熱力管網(wǎng)工程施工及其質(zhì)量控制

劉海洋

（上海眾深科技股份有限公司，上海 201802）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，人們對提高生活水平的需求也隨之提升，大型的集中供熱熱力管網(wǎng)工程項目的建設(shè)也得以在全國各地大力興建。熱力管網(wǎng)工程項目對改善城市環(huán)境和大氣質(zhì)量有非常重要的作用，同時對實現(xiàn)國家節(jié)能減排目標(biāo)、維護社會和諧和可持續(xù)發(fā)展都有著重要的戰(zhàn)略意義和長遠的積極影響。本文通過對熱力管網(wǎng)的施工工藝流程、施工質(zhì)量進行深入探究，根據(jù)每個熱力管網(wǎng)工程項目網(wǎng)線長、管網(wǎng)雜、施工環(huán)境特殊、施工過程復(fù)雜的具體特點，采取科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕すに嚭颓袑嵱行У氖┕べ|(zhì)量管控措施，并及時處理各種質(zhì)量問題和質(zhì)量隱患，可以充分保證熱力管網(wǎng)工程的施工質(zhì)量，同時滿足熱力管網(wǎng)的社會經(jīng)濟效益和整體安全需求，促進城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速健康發(fā)展。

1 熱力管網(wǎng)工程的施工工藝流程

熱力管網(wǎng)工程的施工工藝流程主要包括以下各階段：

施工前的準(zhǔn)備工作，施工區(qū)域的測量定位、測量放線，管道線路的土方開挖，材料（包括管道材料、鋼筋材料、混凝土、管配件等）驗收，管道底部的鋪砂夯實、支模架模施工，管道支墩（管樁）施工，管道等材料除銹，鋼結(jié)構(gòu)桁架施工，管道組對焊接及焊接質(zhì)量檢查，管道對接焊接接頭無損檢測，架空管道和埋地管道的安裝，管道連接處的保溫處理，管道溝槽、基坑回填，管道系統(tǒng)的強度及密封試驗，管道系統(tǒng)的清洗吹掃，管道系統(tǒng)的調(diào)試運行，工程的竣工驗收[1]。

2 熱力管網(wǎng)工程施工及質(zhì)量管控

2.1 測量放線和土方開挖

測量放線由施工項目技術(shù)負(fù)責(zé)人主持，管道技術(shù)人員負(fù)責(zé)測量，施工班組組長參與，施工監(jiān)理旁站見證。測量放線必須放出線路的軸線和施工作業(yè)帶邊界線。在線路軸線（或管道溝槽開挖邊線）和施工作業(yè)帶邊界線上加設(shè)百米樁，并在樁間拉線或撒白灰線。

測量儀器必須經(jīng)法定計量部門校驗合格且在有效期內(nèi)使用。測量依據(jù)線路平面、設(shè)計控制樁、水準(zhǔn)標(biāo)樁進行測量放線，采用GPS定位，全站儀進行測量，測量放線中應(yīng)對測量控制樁進行全過程保護。測量放線須以設(shè)計控制樁或其副樁為依據(jù)，不得擅自改變線路的位置。

土方的開挖應(yīng)采用挖掘機開挖，人工清底的方式進行施工。無論是架空管道的支墩基坑，還是埋地管道的土方開挖施工效率都應(yīng)高效可行，開挖過程中，應(yīng)對土質(zhì)的情況、地下水位、標(biāo)高等的變化隨時檢查，并做好記錄，嚴(yán)禁超挖、盲目操作[2]。

2.2 管道底部鋪砂和管道材料檢驗與驗收

管道基坑與溝槽開挖完畢且隱蔽驗收合格后，按設(shè)計要求敷設(shè)混凝土墊層，以防涂層受擾動。

從此階段開始，管網(wǎng)施工材料將持續(xù)進場，應(yīng)及時向施工監(jiān)理進行施工材料進場報驗工作，工程材料/設(shè)備/構(gòu)配件清單和相應(yīng)的質(zhì)量證明文件、合格證、試驗報告等文件應(yīng)作為附件同報驗表一起提交。嚴(yán)格控制管道材料、焊接材料、鋼結(jié)構(gòu)材料、混凝土材料等材料的質(zhì)量，對整個管道的施工質(zhì)量將起著決定性作用。

