淺談某工程自動噴淋管道質量控制方法

通過多次試驗，最終確定通過預拉伸工藝將主管道拉伸后，并加以固定，預先解決管道多余位移量，然后再將支管道與主管連接，形成完整的系統(tǒng)。項目部通過增加預拉伸工藝、調整施工順序彌補了缺陷，完善了施工工藝。

卡箍接頭; 自動噴淋系統(tǒng); 縱向伸縮量; 預拉伸

TU806 B

［定稿日期］2021-06-07

［作者簡介］唐平安（1967—），男，本科，高級工程師，從事施工管理工作。

1 工程概況

某工程位于四川省成都市簡陽蘆葭鎮(zhèn)，項目總建筑面積約為12.2萬m2，室內部分主要由3個網(wǎng)架結構庫區(qū)、2個門式剛架結構庫區(qū)以及諸多框剪結構配套用房組成。有庫區(qū)內的自動噴淋系統(tǒng)管道均采用內外熱浸鍍鋅鋼管，管徑包含DN80、DN100、DN150、DN200 以及DN250，管道采用卡箍連接。設計采用流量系數(shù) K=363 的早期抑制快速響應噴頭（ESFR）和倉庫型特殊應用噴頭（CMSA）。其中二級監(jiān)管貨站、查驗中心兩大門式剛架結構庫區(qū)，均為丙二類單層廠房類建筑，最高高度為13.2 m，總計建筑面積23 666 m2，其中自噴系統(tǒng)體量大，總計管道約16 360 m，該系統(tǒng)是重要防火安全保障，其嚴密性對后期庫區(qū)使用功能起決定性作用。若發(fā)生漏水，則將導致大面積貨物損壞，造成巨大的經(jīng)濟損失，同時將對公司和項目造成嚴重的社會負面影響。為保證整個貨運區(qū)消防系統(tǒng)的正常運行、各庫區(qū)存放物資的安全穩(wěn)定，因此本工程施工質量不容有任何漏水缺陷。

而在項目初期，自動噴淋系統(tǒng)一次性試壓合格率約為85%，存在較多的質量問題。因此為滿足工程質量要求、縮短工期、控制工程成本，必須解決自動噴淋管道的質量問題。

2 影響自動噴淋系統(tǒng)一次性試壓合格率的主要問題

經(jīng)調查，我們發(fā)現(xiàn)影響管道一次性試壓合格率的有幾項：卡箍接頭漏水、管材漏水、卡箍管件漏水、閥門漏水、支架變形、絲扣管件漏水。而“自動噴淋管道一次性試壓合格率較低”相關問題中“卡箍接頭漏水”影響程度高達 75.38%，是自動噴淋管道一次性試壓合格率低的主要癥結所在。

3 確定影響“卡箍接頭漏水”的主要因素

項目部通過對人、機、料、法、環(huán)等可能影響“卡箍接頭漏水”的因素進行分析得出結論。

3.1 材料進場未進行嚴格驗收

項目成員對噴淋管道熱浸鍍鋅鋼管、配套卡箍的合格證以及出廠檢驗報告進行了詳細的檢查，發(fā)現(xiàn)項目有專人對材料進行管理，并按照要求對每一批次鋼管以及卡箍進行規(guī)格、型號、壁厚等參數(shù)進行檢查，確認無誤后，再收納入庫。經(jīng)調查，進場管道及配件均有合格證以及出廠檢驗報告，影響程度小，現(xiàn)場隨機對自噴管道抽查，抽查結果合格率為 100%，因此本工程中“材料進場未嚴格確認合格驗收”的癥結影響很小。

3.2 對機具精度進行逐一排查、并檢查

項目成員對安裝管道主要所使用到的機具，包括滾槽機、切管機進行了精度以及保養(yǎng)情況檢查，共檢查3個加工區(qū)域、5 臺滾槽機、7臺切管機。項目成員對在場所有機器進行了機具合格證調查，檢查得各機具證書齊全，均為市面較好機具。機具均定時保養(yǎng)，每天加工完成后均清潔機器，使之保持表面清潔，壓槽刀口均完好無損，各參數(shù)均正?！，F(xiàn)場所有滾槽機、切管機均滿足生產加工要求，加工出的過道均符合規(guī)范要求，因此本工程中“機具精度問題”的癥結影響很小。

