市政直埋熱水管道施工質(zhì)量控制

齊佐軍 溫曉龍

陜西建工集團(tuán)有限公司 陜西 西安 710003

1 工程概況

某機(jī)場擴(kuò)建工程中的供熱、供冷管網(wǎng)工程設(shè)計為直埋無補(bǔ)償敷設(shè)管道。管道采用由無縫鋼管、聚氨脂硬質(zhì)泡沫保溫層、高密度聚乙烯保護(hù)外殼結(jié)合成一體的預(yù)制保溫管道。連接采用雙金屬焊接。管道總長14 435 m，沿道路方向埋設(shè)于路邊綠化帶內(nèi)，埋設(shè)深度為管道中心至地上設(shè)計完成面1.6 m。

當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)凍深為1.03 m，施工范圍內(nèi)不受地下水及地表水影響。土質(zhì)主要以黃土狀粉土、粉砂角礫互層為主，地質(zhì)條件穩(wěn)定。

在施工過程中，從材料進(jìn)場、溝槽開挖、墊層鋪設(shè)、管道及管路附件安裝、管道沖洗及試壓檢測、溝槽回填等6個方面進(jìn)行質(zhì)量控制[1-2]。

2 施工全過程質(zhì)量控制

2.1 材料進(jìn)場

根據(jù)設(shè)計圖紙要求和現(xiàn)行的國家相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我們通過招標(biāo)的方式選擇材料供應(yīng)商。選購的管道及其管路附件在進(jìn)場驗收時，結(jié)合生產(chǎn)廠家質(zhì)檢部門出具的產(chǎn)品合格文件檢查其材質(zhì)、規(guī)格、型號、數(shù)量和標(biāo)識。認(rèn)真檢查材料外觀尺寸和觀感質(zhì)量。外觀尺寸檢查的內(nèi)容主要包括直徑、壁厚、長度等。觀感質(zhì)量檢查的內(nèi)容主要包括有無裂紋、凹陷、孔洞、砂眼、嚴(yán)重銹蝕、變形殘損等缺陷。

閥門要求完好、閥瓣無傷痕，閥桿、閥瓣的旋轉(zhuǎn)、開啟靈活，無歪斜、變形等現(xiàn)象，對不合格的材料應(yīng)退場，嚴(yán)禁使用。

閥門在外觀檢查合格后，以潔凈水為介質(zhì)再按工作壓力的1.5倍進(jìn)行強(qiáng)度試驗、按工作壓力的1.25倍進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，試驗持續(xù)時間不少于5 min。對試驗不合格的閥門要進(jìn)行解體檢查修理，并重新進(jìn)行試驗，不合格者不得使用。

管道在裝卸吊裝過程中須保護(hù)好管殼，防碰、防砸；不得采用鐵棍撬動管殼；使用寬度大于50 mm的吊帶吊裝，嚴(yán)禁使用鋼絲繩直接捆綁吊裝；也不允許用吊鉤鉤住鋼管兩端進(jìn)行吊裝。

管道在現(xiàn)場應(yīng)按規(guī)格分類堆放，管底用木板墊平，堆放高度在2 m以內(nèi)，與周邊熱源的距離應(yīng)超過2 m。對管口進(jìn)行包封，保證安裝前管道和管路附件內(nèi)部的清潔。對管口處的保溫層也要采取包封等有效的防潮措施。

2.2 溝槽開挖

溝槽開挖前，先要按設(shè)計對管道干管和支管平面位置和高程進(jìn)行測量放線，依據(jù)給定控制點的坐標(biāo)和高程采用GPS接收設(shè)備進(jìn)行定位。根據(jù)測量結(jié)果核對管道路由，掌握相關(guān)的地上、地下建（構(gòu)）筑物和各類管線的分布情況，必要時采取人工探挖的方式進(jìn)行核實。

