市政大口径供热钢质管道施工技术探讨

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摘 要：市政大口径供热钢质管道的施工受城市建筑群落的影响，一般具有作业带狭窄、地下环境复杂、穿越城市主干道较多等特点。本文结合胜利油田基地集中供热工程施工，对市政大口径供热钢质管道工程施工中的管沟开挖、清管、组对、焊接、管端封堵等施工技术进行了总结和探讨。

关键词：市政大口径钢质管道 管沟开挖清管组对焊接封堵技术探讨

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

前言

胜利油田基地集中供热工程是胜利油田及东营市的重点工程。该工程管道沿线地表水丰富、地下水位浅，地下水介于0.3m2.5 m之间，绝对高程介于3.79m5.31 m之间。施工沿线地上以建筑群落为主，作业带狭窄，穿越城市主干道及干道绿化带、河沟、湿地、公路等。地下环境复杂，油区工业油管线、水管线、通讯缆、光缆、污（雨）排等纵横交错，民用设施随处可见；郊区施工沿线土壤为沙土，质地松软，承载能力差。因此市政大口径供热钢质管道的安装受施工条件影响较大，在管沟开挖、管道组对、管道焊接等方面均需根据现场具体条件采取措施，以保证施工质量和安全。

管沟开挖

受施工条件的限制，需要在管沟开挖、支护、已有管道线缆的保护和临时便道的修筑等方面采取可行的技术措施。

管沟开挖时，以机械开挖为主，人工开挖为辅，同时人工辅助修边及清理沟底，按照设计要求进行沟底基础的处理。表土层以上部分进行分类堆放，不能使用或建筑垃圾部分全部外运，深土层堆放在远离公路侧，部分用来回填。途经沥青、水泥路面时，应采用砼切割器破路，然后进行机械开挖，并制作各类临时便桥，以方便周围行人或车辆通行；途经铺有花砖处，采用人工拆除，花砖堆放在指定点，将开挖土方外运，施工后进行恢复。

管沟开挖前，采用轻型井点降水，将土方开挖部位的地下水位降至沟槽底标高以下后开挖，增加边坡、坑底稳定和地基抗剪强度，有效防止渗流破坏，使沟底承载管道的地基具有足够承载力后，方可安放管道。

开挖深度超过5m的管沟边坡可根据实际情况，采取边坡适当放缓，加支撑或采取阶梯式开挖措施。

穿越地下设施时，设施两侧3 m范围内，应采用人工开挖，穿越间距应符合设计要求。对于重要设施，开挖前应征得其管理单位同意，并在其监督下开挖。

管沟开挖时，断面尺寸必须准确，沟底平直，沟内无塌方、无积水、无各种油类及杂物、转角符合设计要求。

因管沟内的焊接操作坑处泥土较为松软，为防止出现塌方，在焊工操作处设置挡土钢墙，焊接时安排专人进行监护施工。

根据设计要求，结合管道埋深、土质、地下水等现场实际情况，选用不同的开槽断面。如大口径管道遇到极易塌方的地段时，管道沟槽开挖可考虑阶梯状开挖。

对于局部土质条件较差或有泉眼的部位及开挖的管沟距建筑物较近时，降水可能对管沟或建筑物基础产生影响，因此采取打钢管桩和钢板支护的措施，以防止邻近建筑物因不均匀沉降发生倾斜或管沟塌方。