3.3 工人未按施工規(guī)范操作

通過對3個庫區(qū)施工工人進行隨機抽查。每個庫區(qū)抽查10個點位，檢查每個點位操作工藝是否符合設計和規(guī)范要求。經(jīng)檢查，現(xiàn)場工人在各技術環(huán)節(jié)施工中均按照要求施工，合格率為100%。經(jīng)項目成員調查，管道安裝均符合要求，不存在野蠻施工及施工不規(guī)范現(xiàn)象，安裝工藝合格點率達到 100%，因此本工程中“工人未按施工規(guī)范操作”的癥結影響很小。

3.4 操作工人上崗前是否經(jīng)過培訓

項目成員成員現(xiàn)場對各工種崗前培訓情況，根據(jù)會議簽到表及照片留底，發(fā)現(xiàn)各工種已經(jīng)經(jīng)過崗前培訓。為進一步驗證“交底中未明確相關的工藝標準”對“卡箍件漏水”無直接關系，項目成員現(xiàn)場加工區(qū)域隨機挑選8位已接受過交底的工人，分為2組，讓2組分別加工、檢查對比2組的加工質量情況。結論：經(jīng)項目成員現(xiàn)場調查，2組工人施工質量均符合設計及規(guī)范要求，項目確實對現(xiàn)場施工人員做了完備的技術交底且技術交底效果明顯，因此本工程中“技術交底不足”的癥結影響很小。

3.5 質量體系不健全

經(jīng)現(xiàn)場調查，本工程有完整的施工技術標準，項目部專門設置了1名專業(yè)的質檢員，對現(xiàn)場施工質量的把控；公司工程部每半月帶隊對項目進行質量調查，并有相應的書面資料；公司各項目也有健全的質量體系。項目部根據(jù)公司要求也制定了相應的質量標準，有健全的質量管理、質量保證體系，符合現(xiàn)場管理質量標準。經(jīng)項目成員調查，各級管理機構均有健全的質量管理體系，且現(xiàn)場人員基本了解體系過程。因此本工程中“質量體系不健全”的癥結影響很小。

3.6 材料是否有專用堆放場所

當堆放場地存在無硬化、無組織排水時，管道及卡箍、卡扣件極易造成腐蝕。項目成員檢查堆放場地現(xiàn)狀，結果有：項目成員調查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場材料堆放有秩，堆放場地為硬化地面，管件放置于專用貨架上，環(huán)境干燥，材料無浸水、腐蝕、變形等情況。現(xiàn)場材料堆放整齊，管道均整齊碼放在庫區(qū)里面，管道配件均整齊放置于項目部專設材料庫里，無浸水，材料保存完好，因此本工程中“堆放場地不標準”的癥結影響很小。

3.7 缺少相應的規(guī)范標準

在管道安裝過程中，若缺失相應的規(guī)范標準，工人全靠自己的施工經(jīng)驗進行施工，則很有可能管道壓槽過淺或過深，存在溝槽深淺不一的情況。于是項目部就管道加工是否有相應的規(guī)范標注展開調查。

經(jīng)調查，在消防管道安裝過程中，項目技術團隊均嚴格按照CECS151-2019《溝槽式連接管道工程技術規(guī)程》施工，鋼管最小壁厚和溝槽尺寸、管端至溝槽邊尺寸均按照規(guī)范執(zhí)行。因此“缺少相應的規(guī)范標準”的癥結影響很小。

3.8 施工照明不足

由于庫區(qū)覆蓋面積大，庫區(qū)中央存在施工照明不足問題，再加之施工生產集中在5-8月份，期間降雨頻率較高，降雨期間天氣陰暗，能見度較低，會嚴重影響管道加工精度

以及安裝質量。

通過對二級監(jiān)管貨站、查驗中心2個個庫區(qū)進行照度實測，測量結果：根據(jù)要求，現(xiàn)場施工作業(yè)的照度要求不小于540 Lux，經(jīng)實測在白天上班期間，庫區(qū)照度均大于540? Lux，滿足照度要求。經(jīng)調查，各庫區(qū)照明良好，滿足加工以及施工要求，因此本工程中“施工照明不足”的癥結影響很小。