根據(jù)設(shè)計文件和施工方案確定溝槽底標(biāo)高和放坡系數(shù)，采取機(jī)械開挖、人工配合的方式進(jìn)行明挖開槽施工?；靥钣玫呐R時堆土與溝槽邊緣距離在1 m以上，高度不超過1.5 m。溝槽底部預(yù)留不小于厚150 mm的原狀土，最后由人工清底至設(shè)計標(biāo)高。為了便于管道排水和排氣，管溝的縱向坡度控制在0.3%左右。管口焊接用的工作坑（圖1）比溝槽寬度和深度都大，工作坑邊線與管道的水平距離大于600 mm，工作坑底與管道的垂直距離大于700 mm。圖中：H為溝槽開挖深度；B為工作坑底寬度；Dc為管道外護(hù)管外徑；s為兩管道之間凈距，取250～400 mm；c為安裝工作寬度，取100～200 mm；b為溝槽底寬度，b=2Dc＋s＋2c。

圖1 焊接工作坑示意

溝槽開挖應(yīng)充分考慮施工范圍內(nèi)的排水，于每段的焊接工作坑內(nèi)留設(shè)集水坑，在溝槽邊設(shè)置擋水坎和排水溝。

溝槽開挖至設(shè)計高程后由建設(shè)單位組織勘察、設(shè)計、監(jiān)理和施工等單位共同驗槽，土質(zhì)與勘察報告相符，若未發(fā)現(xiàn)其他異常情況，即可進(jìn)入下一道工序施工。

對開挖中遇到的既有管線應(yīng)按產(chǎn)權(quán)（管理）單位要求采取保護(hù)措施。

2.3 墊層鋪設(shè)

開挖好的溝槽底需鏟平夯實，尺寸和壓實度經(jīng)檢測合格。當(dāng)?shù)鼗浻膊灰恢聲r，應(yīng)對地基做過渡處理。墊層鋪設(shè)時嚴(yán)禁擾動墊層下臥層，防止因踐踏、受凍或受浸泡而降低其強(qiáng)度。

砂墊層鋪設(shè)前將基底表面清理干凈，保證無積水、無浮土。根據(jù)砂子的干濕程度和氣候條件適當(dāng)?shù)貫⑺员３稚白拥暮吭?%～12%之間。砂墊層的虛鋪厚度超過設(shè)計標(biāo)高50 mm左右即可。對鋪筑好的砂墊層應(yīng)全面壓實，使用平板式振搗器至少往復(fù)3遍以確保密實。墊層表面應(yīng)保證平整度和標(biāo)高達(dá)到要求。

2.4 管道及管路附件安裝

管道坡口（表1）的加工選用空氣等離子切割方式，根據(jù)材質(zhì)及管壁厚度采用的坡口形式為“V”形坡（圖2）。坡口不平處需打磨平整，兩側(cè)200 mm范圍內(nèi)見金屬光澤。

表1 坡口尺寸

圖2 管道坡口設(shè)置

管道保溫層、保護(hù)殼、封堵板在施工中不允許損壞，在安裝過程中不得拖、拉、碰、砸管道。管子下溝前，仔細(xì)檢查管內(nèi)是否有雜物，若有，應(yīng)及時清理干凈，必要時進(jìn)行拉膛處理。下管時，管道的位置要正確。對口時將管子吊起，起吊可用門型架和倒鏈互相配合。管子對口保證管心同軸線，不得錯口。施工中，嚴(yán)禁將工具、焊條及其他雜物等棄入管內(nèi)。在施工間斷時，管口用封堵板封閉，以免落入雜物，雨季施工時選用的堵板應(yīng)具有防止泥漿進(jìn)入管內(nèi)的功能。

管道組裝對口的錯口偏差應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，直管段必須順直，不允許在接頭處出現(xiàn)折角。在溝槽中逐根安裝管道時，要保證管道中心偏移量不超過規(guī)定值；在管溝中逐根安裝管道時，每10 m管道的中心偏移量不大于5 mm。固定支墩間的管道中心線成一條直線，坡度準(zhǔn)確，管道中心線高程的偏差不超過10 mm，在水平方向的偏差不超過30 mm。在管道避開其他障礙物的地方，每一個焊口的折角不得大于5°。對接管口時，檢查管道平直度，在距接口中心200 mm處測量，允許偏差1 mm，在所對接管子的全長范圍內(nèi)，最大偏差值不超過10 mm。由于先焊管子下部，為了補(bǔ)償這部分焊接造成的收縮，除按技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)留出對口間隙外，還應(yīng)將上部間隙稍放大0.5～2.0 mm（對于小管徑可取下限，對于大管徑可選上限）。

