云南 昆明 650106

昆明市第十四污水處理廠自來水管道遷改工程中，遷改管道公稱壓力為1.0 MPa、工作壓力為0.6 MPa，總長度為4 275 m。項目原有管道材質為玻璃鋼夾砂管，新改遷管道為鋼管。目前對于鋼管與玻璃鋼夾砂管的對接，國內(nèi)外通常采用雙“O”形密封圈承插連接，這種方法常因密封圈受損，密封圈壓縮比過小、老化，操作時有雜物等影響因素造成不同程度的滲漏，難以保證施工接頭質量，從而嚴重影響工程進度。本工程采用鋼內(nèi)套這種連接方式，配以油麻辮填塞及灌漿料充實，并用高強抗?jié)B混凝土澆筑接頭，且有軌道鋼固定，接頭與支墩形成一個整體，具有較高的抗裂和抗變形的能力，即使地基輕微下陷，接點處也不會受太大的影響。該處理方式使得接口處質量有保證，不受地域限制，無論管徑是否一致都可處理，施工操作相對簡單，可提高施工效率，延長接點使用壽命，相比傳統(tǒng)的施工工藝，可以大大減少接點爆管漏水次數(shù)，節(jié)約成本，保證供水質量及安全[1-3]。

1 工程難點

本工程遷改管道中DN1 600的D管原管為玻璃鋼夾砂管（圖1），遷改管道所用的新管材是鋼管（圖2），但設計未明確不同管材新舊管道接頭的連接方式，目前業(yè)內(nèi)采用的傳統(tǒng)連接方法易發(fā)生爆管或漏水問題，對居民生活用水會產(chǎn)生嚴重影響，且維修難度大，接口使用壽命較低。因此，在本工程的實施過程中，如何快速、高效、安全、保質地完成新舊管口連接施工是本工程的最大難點。

圖1 玻璃鋼夾砂管（舊管）

圖2 鋼管（新管）

2 施工工藝

2.1 接口連接方式的選擇

在鋼管與玻璃鋼夾砂管接口處采用內(nèi)徑小于玻璃鋼夾砂管200 mm的短鋼管承插式連接，管道間隙采用油麻辮和高強灌漿料進行填充，端口縫隙處涂抹環(huán)氧樹脂，纏繞玻璃纖維布，通過這種連接方式將其過渡為一個整體，如圖3、圖4所示。

圖3 管道接頭平面布置示意

圖4 管道接頭剖面布置示意

2.2 施工工藝流程

鋼內(nèi)套預制→排水→切割玻璃鋼管→插入鋼套→填充嵌縫材料→高壓注入灌漿料→接頭封堵→軌道鋼固定→澆筑高強抗?jié)B混凝土→變徑管焊接→鋼管防腐→人孔封堵→通水

2.3 連接管頭的制作與安裝

根據(jù)玻璃鋼夾砂管的標準內(nèi)徑尺寸，制作1根外徑尺寸小于玻璃鋼管內(nèi)徑尺寸100 mm、長4 m的鋼管，再制作1個變徑管。玻璃鋼夾砂管內(nèi)積水排空后進行接管施工，首先在接管處脫除玻璃鋼管，再用制作好的長4 m的鋼制管段插入玻璃鋼管內(nèi)深3 m處，并用木楔調整鋼管與玻璃鋼管內(nèi)壁四周的間隙，要求四周間隙均勻。

2.4 焊接工藝

為了確保焊縫密實，保證通水后無漏水現(xiàn)象，焊接時采用二氧化碳氣體保護焊。該種焊接工藝有以下幾個優(yōu)點：

1）焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊條電弧焊成本的40%～50%。

2）生產(chǎn)效率高。半自動焊接時，熟練焊工的焊接速度為18～36 m/h。

3）操作簡便。明弧對工件厚度不限，可進行全位置焊接且可向下焊接，但對焊工的技術要求較高。

4）焊縫抗裂性能高。焊縫低氫且含氮量也較少。

5）焊后變形較小。角變形為0.5%，不平度只有0.3%。

6）焊接飛濺小。當采用超低碳合金焊絲或藥芯焊絲時，或在二氧化碳中加入稀有氣體Ar，可降低焊接飛濺。

2.5 嵌縫施工

管道焊接時同時利用人孔進入管道內(nèi)，用麻絲在鋼管與玻璃鋼管之間的兩端縫隙處進行填充，深度為200 mm以上，防止灌漿時跑漿。將油麻扭成油麻辮，油麻辮直徑約為接口間隙的1.5倍。

將油麻辮從長45 m的短鋼管與玻璃鋼夾砂管間隙內(nèi)用麻鑿或灰鑿打入，每縷油麻辮在管子上繞過整圈后，應留有50～100 mm的搭接長度，填塞時由管道接口的下口向上口填充，然后用麻鑿依次打入間隙內(nèi)。