3.9 卷尺、游標卡尺未檢校

調查現(xiàn)場工人使用的測量工具是否經(jīng)過檢校，不合格的測量工具會使切割的管道長度產生誤差，影響管道安裝質量。經(jīng)項目部調查，項目部為確保施工質量，項目部在采購時對比分析了市場上5種正規(guī)品牌的卷尺。經(jīng)過精度對比以及綜合性考慮，項目統(tǒng)一采購了“長城精工”牌的鋼卷尺并抽樣送專業(yè)校準機構檢定，檢測報告顯示現(xiàn)場卷尺 100%合格。因此本工程中“測量工具未檢”的癥結影響很小。

3.10 卡箍件在溝槽內發(fā)生位移

項目成員初步調查：所有的漏水點均在四通位置（即四通的主管與支管的卡箍連接處），且主管與支管之間在四通接頭處均形成一定的偏轉夾角（圖1）。

項目部再次對漏水的卡箍點進行抽樣，并對四通處的主、支管偏角進行了實測，發(fā)現(xiàn)偏轉量均大于廠家安裝指導手冊所要求的最大值，具體測量數(shù)據(jù)如表1所示。

對管道夾角形成的原因進一步分析：根據(jù)項目部進一步調查，各四通接頭漏水點處的主管均發(fā)生了位移，該位移是因為管道在加壓后造成卡箍件在管道溝槽內軸向位移，導致主管道發(fā)生軸向位移，主管道軸向位移后而支管因與主管的方向是垂直的，所以支管沿主管方向沒有位移，該情況下就造成了主管道與支管在四通位置出現(xiàn)偏角，因此管道的軸向位移是產生偏角的直接原因（圖2）。

管道位移分析：位移是由管道系統(tǒng)加壓造成的，但其產生的位移超出了廠標規(guī)定可接受范圍，管道出現(xiàn)了漏水現(xiàn)象（表2）。

經(jīng)進一步分析，在后期自噴系統(tǒng)實際投入使用過程中，管道主要會因環(huán)境溫度變化受熱脹冷縮的影響，導致管道會產生溫差伸縮量，若滿足該伸縮量即能確保系統(tǒng)在后期的正常運行，在此基礎上項目部對管道在溫差下的管道位移量進行了進一步的分析。

管道位移量分析：因管道外環(huán)境與管道內運行介質存在一定溫差，所以管道會因為熱脹冷縮效應產生一定縱向伸縮量，因溫度變化引起的管道縱向伸縮量，可按式（1）計算。

ΔL = L×α×Δt （1）

式中：ΔL為管道縱向伸縮量（mm）； L為管道長度（mm）； α為鋼管線的膨脹系數(shù)，可采用 0.012 mm/（m×℃）；

Δt為閉合溫差（℃）。

取管道閉合溫差為 30 ℃，主管道2個四通之間長度為 3 m，則管道縱向伸縮量：

ΔL=L×α×Δt=3×0.012×30=1.08 mm，所以 1.08 mm 為主管道兩四通之間需要的最大位移量。而現(xiàn)場實際調查中管道位移最大為4 mm，所以管道存在因溫度變化引起的縱向伸縮量以外其他位移，即卡箍件在溝槽內發(fā)生位移而導致的管道位移。

進一步的驗證：為進一步驗證因卡箍件在溝槽內發(fā)生位移導致卡箍部位漏水的判定，項目部在地面取小段管道進行安裝和壓力試驗。項目部將支管道支架用膨脹螺栓打入地面，然后用抱箍將管道固定在支架上，徹底將支管道固定，同時主管道放置在支架上，不做任何固定處理，如圖3所示。

將支管道完全固定后，項目部對管道再次進行壓力試驗，將壓力加到1.5 MPa，穩(wěn)壓2 h，試驗發(fā)現(xiàn)管道均在較多漏水點，項目部實測四通處管道的偏度確認角，均大于 0.83°，對此項目部先后進行了5組試驗，試驗結果如表3所示。

由表3所示，支管道被完全固定后，進行壓力試驗，主管道存在軸向位移，在四通處主管道與支管道存在較大偏角，管道管件處存在漏水情況。因此卡箍在溝槽內位移是產生偏角以及漏水的主要原因，而在施工過程中卻并未解決此處位移，存在施工方案缺陷。因此本工程中“卡箍件在溝槽內發(fā)生位移”對“卡箍接頭漏水”的癥結影響很大。