雨后开挖管沟时，必须仔细检查沟壁，如发现裂纹等不正常情况时，应采取支撑或加固措施，在确认安全后方准施工，非工作人员禁止在沟内停留。

人工开挖管沟时应自上而下进行，禁止掏洞，两人在沟内作业间距应为2～3 m，土方堆积高度不应超过1.5 m。

临时便桥：由于管线沿线有较多的交通路口和商家店铺，为保证在正常施工时不妨碍行人、车辆的正常出入，需制作各类临时便桥，以利通行。

对于小型商家店铺，没有大型车辆出入时，在钢管上铺防滑花纹钢板制作成钢排作为临时便桥。

对于经常有车辆出入的路口开挖后制作便桥要求：承重结构采用工字钢，上铺钢板，并焊钢筋防滑。为保证安全，在便桥两侧各焊钢管数根，中间用警戒绳拉紧。

对于进行大开挖穿越的主要公路，先用人工将路面开挖一半后，用厚钢板覆盖保证通车，然后再开挖剩余路面；管沟全部开挖后，按要求进行道路两端封堵，进行管道沟下安装。为防止钢板发生变形，在管沟底部使用钢管焊接钢板做临时支撑，每张钢板下可加一套支撑，支撑与管沟同高。施工时若交通部门同意将施工所在的路段两端交通封堵，则只需制作C20砼挡墩用于封锁路口即可。

线杆保护：由于管道沿线有多处线杆位于管沟边缘，为保证线杆安全，需制作临时钢性斜拉撑保证其稳固。

水管、排水（污）管、排水（污）沟、光缆等加固技术

管沟开挖时，为保证水管、排水（污）管、排水（污）沟、光缆等不因开槽被破坏，需对其进行加固处理。

光缆保护

在管沟开挖至光缆底时，用槽钢、铁丝、木板把光缆固定在一起，用钢丝绳把光缆吊起横放在管沟上的钢管上。

管线安装合格后进行回填砂，在拆除加固措施前先用M5砂浆沿光缆走向砌筑砖墩将电缆沟底部撑住。

排水（污）沟的保护和加固

市内排污沟多采用砼块砌成，加固难度较大。为了保证施工质量及进度，采取先拆除后恢复方案。管沟拆除后，先用砂土袋将两侧封堵，中间用一根钢管（钢管直径根据污水流量定）临时排水，并准备一台潜水泵抽水。待管线施工完，用C20砼将排污沟按原尺寸恢复。

水管、排水（污）管的保护和加固

在管沟开挖至水管、排水（污）管管底时，用槽钢、铁丝、木板把水管、排水（污）管固定在一起，用两个5 t倒链把水管、排水（污）管吊在横放在管沟上的钢管上。

管线安装合格后进行回填砂，在拆除加固措施前先用M5砂浆沿排污管走向砌筑砖墩将排污管底部撑住。

清管

为保证施工过程中管内清洁，我们自制了具有保护内涂层作用的清管器，见图1。

图1 自制清管器示意图

组对

组对主要采用沟下组对和沟上组对、分段下沟两种方法。直径φ≥478㎜的管线组对时，使用内对口器与外对口器相结合的方式；直径φ＜478㎜的管线组对时，使用外对口器，也可采用人工组对的方式；固定口均使用外对口器进行组对。

沟下组对：对于直径较大的管线，由于在闹市区施工没有足够的施工作业带，一般采用沟下组对的方式，在管沟内完成组对、焊接、无损检测和补口等工作。

沟上组对、分段下沟：采用沟上“二接一或四接一”预制的方法，可以降低施工成本和作业强度。沟上预制管段经无损检测及补口合格后下沟，在沟下进行各段管道的组对、焊接。管段下沟应使用尼龙吊带，采用2台吊车同时吊装，平稳地将管段吊入沟底。吊装前应根据管线外保护层类型及管段重量进行吊点位置和吊装设备的选择计算，防止损伤钢管及防腐层。吊装时严禁猛提管子或使管子绷紧从而发生弯折或永久性弯曲。

由于主要公路穿越段管沟深达4 m，普通线路管沟深度也在3 m左右，为保证职工上下管沟的安全和防止损坏管道防腐层，我们制作了钢直梯。钢直梯梯腿需缠敷橡胶软管，以防施工过程中损伤防腐层。

距离建筑物较近及繁华路段的施工

距离建筑物较近及繁华路段的施工是市政供热管道施工中的难点，由于管沟开挖后没有施工便道，加上管线为双管同沟敷设，施工难度极大。

高层建筑物地基保护

高层建筑物地基采用加固桩进行加固，将加固桩按管沟宽度打入地下与自然地平平齐。加固桩间@150mm。加固桩沿高层建筑物地基加固，每边应长出5 m距离。

管材直接用吊车放入已挖好的管沟内，管材底部由泡沫或气垫撑护。由单斗挖掘机继续开挖管沟，待挖至能并列放入一根管线长度时，单斗挖掘机撤走。活动电站进入施工点，进行管线组焊及无损检测、补口补伤等工作。单斗挖掘机继续开挖管沟，依次在沟内组焊管道。

