大口径输水钢管三管同槽安装施工技术

孙振国 （中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 100000）

1 工程概况

辽宁省某供水工程合同主体工程为管道建安工程，主要包括PCCP混凝土管、钢管、各类阀井、阀门、管道附件、构（配）件、管道镇墩、过河、过路以及永久道路、水土保持等工程项目。本合同工程钢管是3根内径为3600mm同槽，壁厚为18mm～20mm，加劲环间距为4m，高200mm，厚24mm，管间距5700mm。

2 钢管安装介绍

钢管安装的主要程序包括吊装、安装、接口焊接、焊缝防腐处理、回填等。

3 施工关键技术

3.1 设备选型和受力计算

依据标准开挖断面图，按照一侧进行管道吊装计算：同槽三管区段吊装幅度为24m。考虑单根钢管重量约为20t，根据履带吊起重特性表，本工程选用180t履带式起重机。

吊具选用30t尼龙吊带，单根最小破断拉力为35t左右，采用四点起吊总破断拉力为140t，钢管重量为20t，则吊带的安全系数为：140÷20=7＞6倍，满足使用要求。

3.2 管道安装

钢管入槽采用180t履带吊将钢管放在一侧位置，然后利用预埋板和千斤顶对管位进行调整。这样可以大大节约履带吊占用的时间，同时降低了钢管调整的难度，缩短了工序作业时间。钢管吊装首先从C线开始，A线最后，顺序详见图1。

钢管安装控制要点如下：

①管材起吊采用吊带，严禁采用穿心吊；

图1 钢管吊装及安装示意图

②在安装钢管前，应进行管道的外观质量检验，在检查合格后才可进行安装；

③钢管安装前对其周长、椭圆度（不少于6对直径）、管口平整度、焊接坡口、中心线标记、防腐层等进行检查，弯管还应检查两管口平面夹角等。对不合格的部位需由生产厂家现场处理，所有检查项目做好记录，处理合格后再安装[1]；

④对钢管进行调整，而后使用工字钢以及槽钢做进一步处理，从而提升钢管与预埋件之间的连接紧固性。做好上述工作后需要对邻管管口区域采取压缝处理，在对错牙进行调整时，应遵循圆周均匀分配的原则而进行，而后对压缝进行点焊加固处理；

⑤钢管吊装时严禁穿心吊，同时不得损坏钢管外壁的防腐层，钢管吊运时采用尼龙吊带吊装，吊带为柔性结构，并且与钢管接触面积较大，可以避免破坏防腐层；

⑥管道到位后，应当进行可靠加固，由此提升管道的稳固性，避免混凝土浇筑施工时出现上浮等问题；

⑦控制好管道倾斜度，水平误差应控制在50mm范围内，此外竖向偏差应控制在12mm范围内；

⑧在管道放置沟槽安装前，应立即清洁管道接口内端部。

3.3 钢管焊接

本工程管道DN3600钢管采用手工电弧焊和气体保护焊。

3.3.1 焊前现场准备

①焊前清理：以坡口两侧为基准，对其20mm区域内展开清理作业，从而将铁锈以及油污等杂质去除。每一焊道焊完后及时清理，检查合格后再焊。

②在进行焊接作业前，应对组装尺寸进行校正。应当注意的是，所使用的校正器具不可对结构造成任何损伤。

③焊条的烘焙及发放：在进行焊条发放与烘焙施工时，应安排指定的人员进行，严格控制烘焙温度与时间。当完成烘焙作业后，应将焊条置于恒温箱内一段时间，并将箱内温度控制在100～150℃范围内。所使用的焊条均需要置于保温筒中，对于未采取烘干处理的焊条应禁止投入使用。控制好焊条在筒内的滞留时间，即应在4h以内[2]。

