熱帶雨林氣候條件下消防閥門井及管道支墩施工優(yōu)化

段連斗 張海波 劉志軍

1.山東電力建設第三工程有限公司 山東青島 266100

2.山東電力建設第三工程有限公司 山東青島 266100

1 項目的氣候條件及消防閥門井、管道支墩的設計

印度尼西亞Kar-1 2X100MW 燃煤電廠項目（以下簡稱“印尼西加項目”）位于印度尼西亞西加里曼丹省山口洋市西南海邊，屬于熱帶雨林氣候，年降水量1600-2200 毫米。該項目的消防系統(tǒng)地下埋管采用PE 鋼骨架復合管材，執(zhí)行NFPA 標準進行設計、調(diào)試、采購和驗收[1]。消防管道原閥門井采用磚砌閥門井，管道支墩采用混凝土支墩。項目所在地常年多雨，增加了土方開挖及后續(xù)項目的施工難度，容易造成閥門井的積水，造成后期的維護成本增加。

2 消防室外閥門井分析及改進

印尼西加項目室外消防閥門井設計為磚砌井，我們結(jié)合項目當前實際情況和其他項目相關(guān)閥門井的施工經(jīng)驗，通過查閱文獻和相關(guān)資料，對該項目閥門井的優(yōu)缺點進行分析。

（1）該閥門井設計采用了傳統(tǒng)工藝，有利于保護閥門不受碰撞、適合于寒冷地區(qū)采取保溫措施。但對于印尼西加項目的實際情況，該設計存在以下兩個缺陷：①當?shù)貧鉁爻Ｄ暝?5℃以上，雨水較多，地下水豐富，容易造成閥門井內(nèi)長期積水，閥門長期泡在水中，無法檢修、維護和操作，且容易導致閥芯、閥體腐蝕而縮短使用壽命。②即使在井內(nèi)無積水的情況下，由于閥門兩端為設置伸縮裝置，會導致后期閥門拆卸困難，不便于檢修和維護。

（2）根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用取消閥門井，將閥門改為地上式安裝，此種方式有效的解決了傳統(tǒng)閥門井設計在本項目存在的缺陷問題，節(jié)約了施工成本，簡化了施工工藝，特別是該施工方式形成的“門”字上返彎，即可起到伸縮裝置的作用，又方便了閥門 的后期拆卸和維護。

3 消防管道支墩分析及改進

印尼西加燃煤電站項目室外消防埋地管道支墩設計，小組結(jié)合項目當前實際情況進行計算，通過查閱文獻和相關(guān)資料，對三通、彎頭處的可能受力情況進行分析[2]。根據(jù)現(xiàn)場實際勘察，管線敷設區(qū)域在廠區(qū)分布區(qū)域廣，大部分施工區(qū)域車輛無法駛?cè)耄o現(xiàn)場混凝土支墩的施工造成很大困難，個別區(qū)域根本無法具備施工條件。即使能夠制作混凝土支墩的區(qū)域，在施工完成后，由于土質(zhì)軟，造成支墩穩(wěn)定性差，再加上管道與土壤之間摩擦力較小，如果按照設計支墩施工，將不足以支撐管道的位移和軸向推力。

管道縱向變形量的計算：

管道由溫差引起的縱向變形量計算公式為：△L=KL(△t)

式中：△L----由溫差產(chǎn)生的縱向變形量m

K---管材膨脹系數(shù)

L----管道長度

△t----敷設與使用中內(nèi)外介質(zhì)溫差

材料廠家提供PE 鋼骨架復合管材膨脹系數(shù)為15×0.0000001m/m.℃；管道長度從圖紙中不同區(qū)段的轉(zhuǎn)彎至轉(zhuǎn)彎處、分支處分別取值進行計算；管道外空氣最大溫差變化經(jīng)現(xiàn)場測量計算所得為11℃；管道介質(zhì)最大溫差變化經(jīng)現(xiàn)場試驗所得為6℃。例如計算某一段100m 長的管道，將數(shù)據(jù)代入公式中：

△L=15×0.0000001m/m.℃×100m×(11+6)℃=0.000255m

由此可見PE 鋼骨架復合管道在該項目受溫度影響產(chǎn)生的縱向變形量非常小，幾乎可以忽略不計，在施工時需要重點考慮自然沉降、外力重壓對管道焊接部位帶來的影響。而原設計支墩對以上問題無法發(fā)揮作用，且施工難度較大。經(jīng)小組研究決定采用鋼管樁代替原設計混凝土支墩，對管網(wǎng)中彎頭、三通處起到防位移、側(cè)滑的作用，同時在三通、彎頭處設置簡易加固支架，以防止地下管線受外力作用時，焊口部位直接受力導致開裂。

4 PE 鋼骨架復合管安裝焊接工藝

4.1 電熱熔管件安裝焊接流程

布管→試裝→去氧化層→清理、晾干→裝配管件→調(diào)整 管件編號→焊接→冷卻

4.2 管件的焊接要求

管件焊接時，必須按照專用焊接的操作規(guī)程和說明書進行操作，一般需注意將輸出調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)制零位；注意電壓檔位，緩慢調(diào)制電壓、電流設定值[3]。因天氣、配合間隙、材料差異造成影響時，根據(jù)實際情況決定是否需要進行參數(shù)調(diào)整；如在焊接過程中出現(xiàn)電壓、電流突發(fā)上升，則需要暫停再做處理；如不能完成整套焊接參數(shù)，則需要報廢管件，重新焊接；焊接過程中若受外界因素影響導致管件四周溫度不一致，冒料不正常等異常情況，則需做參數(shù)停頓、延長或縮短等處理。焊接時及時記錄焊接參數(shù)進行存檔，便于后期對焊接質(zhì)量進行跟蹤分析。

5 優(yōu)化設計后的成果

5.1 預期成果

取消閥門井的優(yōu)化：①省去閥門井施工的所有工作內(nèi)容，預計節(jié)約成本混凝土、磚砌體及人工成本5%；②省去因閥門井積水而產(chǎn)生的后期維護成本；③簡化施工工藝，工期縮短30%，取消閥門施工，減少土建與安裝的工序交叉和等待時間，安裝時間大大減少。管道支墩的優(yōu)化：①改為鋼管樁固定和加固支架后，部分工作可以預制完成，現(xiàn)場安裝僅用人工即可實現(xiàn)，減少機械成本和混凝土材料成本；②制作固定樁和加固支架的材料可利用現(xiàn)場的廢棄的管道和角鋼下腳料制作，節(jié)約了材料成本；③簡化施工工藝，省去土建與安裝工序交叉和等待時間，縮短工期20%。

5.2 取得的成果

通過以上的設計優(yōu)化，印尼西加消防室外埋地管網(wǎng)施工過程中，基本無土建安裝工序交叉和作業(yè)等待，除挖機外未動用機械作業(yè)。整個安裝過程未發(fā)生任何質(zhì)量事故，安全方面未發(fā)生一起人員傷亡，僅一個月就完成施工任務，質(zhì)量驗收均符合相關(guān)標準，為項目部節(jié)約20 多萬施工成本的投入。

6 結(jié)語

通過室外消防閥門井和管道支墩的優(yōu)化，更能切合本工程的特殊條件，簡化了施工工藝，有效保證了工程質(zhì)量，良好的控制了施工成本，為后續(xù)其他類似項目的安裝提供了良好的經(jīng)驗，結(jié)合該工藝在本工程中的成功運用，可以在東南亞國家類似自然和地質(zhì)條件的項目中逐步推廣和應用。