談鋼桁架橋內(nèi)大口徑供熱管道的安裝工藝

許 峰

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

古交興能電廠至太原供熱主管線及中繼能源站工程主管線總長(zhǎng)度37.8 km,目的是解決太原市集中供熱熱源不足的問(wèn)題，采用長(zhǎng)距離輸送，該工程是太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司采用大溫差輸送技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“六源一網(wǎng)”，通過(guò)大熱網(wǎng)形成熱源統(tǒng)一調(diào)配和事故情況下互為備用的集中供熱太原模式的重點(diǎn)工程。其中2號(hào)泵站-1號(hào)隧道西口主管線工程，全線在古交汾河河谷內(nèi)穿行，總長(zhǎng)2.6 km，為保證河道行洪不受阻滯，設(shè)計(jì)采用鋼桁架高架橋方式，架空敷設(shè)供熱管道，其中鋼桁架橋有3段共1 280 m長(zhǎng)。

鋼桁架橋設(shè)計(jì)規(guī)格為12 m寬，5.8 m高，每一跨的長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土支架的布設(shè)情況從8 m～55 m不等，桁架橋中間為4 m寬檢修通道，兩側(cè)分別間隔20 m～30 m設(shè)一處門型支架，按上下兩層安裝供熱管道，上層為供水管，下層為回水管(見圖1)。太古供熱主管道采用4根DN1 400材質(zhì)為L(zhǎng)290M的大口徑鋼管，每根長(zhǎng)度為12.5 m，鋼管在保溫管廠加工成保溫管，保溫層采用供水100 mm、回水80 mm厚聚氨酯，外護(hù)層采用2 mm厚鍍鋅鐵皮，成品保溫管外徑達(dá)到1 680 mm，每根管道重約9.2 t。因鋼桁架橋距離地面十幾米高，桁架內(nèi)部只有4 m寬路面作為操作空間，4根大口徑管道上下兩層安裝，在這樣的環(huán)境里變得非常困難。

1 鋼桁架橋內(nèi)管道安裝工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鋼桁架橋內(nèi)各門架準(zhǔn)確間距→根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)電腦模擬每根管道上支座的位置并編號(hào)→生產(chǎn)保溫管→保溫管運(yùn)輸→保溫管現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位→管道組對(duì)→支座調(diào)整→探傷、保溫。

2 操作要點(diǎn)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鋼桁架橋內(nèi)各門架準(zhǔn)確間距

混凝土高支架施工完畢后進(jìn)行鋼桁架橋的安裝，鋼桁架橋安裝完成后開始進(jìn)行供熱管道的安裝。因?yàn)槭┕み^(guò)程中存在誤差，首先要對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)尺寸(主要是門型支架平臺(tái)中心位置及標(biāo)高)進(jìn)行復(fù)合，檢查工藝安裝圖紙是否存在誤差。

2.2 根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)電腦模擬每根管道上支座的位置并編號(hào)

因?yàn)楸毓芘c門型支架的連接采用絕熱支座，而絕熱支座是在保溫管廠管道保溫前就提前焊接在鋼管上，然后進(jìn)行一體發(fā)泡，那么就需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的門型支架的實(shí)際位置，在電腦上進(jìn)行模擬，確定各管道、管件接口位置、焊接角度、每根帶支座的管道支座設(shè)置位置等，并將管節(jié)布置模擬圖發(fā)于設(shè)計(jì)院，由設(shè)計(jì)人員確定是否滿足規(guī)范可行。

設(shè)計(jì)院確定無(wú)誤后，給所有帶支座的管道做好編號(hào)，并標(biāo)注每一根管道上支座的具體安裝尺寸，對(duì)帶有支座的管道進(jìn)行計(jì)劃匯總提報(bào)，并與保溫管廠前期做好溝通，保證出場(chǎng)的管道編號(hào)及支座安裝尺寸與電腦模擬一致，這樣根據(jù)電腦模擬的編號(hào)順序進(jìn)行管道安裝，可以減少調(diào)整短節(jié)的數(shù)量，同時(shí)減少焊口數(shù)量，方便施工。