2.3 管道鋪設(shè)安裝

管道的鋪設(shè)安裝一般有架空管道安裝和埋地管道安裝，施工現(xiàn)場一般配備兩臺或兩臺以上起吊設(shè)備設(shè)施。

在便于現(xiàn)場安裝、運輸、無損檢測及促進施工進度的前提下，管道鋪設(shè)施工一般會采用管道地面預(yù)制的施工方案。管道的預(yù)制應(yīng)有預(yù)制方案，包括預(yù)制范圍、預(yù)制深度、預(yù)制工藝及質(zhì)量要求等內(nèi)容。管道的預(yù)制應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場審查確認(rèn)的設(shè)計單線圖或依據(jù)管道平、剖面圖繪制的單線圖進行；單線圖上應(yīng)標(biāo)注管線編號、焊接接頭編號、現(xiàn)場組焊位置等。

2.3.1 架空管道安裝

管道安裝前進行內(nèi)部清理，管內(nèi)不得遺留任何雜物，必要時管道兩端應(yīng)設(shè)置臨時堵帽。吊裝前，再次確認(rèn)管道內(nèi)清潔度、管道路線以及管樁位置，確認(rèn)合格后方可吊裝。

管道水平段的坡度方向與坡度應(yīng)符合設(shè)計要求。若設(shè)計無具體要求時，對管道坡度方向的確定，以便于疏、放水和排放空氣為原則。在有坡度方向的管道上安裝水平位置的補償器時，補償器兩邊管段應(yīng)保持水平，中間管段應(yīng)與管道坡度方向一致。

管道空中對接時，應(yīng)嚴(yán)禁強力（強拉、強推、強扭、強頂）組對。如需調(diào)整安裝工序，應(yīng)嚴(yán)格按施工方案和專項方案的相關(guān)要求進行。

管道吊裝時，應(yīng)由持證起重指揮工一人指揮，由司索工負(fù)責(zé)綁扎鋼絲繩。管道就位時不得碰撞管道支墩（或管）和已安裝好的管道。

2.3.2 埋地管道安裝

安裝前施工監(jiān)理應(yīng)按施工圖紙對管道溝槽的深度、坡度、底部設(shè)計要求進行再次確認(rèn)，確定管線范圍內(nèi)及施工用地內(nèi)所有障礙物，并做出標(biāo)記。

施工過程中，不應(yīng)對預(yù)制管道的保溫層和外防腐結(jié)構(gòu)造成破壞。各種準(zhǔn)備工作做好以后，用吊車將管道吊入作業(yè)坑，放置在支架上并找正。找正過程中，對接接頭應(yīng)杜絕十字焊接接頭的出現(xiàn)，相鄰縱向焊接接頭的間距應(yīng)不低于100mm，管道內(nèi)壁盡量齊平，內(nèi)壁錯邊量和對口間隙應(yīng)符合焊接工藝要求；不等厚的管道對接接頭應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)和圖紙要求對坡口作過渡修磨；找正完成后由專業(yè)焊接人員對接焊接接頭點焊固定。

施工監(jiān)理應(yīng)旁站見證管道安裝的全過程，檢查確認(rèn)管道安裝位置、對接接頭相關(guān)尺寸等內(nèi)容，并及時叫停違反施工工藝、質(zhì)量要求、安全施工的行為。

2.4 管道焊接

管道對接接頭的焊接應(yīng)采用全焊透的焊接結(jié)構(gòu)，焊接前應(yīng)按圖紙和規(guī)范要求編制PQR和WPS文件，管道的焊接應(yīng)嚴(yán)格按照WPS執(zhí)行。焊接人員應(yīng)具有相應(yīng)的資質(zhì)，施工現(xiàn)場應(yīng)配有符合要求的固定焊條庫或流動焊條庫，每批焊材入場時都必須向施工監(jiān)理報驗，確認(rèn)后方可使用。

