大口徑鋼管基坑內(nèi)鑲接技術(shù)

陳震華

摘 要：文章以青草沙嚴橋支線QYZ-C2標工程為背景，系統(tǒng)敘述了在大口徑鋼頂管施工結(jié)束后，基坑內(nèi)鋼管鑲接技術(shù)，給出了在施工過程中遇到的問題，并提出了解決辦法。

關(guān)鍵詞：大口徑鋼管 鑲接 基坑

上海市青草沙水源地原水工程嚴橋支線工程QYZ-C2標采用雙排DN3600鋼頂管設(shè)計，頂管埋深約10.5m～14m，雙管中心間距7.2m，共設(shè)五座頂管井基坑，其中在8、10、12號基坑內(nèi)設(shè)置排水排氣井，在8、10號基坑內(nèi)采用DN500排水支管和閥門、伸縮接頭將兩根主管銜接。本文以該工程為背景，系統(tǒng)介紹了基坑內(nèi)各種彎頭、短管和支管的布置形式和拼接方法，對類似大口徑鋼頂管在基坑內(nèi)的鑲接施工有參考意義。

1.工程概況

嚴橋支線工程QYZ-C2標共包含J8號井～J12號井共五座基坑，流水方向從J6井至J8井、J9井、J10井、J11井、J12井至J13井。全線采用DN3600雙管鋼管頂管，總長4390m，采用焊接連接，管配件、閥門采用法蘭連接。鋼管內(nèi)徑為3600mm，壁厚34mm，鋼管采用Q235B（鎮(zhèn)靜鋼）鋼板直縫埋弧焊制。管道設(shè)計工作壓力為0.8Mpa，試驗壓力為1.3Mpa。工程總平面圖如圖1所示。

2.基坑內(nèi)鑲接段短管類型

本工程基坑內(nèi)鑲接段短管按照彎頭形式，可分為以下三種類型。

2.1大角度轉(zhuǎn)點（接近直線形）

本工程J8井內(nèi)鑲接短管采用大角度轉(zhuǎn)點，J9→J8井直線段與J8→J6井直線段夾角為176.8°，基本接近直線形。排水管為DN500支管，設(shè)置在2根主管內(nèi)側(cè)的底部，且相互對應(yīng)，以閥門、伸縮接頭和三通管銜接；另在主管內(nèi)側(cè)各設(shè)置一個DN1000檢測人孔，以法蘭蓋板封堵。

2.2單彎頭短管

本工程J11井內(nèi)鑲接短管采用單彎頭短管形式，2根主管上方各設(shè)置一個DN800檢測人孔，以法蘭蓋板封堵。

2.3雙彎頭短管

根據(jù)管道走向需要，本工程J9、J10、J12井內(nèi)鑲接短管采用雙彎頭短管形式。其中J10井內(nèi)設(shè)置排水井，排水管類型與J8井類似；J12井內(nèi)設(shè)置排氣井，排氣管為DN300支管，設(shè)置在主管上方；J9井內(nèi)僅在管頂設(shè)置DN800臨時檢測人孔。

3.基坑內(nèi)短管鑲接難點及應(yīng)對措施

3.1短管測量定位、長度確定

為確保順利貫通，頂管施工時實際的頂進軸線與高程會根據(jù)已完成的進出洞口位置和高度進行修正，可能與設(shè)計軸線會有一定的出入，因此不能簡單根據(jù)設(shè)計圖紙加工坑內(nèi)短管及彎頭，需根據(jù)兩端已完成的頂管段實際測量后按實加工。

應(yīng)對措施：基坑內(nèi)彎頭設(shè)計夾角為α，但由于頂管施工時實際頂管中心線與設(shè)計有所偏差，因此應(yīng)根據(jù)實際情況重新計算彎頭角度β。

現(xiàn)場操作時可在兩側(cè)頂管施工結(jié)束且管道穩(wěn)定后，在兩側(cè)頂管軸線交點的大概位置架設(shè)全站儀，建立井下30m管道軸線，以確定彎頭的實際夾角，并聯(lián)系廠家定加工。

3.2管道坡度不同給最后一段管道鑲接造成困難

本工程部分基坑兩側(cè)頂管坡度不同，如J10號基坑內(nèi)，其向J9號井頂管坡度為0（水平頂進），向J11號井頂管坡度為向上1.24°，因此基坑內(nèi)短管要在加工和鑲接時注意縱向坡口的處理。

應(yīng)對措施：有縱向坡口的短管作為最后一環(huán)進行安裝。管道拼接施工應(yīng)從水平管道一端開始，管道拼接的最后一環(huán)宜為直管，在拼接最后一環(huán)前應(yīng)逐步消除坡度和軸線偏差。

最后一環(huán)長度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際測量長度決定。測量時可將兩端鋼管的斷面均分為12個對應(yīng)的點一一測量間距，以確保每個部位的長度準確。長度決定后可在現(xiàn)場將備好的鋼管按測量數(shù)據(jù)切割，打磨處理后進行鑲接作業(yè)。