2.3 保溫管運(yùn)輸

管道由廠家直接運(yùn)輸送至施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中采用弧形管托支墊，管托與管道外皮再墊膠墊，并對(duì)管道做好固定，防止與運(yùn)輸車輛的車廂等部位發(fā)生碰撞而損傷鍍鋅鐵皮外護(hù)。保溫管到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，負(fù)責(zé)接收材料的人員根據(jù)保溫管上噴涂的編號(hào)與前期的電腦模擬圖，確定該根管道的安裝位置，將其就近卸車。

2.4 保溫管現(xiàn)場(chǎng)吊裝就位

管道從現(xiàn)場(chǎng)的卸貨地點(diǎn)至桁架橋上的安裝位置，一般要經(jīng)歷豎向運(yùn)輸(上管)、檢修便道上倒管運(yùn)輸和橫向運(yùn)輸三個(gè)過(guò)程，選用合適的吊裝運(yùn)輸機(jī)械和運(yùn)輸方式，有效提高運(yùn)輸效率。桁架內(nèi)管道及管件需要首先從桁梁上預(yù)留的吊裝孔吊入，最大吊裝高度達(dá)23 m，放置在檢修道路上。吊裝孔在每個(gè)連續(xù)的桁梁段至少設(shè)置一處，如工作面多于兩處時(shí)，再增設(shè)吊裝孔和相應(yīng)的豎向吊裝機(jī)械(見圖2)。

由停放在檢修道路上的兩臺(tái)10 t叉車聯(lián)合抬運(yùn)，可以向前后兩個(gè)方向運(yùn)輸管道(倒管)，滿足兩個(gè)工作面安裝所需。

由于鋼桁梁內(nèi)設(shè)計(jì)的門型支架間距一般為25 m，單根標(biāo)準(zhǔn)管道長(zhǎng)12.5 m，管道需從門架內(nèi)穿入后方可組對(duì)，可在鋼桁架上層橫梁搭設(shè)工字鋼軌道，使用倒鏈橫向移動(dòng)(見圖3)，有條件的地方也可直接使用吊車將管道就位。

2.5 管道及管件組對(duì)

2.5.1管道及管件的布置

桁架橋上的標(biāo)準(zhǔn)管道長(zhǎng)度12.5 m，桁架橋上的門架間距為20 m～30 m不等，正常情況下每根管道在1跨桁梁內(nèi)設(shè)有兩道焊縫。在門架內(nèi)穿入的管道為帶支座的管道，門架之間的管道為不帶支座的標(biāo)準(zhǔn)管。但遇到固定節(jié)和補(bǔ)償器等各種管件時(shí)，需按管件長(zhǎng)度和門架支座間距增加一處短管，此時(shí)要充分考慮各類管件在整個(gè)管線中的布置。施工前利用電腦CAD模擬管道布置，提前繪制管節(jié)圖并與廠家溝通，定制保溫管道的支座的非標(biāo)準(zhǔn)安裝位置。同時(shí)由于左右兩側(cè)管道線路的曲線半徑和弧長(zhǎng)不同，但彎管長(zhǎng)度是標(biāo)準(zhǔn)尺寸，因此需按照曲線內(nèi)外側(cè)尺寸差異分別確定短管的配管長(zhǎng)度。

2.5.2管道對(duì)接死口

管線在施工中如工期緊張，可在多區(qū)段平行施工但對(duì)死口數(shù)量會(huì)增加，結(jié)果是每?jī)蓚€(gè)相鄰工作面就出現(xiàn)一處對(duì)死口的情況。由于氣溫的高差問(wèn)題管道在施工中熱脹冷縮焊縫寬度變化不定，在施工中需對(duì)相鄰幾天溫度下管道的伸長(zhǎng)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，管道多長(zhǎng)、伸長(zhǎng)量多少、管壁多厚等；根據(jù)伸長(zhǎng)量情況選擇適當(dāng)?shù)臏囟认铝?將伸長(zhǎng)量考慮進(jìn)去)；需注意在每處死口施工前必須預(yù)留兩根管、三道口用來(lái)調(diào)整死口前后的位置。

2.5.3轉(zhuǎn)彎段安裝

轉(zhuǎn)彎段施工中會(huì)出現(xiàn)彎管放置不水平，使得管道平面曲線變?yōu)榱丝臻g曲線，即管道發(fā)生了豎直面的扭轉(zhuǎn)。這種情況可能導(dǎo)致管道正式運(yùn)行中因支座約束力不夠，而產(chǎn)生過(guò)大的位移，甚至發(fā)生安全事故，一旦出現(xiàn)必須堅(jiān)決返工。