2.6 灌漿料密封

玻璃夾砂管灌漿時在間隙外口用小方木堵塞，待灌漿完成后、灌漿料完全固化前拆除堵塞方木。灌漿料固化后清理干凈鋼管與玻璃鋼管兩端連接處并用丙酮清洗，待丙酮揮發(fā)后在間隙處涂抹環(huán)氧樹脂，纏繞玻璃纖維布（纏繞一層玻璃纖維布，涂抹一層環(huán)氧樹脂）并用木楔在間隙四周楔緊實。

2.7 接點加固處理

由于鋼管的溫度應力與玻璃鋼夾砂管溫度應力不同，會導致2種管材接口處的伸縮量不同。為了避免接口處因產(chǎn)生裂縫而導致漏水，同時為了避免接頭因地基沉降而開裂滲漏，在2種管材接點位置搭設軌道鋼，固定完成后在短管位置支模。鋼套一端要預留出500 mm，為變徑管的焊接留出操作位置；另一端可超出短管端1 000 mm，采用補償收縮早強混凝土進行澆筑，振搗密實，并及時進行養(yǎng)護，增強鋼管與玻璃鋼夾砂管連接的穩(wěn)定性。

2.8 變徑管焊接

變徑管由鋼管廠家制作后運輸至現(xiàn)場，待接頭加固混凝土澆筑完成后，即可進行變徑管的焊接安裝。為了確保焊縫密實，焊接時采用二氧化碳氣體保護焊。該種焊接工藝成本低、效率高、焊縫抗裂性能高、焊后變形較小、焊接飛濺小，能夠確保通水后無漏水現(xiàn)象。

2.9 鋼管防腐處理

鋼管具有取材制作方便、安裝技術成熟、適應復雜地形等優(yōu)點，既適用于埋地敷設，又可用于跨越架空、過河倒虹和頂管施工，是輸水管道中采用較多的一種管材。但鋼管最大的缺陷是在自然環(huán)境中易產(chǎn)生腐蝕，因此做好鋼管的內(nèi)外防腐是延長鋼管使用壽命的重要施工環(huán)節(jié)。防腐處理完成后對人孔進行封堵，待混凝土養(yǎng)護結束后，方可正常通水。

3 社會、環(huán)保、經(jīng)濟效益

3.1 社會效益

本技術的應用，成功解決了鋼管與玻璃鋼夾砂管接口連接的施工難題，為城市市政給水管道新舊老管接點連接施工技術的發(fā)展起到了積極的推進作用。同時該工藝的運用，可大大縮短停水時間，只需22 h的搶修即可保證正常通水，大大降低了市區(qū)停水造成的成本損失，并使管道內(nèi)施工安全事故的風險降到了最低，也更好地保證了居民用水質量和安全。

3.2 環(huán)保效益

該施工工藝對自來水管道內(nèi)壁污染較小，保證居民飲用水水質不受影響；且施工開挖操作面小，對周邊生態(tài)環(huán)境影響較小。

3.3 經(jīng)濟效益

本施工工藝與傳統(tǒng)做法相比，能大大減少爆管和漏水次數(shù)。接點每次爆管或漏水，維修費用將高達20萬元，本工藝可大大減少施工設備的投入，平均每個接點最少可節(jié)約成本50萬元，經(jīng)濟效益明顯。

4 應用成果

因使用鋼短管承插處理鋼管與水泥預制管接口的施工技術，故昆明市第十四污水處理廠管道遷改工程的施工任務得以順利完成，該工程于2018年6月26日順利通過水壓試驗，管道工作壓力為0.6 MPa，試驗壓力達到1.1 MPa，水質檢測合格，且安全穩(wěn)定運營至今，所有接頭未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。該施工工藝實施效果良好，贏得了建設、設計、監(jiān)理各方的好評。

5 結語

隨著我國城鎮(zhèn)化的快速推進，居民生活用水的需求量越來越大，對城市給水基礎設施的要求也越來越高，原有的市政給水管道已無法滿足供水需求量。另外，新舊管道的連接與遷改施工量日益增加，不同管材的連接處爆管或漏水問題也十分突出。鋼管與玻璃夾砂管連接施工工藝的成功應用，有效解決了金屬管道與非金屬壓力管道的連接難題，為市政給排水行業(yè)提供了一種切實可行的連接方法。同時，在燃氣、通信、電力等相近行業(yè)的管道改遷、搶修工程中，給接頭的施工處理提供了借鑒，也對我國管道接點連接施工技術的發(fā)展起了積極的推進作用。