由于J10井內(nèi)短管分段較多，為確保順利銜接，避免應(yīng)力集中，各節(jié)短管定位后先暫時固定，全部組對完成后再同時焊接。

3.3后續(xù)設(shè)備安裝要求支管定位必須精確

本工程J8井、J10井、J12井內(nèi)管道設(shè)置有排水、排氣及人孔支管，兩根主管的排水、排氣支管在后期安裝有連接設(shè)備，對支管的定位要求嚴格。J10井內(nèi)設(shè)置有DN500排水支管，支管的位置和標高必須嚴格對應(yīng)，否則將給后續(xù)設(shè)備安裝帶來困難。

應(yīng)對措施：現(xiàn)場準確測量、廠內(nèi)精準加工，現(xiàn)場拼裝時一一對應(yīng)。主管道定位完成后暫不焊接，待支管中軸線和標高調(diào)整后統(tǒng)一焊接。

3.4焊接是質(zhì)量控制重點

本工程采用的鋼管口徑大，埋深較深，管道通水后壓力較大多設(shè)置有支管，鋼管焊接質(zhì)量決定了整個工程的生命周期，因此其焊接質(zhì)量至關(guān)重要。本工程現(xiàn)場焊接采用技術(shù)比較成熟的二氧化碳氣體自保護焊，質(zhì)量控制要點如下：

3.4.1主管焊縫形式選擇

由于管道下部空間不足，為避免在管道下進行仰焊，確保焊接質(zhì)量和施工工期，經(jīng)多次探討，參考《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》等規(guī)范，最終采用單邊“V”字型陰陽坡口形式，即管道上半圓為外壁坡口，下半圓為內(nèi)壁坡口，坡口角度為40°，焊縫背面采用陶瓷襯墊。

3.4.2管道對接

基坑內(nèi)短管對接在可移動底座上進行。對口使用專用的管道對口鏈鉗，管道錯邊通過調(diào)整對口鉗上的液壓千斤頂和螺旋絲杠進行修正，嚴禁強力組對焊口，嚴禁用大錘捶擊等辦法對口，更不允許用火焰烤等熱膨脹法對口。鋼管組對前將焊口表面用磨光機打磨干凈，不得有銹蝕、油漬及其他污跡，坡口及焊口內(nèi)外清理范圍不小于10mm。

3.4.3焊接施工

焊接之前反面用陶瓷襯墊貼好，焊接作業(yè)采用擺動焊接方式，采用單絲焊多道焊進行焊接作業(yè)，焊接后成鋸齒形，焊接清理和層間清理采用砂輪及鋼絲刷打磨，導(dǎo)電嘴至工件距離15-20mm，并使用藥皮錘進行去皮錘擊。

3.4.4焊接質(zhì)量檢測

現(xiàn)場鑲接施工時的焊縫在焊接結(jié)束后采用超聲波檢測，焊接質(zhì)量檢測項目如下：

（1）所有焊接按照GB50268的規(guī)定進行外觀檢查：焊縫和熱影響區(qū)表面不得有裂紋、氣孔、斷弧、弧坑和灰渣等缺陷；表面要光順、均勻、焊道與母體應(yīng)平緩過度。

2mm，不允許未滿焊。

（3）現(xiàn)場焊接的對接焊縫按照20%的超聲探傷檢驗。當采用超聲波檢測時焊縫質(zhì)量不得低于GB/T11345-89B級中的Ⅱ級的規(guī)定；探傷前應(yīng)做距離-波幅曲線。

4.結(jié)語

通過本工程的施工，總結(jié)出在基坑中鑲接大口徑鋼管時應(yīng)注意以下事項：

（1）坑內(nèi)短管及彎頭的加工應(yīng)嚴格按照現(xiàn)場實測實量數(shù)據(jù)進行。由于頂管施工存在的軸線及高程誤差影響，在短管及彎頭加工前必須對坑內(nèi)兩端已完工頂管段的預(yù)留長度、軸線和高差進行實測實量，以確定鑲接管的坡度、每段長度及彎頭的角度。

（2）坑內(nèi)管道拼接施工應(yīng)從管道一端向另一端順序進行，管道拼接的最后一環(huán)宜為直管，在拼接最后一環(huán)前應(yīng)逐步消除坡度和軸線偏差。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，最后一環(huán)短管可放長部分余量（約50～100mm）以便糾偏。

（3）拼接過程中各段短管下部均應(yīng)設(shè)置臨時支墩。管道定位后先暫時固定，全部組對完成后再同時焊接，避免應(yīng)力集中。

（4）管節(jié)組對拼接施工時應(yīng)注意縱、環(huán)向焊縫的位置應(yīng)滿足《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268的規(guī)定，且管道任何部位不得有“十”字形焊縫。尤其是施工中必須鑲接長度較短的直管（俗稱“金戒指”）時必須確保環(huán)向焊縫的間距，本工程中采用不小于1000mm的長度。

參考文獻：

馮一輝，王康，王劍鋒.長距離大口徑鋼頂管施工關(guān)鍵技術(shù)[J].中國市政工程，2010（3）：41-43.endprint