要提前預(yù)防此類問(wèn)題的發(fā)生，主要采取以下幾個(gè)措施：一是抓好管材彎曲平面的辨認(rèn)，協(xié)調(diào)彎管廠家在出廠前將管口內(nèi)壁做好標(biāo)記，準(zhǔn)確標(biāo)明水平直徑(即3點(diǎn)和9點(diǎn)方向)的位置，如不提前標(biāo)明，等管道運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)法確認(rèn)管道的彎曲平面，很難保證管道彎曲平面位于水平位置。二是不宜組織彎管段的獨(dú)立組對(duì)，在彎管前方最好先安裝3根～5根標(biāo)準(zhǔn)直管，并使直管的支座與安裝面穩(wěn)定密貼，利用直管的重量和穩(wěn)定來(lái)防止彎管安裝后發(fā)生扭

轉(zhuǎn)。三是每根彎管組對(duì)后，用弧形臨時(shí)管托固定，防止吊車松鉤后，彎管因自重發(fā)生扭轉(zhuǎn)，直到第三根彎管后再安裝2根～3根標(biāo)準(zhǔn)直管，方可撤掉弧形臨時(shí)管托。

2.5.4管道縱坡彎折角度超標(biāo)的解決

施工中管道縱坡設(shè)計(jì)最大坡度為3%，設(shè)計(jì)允許的折點(diǎn)為小于1°?？v斷面不設(shè)彎管，縱坡變坡點(diǎn)，直接以管道修口實(shí)現(xiàn)。如發(fā)生折點(diǎn)施工時(shí)管道彎折角度超限，該處折點(diǎn)在今后正式運(yùn)行中應(yīng)力較大，為確保安全該折點(diǎn)需做返工處理。將相鄰下坡的方向增加兩個(gè)短管，代替原有的一根整管，并將相鄰增加的兩個(gè)焊口按0.5°折角處理。

防止類似問(wèn)題的措施，施工前需認(rèn)真組織圖紙會(huì)審，逐一復(fù)核平面和縱斷面的彎折點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)超限的問(wèn)題，及時(shí)反饋設(shè)計(jì)進(jìn)行變更。

2.5.5安全防護(hù)措施

桁架橋距地面最大距離23 m，鋼桁架橋內(nèi)只有4 m寬檢修通道，高空有限空間進(jìn)行安裝作業(yè)必須做好安全防護(hù)措施。在每道焊口下方用厚木板鋪設(shè)5 m見方的施工平臺(tái)，其余位置掛設(shè)防墜網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)所有操作人員佩戴安全帽，系安全帶。另外因現(xiàn)場(chǎng)吊車、叉車使用數(shù)量較大，需要制定機(jī)械作業(yè)專項(xiàng)方案。

2.6 支座調(diào)整

因?yàn)楣峁芫€的設(shè)計(jì)有一定的坡度,而門型支架是水平安裝的，這就導(dǎo)致管線安裝完成后，和鋼管焊接一體的管道支座與門型支架的接觸面沿管道軸向存在一側(cè)緊貼，另一側(cè)翹起的情況，為保證后期的安全運(yùn)行，需要對(duì)這些縫隙用楔鐵進(jìn)行填充，保證其緊密接觸，均勻受力。

2.7 探傷、保溫

在管線焊接完成后對(duì)所有焊縫100%進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)，檢測(cè)合格后進(jìn)行防腐保溫處理，接口同樣使用鍍鋅鐵皮外護(hù)。

3 鋼桁架橋內(nèi)管道安裝工藝的優(yōu)點(diǎn)

1)靈活性強(qiáng)：可根據(jù)不同作業(yè)環(huán)境靈活采用汽車吊和叉車進(jìn)行管道的對(duì)位。

2)通用性強(qiáng)：不僅適合桁架內(nèi)管道的安裝，同時(shí)適合桁架內(nèi)補(bǔ)償器、固定節(jié)、三通、閥門等管件的安裝。

3)質(zhì)量好控制：解決了高空作業(yè)人員的施工平臺(tái)，變高空作業(yè)為正常作業(yè)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和工程質(zhì)量均能達(dá)到驗(yàn)收規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

[1] 程啟令.室外供熱管道安裝質(zhì)量管理[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2005(10):33-34.

[2] 蔡其全.淺析管道施工中的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)科技信息，2010(24)：90-91.