焊接

焊接电源使用橡胶履带式活动电站和轮式活动电机。

根据管道直径及具体施工条件，主要采取以下几种焊接方法。

手工钨极氩弧焊打底工艺：采用手工钨极氩弧焊打底、手工焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法，焊工较易掌握，焊接合格率较高，背部无焊渣，操作灵活，基本不受焊接位置和场地限制的影响，适用范围广。但焊接效率较低，打底焊接对环境要求较高，焊前要求严格进行坡口清理，焊接过程中若风速较大需搭设防风棚。

下向焊打底工艺：对于管道DN≥273㎜时,可采用下向焊打底工艺。与传统的向上焊工艺比较，下向焊具有速度快、质量好，节省焊材等突出优点，其特点为管口组对间隙小，焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成，焊条的熔敷效率高，纤维素焊条根焊单面焊双面成形好，抗恶劣环境能力强，可实现流水作业，焊接效率较高。由于每层焊层厚度较薄，通过后面焊层对前面焊层的热处理作用可提高环焊接头的韧性。

下向焊打底、自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面的焊接方法：具有熔敷效率高，全位置成型好，抗风性能较强(8 m/s以下)；焊工易于掌握，焊接质量高，生产效率高等特点。特别适用于直径较大的管道焊接。

下向焊打底，手工焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法：设备简单，焊工容易掌握，操作灵活，不受环境、技术、设备和场地限制的影响，适用范围广。缺点同样是焊接效率较低。

STT打底工艺：采用STT打底、自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面的焊接方法，焊工易于掌握，操作灵活，对不同的坡口适应性强，焊接质量好，焊接效率高，焊道光滑，但焊接过程受环境风速的影响较大。STT半自动根焊要求管口组对过程中保持对口间隙均匀一致，否则将会在后序的填充、盖面焊道中产生坡口边缘未熔合、夹渣等缺陷。受设备影响，在地方狭窄，以及工程量不多时较少采用。由于设备的设计缺陷，不适合高空焊接。

打底焊接时，为保证焊接质量，管线外使用简易防风棚，管线内使用轮胎式盲板进行封堵，防止窜堂风。

当环境湿度大于90%RH时，可在挡风棚底部铺垫一层厚塑料布，并在焊接作业区内铺垫2平方米5㎜厚毛毡（以防焊接飞溅烧伤塑料层），从而阻止来自地面的潮气；在挡风棚的进气口加松软干燥的木锯末（每小时更换一次），以降低入气的湿度；同时，在挡风棚内配置除湿机，以提高挡风棚内的整体干燥程度。当采用以上措施，挡风棚内湿度还不能够降至90%RH时，应停止焊接。

对于已放入管沟内的管材，使用塑料布将管口缠绕严密，外侧用宽胶带贴牢，防止保温层进水受潮影响保温效果。

管端封堵

为防止动物或脏物进入管道，每天收工前应对管端进行封堵。对于无缝钢管通常使用临时充气封堵球进行封堵；对于螺纹管管端通常采用临时封堵帽和长期封堵头同时封堵，以保证封堵效果。

结论

胜利石油管理局基地集中供热工程的施工，让我们对市政大口径管道在作业带狭窄、地下环境复杂、穿越城市主干道较多等条件的限制下施工，总结出了一系列适用的施工工艺和技术方法，并成功的应用于该工程的扩建项目中。

作者简介：姜俊荣，女，山东蓬莱人，生于1964年3月，高级工程师，胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司首席专家。1986年毕业于石油大学（华东）石油储运专业，主要从事油田地面安装工程、长输管道工程、滩浅海平台和海底管道工程的施工技术管理工作。