管道焊接采用手工鎢極氬弧焊打底、手工電弧焊蓋面的雙金屬焊接工藝。鎢極直徑為2.5～4.0 mm，氬氣流量為6～10 L/min，焊接電流為80～120 A，焊絲為H08MnA。手工電弧焊選用牌號J422的E4303焊條（表2）。

表2 焊條及電流參數(shù)

焊接時要將管道兩端調(diào)直，保持對口間隙一致，以防止變形而引起的應(yīng)力集中，焊接應(yīng)采用對稱位置焊接，防止變形。一般分上、下、左、右4處均勻?qū)ΨQ地進(jìn)行定位點焊，點焊厚度與第1層焊接厚度一致，但不能超過管壁厚度的70%，其焊縫根部必須焊透。定位焊后，檢查并調(diào)直，若發(fā)現(xiàn)焊肉有裂紋等缺陷，及時處理。

鎢極氬弧焊操作技術(shù)包括引弧、填絲焊接和收弧等過程。引弧采用短路引弧法，即在鎢極與焊件之間瞬間短路后立即稍稍提起，在焊件與鎢極之間產(chǎn)生電弧。填絲時必須等母材熔化充分后才可填加，以免未熔合，填充位置一定要填到熔池前沿部位，并且焊絲收回時盡量不要馬上脫離氬氣保護(hù)區(qū)。收弧采用增加焊速法，即在焊接即將終止時，焊炬逐漸增加移動速度即可。

焊縫層間應(yīng)用砂輪機(jī)、鋼絲刷認(rèn)真清除熔渣，并等管道自然冷卻后方可進(jìn)行下一層的焊接。焊縫內(nèi)堆焊的各層，其引弧與收弧的部位彼此不能重合，引弧點和收弧點均錯開20 mm或錯開30°角。焊縫的第1層應(yīng)呈凹面，并保證根部焊透，中間各層要把兩焊接管的邊緣全部結(jié)合好，最后一層應(yīng)把焊縫全部填滿，并保證自焊縫過渡到母材的平緩。除有特殊要求外，每道焊縫宜一次連續(xù)焊完，當(dāng)因故中斷焊接時，應(yīng)根據(jù)工藝要求采取保溫緩冷或后熱等防止產(chǎn)生裂紋的措施，再次焊接前應(yīng)檢查焊層表面，確認(rèn)無裂紋后方可繼續(xù)施焊。每道焊縫均應(yīng)焊透，且不得有裂紋、夾渣、氣孔、砂眼等缺陷。若發(fā)現(xiàn)層間表面缺陷，須及時打磨補(bǔ)焊，保證焊縫表面成形良好。

焊接后立即去除渣皮、飛濺物，清理干凈焊縫表面，然后進(jìn)行外觀檢查并評定質(zhì)量等級，若設(shè)計無要求應(yīng)對焊縫進(jìn)行無損檢驗的抽查，采用射線照相法應(yīng)符合GB/T 3323—2005《金屬熔化焊接接頭射線照相》標(biāo)準(zhǔn)；采用超聲波檢驗應(yīng)符合GB/T 11345—2013《焊縫無損檢測超聲檢測技術(shù)、檢測等級和評定》的規(guī)定。

管道安裝后要對系統(tǒng)用水進(jìn)行清洗，水質(zhì)滿足供熱水質(zhì)要求，清洗后應(yīng)將系統(tǒng)內(nèi)的水放完。

管道接頭的保溫采用膨脹發(fā)泡，接頭處厚度應(yīng)與管道保溫層厚度一致，接頭處保護(hù)層必須與管道保護(hù)層成一體，保護(hù)層內(nèi)應(yīng)保證沒有空氣殘存，發(fā)泡后將所有排氣孔有效并牢固地封閉，以符合防潮、防水要求。