4 實施對策

項目部針對門式剛架結構庫區(qū)消防管道施工方案的完整性進行了研究，針對卡箍件在溝槽內發(fā)生位移提出了3種相應的對策，并作了與之對應的地面試驗（表4）。

通過對3種對策進行了有效性、可實施性、經(jīng)濟性、可靠性、時間性五大維度評估打分，其中對策二“對管道進行預拉伸處理”綜合得分最高，可行性最強，因此項目部確定了“對管道進行預拉伸處理”為最佳對策。

4.1 根據(jù)對策編制新的方案

4.1.1 完善施工工藝

因為管道內外溫差導致鋼材自身熱膨脹，管道會存在一定的伸縮量（小于等于1.08 mm），然而在試壓前期，除了因內外溫差導致的管道位移以外，管道仍存在2～4 mm軸向位移。因為主管道發(fā)生位移，使得連接在主管上的支管與主管在四通處發(fā)生較大偏轉，超過了主管與支管間的最大允許偏轉量，破壞了連接處的密封性能以及耐壓強度。

為解決該段位移，使得主管與支管間的偏轉在允許范圍內，通過多次試驗，最終確定通過預拉伸工藝將主管道拉伸后，并加以固定，預先解決管道多余位移量，然后再將支管道與主管連接，形成完整的系統(tǒng)。項目部通過增加預拉伸工工藝、調整施工順序彌補了缺陷，完善了施工工藝。

4.1.2 預拉伸工藝的使用

項目部使用牽拽工具，對管道進行牽拽，設定牽拽值為2.5 mm，將管道的一端用卡箍連接在系統(tǒng)的四通上，另一端放上盲片，在盲片上安裝掛鉤與手拉葫蘆連接。

如圖4所示，整個系統(tǒng)DN250主管道通過盲板與牽引繩索相連，連接拉動葫蘆施加壓力使管道完全拉開，然后將管道固定在原位，實現(xiàn)管道的預拉伸。

在經(jīng)過拉伸處理后，管道與連接件處拉伸一定位移。管道完全拉開后，使用卡箍將每一處支管道與主管道相連接，形成完整的管道系統(tǒng)。經(jīng)再一次的系統(tǒng)壓力試驗，項目部對試驗效果進行了監(jiān)測觀察，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)每一個四通接頭兩端管道并未產較大位移（位移量均小于1.1 mm），支管與主管連接處偏轉角度均在允許范圍內，卡箍與管道間無偏轉，卡箍處無漏水如圖5所示。

4.2 根據(jù)新的加工工藝進行新的技術交底

新的加工安裝方案確定過后，項目部隨即組織了新的一輪技術培訓交底，從管道加工到主管道預拉伸均作了詳細的技術介紹，效果顯著。

4.3 培訓考核

通過施工方案的優(yōu)化，并再次完整的給工人進行了崗前交底培訓，為驗證新的加工安裝方案交底到位且方案可行、可靠易于大面積生產，項目部對施工人員就新的技術交底培訓做了技術考核。將現(xiàn)場30名工人分為3組，每組10名工人，每個項目部分別對二級監(jiān)管貨站中的一個噴淋系統(tǒng)進行加工、安裝，施工完成后項目部對3個系統(tǒng)進行了質量統(tǒng)計。

待工人完全施工完畢過后，項目部對已貫通的3個自噴系統(tǒng)進行了管道試壓，并且統(tǒng)計了試壓情況，經(jīng)現(xiàn)場實際調查，項目部對新的施工工藝交底到位，工人掌握情況良好。且新工藝易于上手，可用于大面積生產。

4.4 現(xiàn)場大面積實施

根據(jù)多次試驗，且進行了新的技術交底以及培訓考核后，確認了此方案的可行性后，項目部依此施工方案在現(xiàn)場大面積實施，結合管道因溫差引起的位移量，在安裝時對所有管道進行預拉伸，展開大面積生產。

5 結論

大面積施工完成后，項目部對3個庫區(qū)的自噴管道試壓情況進行現(xiàn)場調查，累計抽查463個點，出現(xiàn)問題18處，一次安裝合格率達到 96.11%，實現(xiàn)了前期目標。項目部后續(xù)施工噴淋管道15 928 m，與原有施工方法比較，節(jié)約成本共計23萬元。并提前完成生產任務，為項目順利驗收打下了堅實的基礎，得到了建設單位及監(jiān)理單位的一致肯定，為其他同類工程項目作了先進示范。