3.3.2 焊接工艺

3.3.2.1 定位焊

钢管吊装就位后，基于定位焊接的方式对其进行固定处理，此环节应以手工电弧焊的方式进行。若钢板需要进行预热处理，则需要控制好预热距离，即距焊缝中心150mm范围内。

基于提升焊接质量的目的，在进行焊接前应对定位焊的质量进行检验，若发现有裂纹或是气孔等现象时，则需要在第一时间将其去除。

3.3.2.2 钢管之间环缝焊接

钢管安装采用工业CO2气体保护焊和手工电弧焊。除满足焊接的基本要求外，另外还要遵循以下规定：

①钢管环缝焊接采用多层多道、对称、分断退步的焊接方法，焊接人员分班连续施焊，每班安排2～4名焊工；

②严格按照焊接工艺指导书施焊，不得随意改动焊接参数。若对接焊缝的厚度处于24mm范围内，当完成焊接施工后应使用碳弧气刨对其背缝区域进行清理，在此基础上使用砂轮机进行修正，当做好上述工作后应进行UT检查；

③每结束一次环缝焊接施工后，均需要围绕钢管展开中心、高程等参数的测量，当发现明显的有害变形时，则需要改变焊接方向与顺序，由此展开进一步处理；

④采用大间隙封底焊工艺方法，首先应进行堆焊施工，当达到设计间隙时需要转为正常施焊，应确保两大环节的工艺方法均相同；

⑤在进行工卡具去除时不允许采用锤击法，更为可行的是气割法，确保切割区域与母材保持有2～4mm的间距，处理后则需要使用砂轮机进行打磨；

⑥对管壁进行检查，当出现电弧擦伤等现象时，则需要使用砂轮机进行打磨处理，而后展开UT检查。如果焊缝内部出现了损伤，此时应对其进行深入分析，明确产生原因并制定针对性措施，由此进行处理，环缝焊接时，采用多层多道分段（每段200～300mm）退步焊法施焊。

3.3.3 焊接检验

所有焊缝均应按规范规定进行外观检查和无损检测。

进行外观检查，当发生裂纹或是熔合程度欠佳等问题时，需使用磨光机进行打磨，而后对表面进行修补。

对焊缝内部质量进行检查，当其出现明显缺陷时，则需要遵循返修工艺重新进行焊接。

3.4 焊缝防腐处理

焊接完成后要对焊缝进行防腐处理，以免焊缝处钢管受到腐蚀。

3.4.1 表面预处理

钢管表面预处理之前，将铁锈、油污、遗漏的焊渣等附着污物清除干净，根据现场条件，采用电动钢丝刷进行清理，钢丝刷的规格根据表面粗糙度等级技术要求进行选择。

除锈后，采用常规防腐涂料的钢管表面粗糙度应达到Rz60～70μm，采用厚浆型重防腐涂料及金属喷涂的钢管表面粗糙度应达到Rz60～100μm。

钢管除锈后，应及时清除灰尘。当空气中相对湿度＞85%、钢板表面温度预计低于大气露点以上3℃时，不得进行除锈。除锈后的钢材表面宜在2h内进行涂装，正常大气条件下，时间最长不超过8h。

3.4.2 涂料安装

需混合搅拌的涂料，搅拌时应先搅拌基料，然后加入固化剂继续搅拌。搅拌时必须采用机械动力工具，严禁采用木棒等工具，防止混合不均匀导致漆膜固化不良。

双组份涂料混合后的熟化时间：当环境温度低于10℃时，熟化时间为5min；当环境温度≥10℃时，无需熟化。混合后的涂料必须在规定的时间内用完，否则不能继续使用，当温度≥30℃时，允许使用时间为30min；当温度＜30℃时，允许使用时间为30～90min。

涂刷过程中，根据设计层数进行涂刷，第一层表干后（约40min）再进行下一层的涂刷。

3.4.3 施工注意事项

当空气中相对湿度＞85%、环境温度低于-5℃、钢板表面温度预计低于大气露点3℃或高于60℃时，均不得进行涂装。

现场补口或补伤防腐材料涂刷时应保持均匀，防止厚度不一。在对接口区域进行防腐刷涂施工时，首先应将残留在结构上的泥土等杂质去除，在进行回填土施工时不允许对防腐层造成损伤。

涂料应随配随用，用多少配多少，少配勤配，以免影响涂料质量。配制与施工过程中切忌水，油等物资混入，以免影响工程质量。

4 结束语

综上所述，经由以上大口径钢管安装技术要点控制的实体工程质量良好，验收合格率达100%。大口径钢管因自身较重，安装就位需大型起吊设备，对管道焊接、防腐等要求较高，本文探索研究的大口径钢管安装施工技术，在辽宁省某供水工程实施并获得成功，值得推广应用。