2.5 管道沖洗及試壓檢測

對管道進(jìn)行沖洗及試壓是為了清理遺留在管道內(nèi)的垃圾和雜物，檢驗管道系統(tǒng)的抗壓強(qiáng)度和嚴(yán)密性是否達(dá)到相關(guān)要求以及支架和基礎(chǔ)是否穩(wěn)固，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

本工程管道液壓試驗使用潔凈水，試驗壓力為設(shè)計壓力的1.5倍。管道注水過程中安排專人沿線對接頭逐個進(jìn)行巡查。注水完畢后進(jìn)行強(qiáng)度試驗，試驗時使用電動試壓泵緩慢分段升壓。先升至試驗壓力的1/2，全面檢查管段有無滲漏現(xiàn)象，然后繼續(xù)升壓。分2～3次升壓，達(dá)到試驗壓力后，穩(wěn)壓10 min，壓力降不大于0.05 MPa，強(qiáng)度試驗為合格。強(qiáng)度試驗后，再將試驗壓力降至設(shè)計壓力進(jìn)行嚴(yán)密性試驗，保持30 min檢查管道焊縫和法蘭連接處，無滲漏即為嚴(yán)密性試驗合格。

管道試壓前所有接口不做防腐和保溫處理，以便在管道試壓中進(jìn)行檢查。管道與設(shè)備間加焊盲板，試壓結(jié)束后拆除。試壓過程中要緩慢升壓，焊縫處若有滲漏現(xiàn)象，應(yīng)停止升壓，泄水后進(jìn)行修理，然后重新試壓。

管道沖洗順序按照主管、支管、疏排管依次進(jìn)行。沖洗的水流方向與設(shè)計的供、回水管道流向一致，水流速度為1.0～1.5 m/s，沖洗壓力控制在管道設(shè)計壓力的25%～ 100%之間。沖洗過程應(yīng)連續(xù)，沖洗時間視實際情況而定，以目測排出口與注入口的水色和透明度一致為合格。沖洗排出的臟液，嚴(yán)禁隨地排放污染環(huán)境。

2.6 溝槽回填

管道四周回填前，必須檢查管道軸線距離、水平位置、埋設(shè)深度及管道與溝槽邊的距離是否符合設(shè)計要求。再次檢查確認(rèn)管道保溫層外殼及接口的完好性。測量出起止點、拐點、井室等的坐標(biāo)和管頂標(biāo)高，以此作為繪制竣工圖的依據(jù)。

除接口處外，管道兩側(cè)及管頂以上500 mm范圍內(nèi)的回填工作應(yīng)在水壓試驗前完成；水壓試驗合格后，及時回填溝槽的其余部分?；靥顣r溝槽內(nèi)的雜物應(yīng)清理干凈，且不得有積水（圖3）。

圖3 溝槽回填示意

回填中應(yīng)特別注意焊接工作坑部位，坑內(nèi)要事先回填壓實至管道底部，對管道下方采取人工回填施工并逐個檢查，確?；靥畈牧吓c管道貼緊密實。

管道四周為摩擦層，此區(qū)域溝槽采用粒徑0.2～2.0 mm細(xì)砂從管道兩側(cè)同時進(jìn)行逐層回填，不得造成管道移位或損傷管道。砂中不應(yīng)有尖銳顆粒。管道間及其周圍填砂高出管道不小于100 mm，采用人工夯實，保證砂層對管道的支承厚度。為保障管道的運(yùn)行安全，于砂層表面沿管道供、回水方向鋪設(shè)2道標(biāo)志帶。

回填用土中不得含有凍土、混凝土塊、樹根等雜物。管道兩側(cè)要求同時投土回填，以防管道偏移，回填分層進(jìn)行，每層厚度控制在200 mm左右，夯實選用小型壓路機(jī)，但在管頂200 mm范圍內(nèi)不得使用機(jī)械夯實。

3 結(jié)語

目前，該機(jī)場擴(kuò)建工程中的熱力管網(wǎng)工程已經(jīng)分別運(yùn)行了2個供暖期和2個供冷期，經(jīng)過試驗及實際檢驗，我們對直埋熱水管道施工全過程的質(zhì)量控制措施得力，效果明顯，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。