管道對接焊接接頭焊接前，首先應(yīng)徹底清理焊接接頭坡口及坡口兩側(cè)10mm（氣體保護焊兩側(cè)20mm）的范圍內(nèi)的母材表面，將水、浮銹、污漬、油污、積渣和其他有害雜質(zhì)清理干凈，直至露出金屬光澤。

焊接過程中，應(yīng)盡量在坡口上或引弧板上起弧，禁止在管道母材上引弧。每道焊接接頭應(yīng)一次連續(xù)施焊完成，多層焊每層焊接后，應(yīng)及時進行層間清理，并進行外觀檢查，消缺后方可進行下一層焊接；焊接完成后，應(yīng)及時清理焊接接頭表面，自檢完成后在離接頭20～50mm處標(biāo)出管線號、焊縫編號及焊工代號。

2.5 焊接接頭質(zhì)量檢查與無損檢測

焊接接頭的外觀質(zhì)量檢查應(yīng)由焊工先自檢，施工單位質(zhì)檢人員進行100%復(fù)檢，檢查合格后，報施工監(jiān)理檢查確認(rèn)；對于隱蔽工程的焊接接頭要隨工程進度提前做好報驗工作。焊接接頭的外觀成型應(yīng)良好，并與母材平滑過渡；對接接頭寬度以蓋過坡口邊緣2mm為宜，表面不得低于母材表面，余高應(yīng)符合圖紙要求；表面不允許有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在；焊接接頭的咬邊深度不得大于0.5mm，連續(xù)長度不應(yīng)超過100mm，且焊縫兩側(cè)咬邊總長度不得超過該焊縫長度的10%。焊縫表面凹陷深度不得大于0.5mm，且每套焊縫凹陷長度不得超過該焊縫長度的10%。

焊接接頭的外觀質(zhì)量檢驗合格后，應(yīng)按圖紙和標(biāo)準(zhǔn)要求對其進行無損檢測。焊接接頭的無損檢測工作是熱力管道工程施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是保證熱力管道焊接接頭質(zhì)量的必要手段。無損檢測單位應(yīng)有國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的相應(yīng)資質(zhì)，并應(yīng)有相應(yīng)的專業(yè)檢測經(jīng)驗，檢測人員也應(yīng)具備國家專業(yè)資格證書。管道焊接接頭的無損檢測方式一般有超聲波和射線兩種方法，這兩種方式進行焊接接頭的無損檢測合格時方可認(rèn)為無損檢驗合格。無損檢測的合格標(biāo)準(zhǔn)和合格級別應(yīng)符合經(jīng)確認(rèn)的設(shè)計圖紙和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

焊接接頭的返修工作應(yīng)由相應(yīng)合格項目且技術(shù)水平高的焊工執(zhí)行，返修前應(yīng)分析缺陷性質(zhì)、缺陷的長度和寬度，確認(rèn)缺陷的部位。清除缺陷方法，采用砂輪機磨削。缺陷清除后，應(yīng)對返修部位坡口進行適當(dāng)?shù)男弈?。返修的焊接工藝?yīng)與正式焊接的相同。焊縫返修后應(yīng)進行表面質(zhì)量檢查及100%的無損檢測，檢測數(shù)量不計在規(guī)定檢驗數(shù)。

在管道安裝完成后，整個管道系統(tǒng)還應(yīng)分別進行強度和泄漏試驗，再次驗證檢查焊接接頭的質(zhì)量，最終保證整個管道系統(tǒng)無泄漏現(xiàn)象。

2.6 管道接口處的保溫和管道溝槽的回填

管道保溫施工質(zhì)量檢查主要體現(xiàn)在對保溫材料的檢查上。目前市場上保溫材料種類繁多，性能各異，必然魚龍混雜，所以對保溫材料質(zhì)量文件及具有檢測資質(zhì)的檢測單位出具的檢測報告的審查是保溫材料質(zhì)量檢查的重要手段，也是保證管道施工質(zhì)量的基本保證。另外，保溫層厚度也應(yīng)符合設(shè)計要求，保溫殼連接處應(yīng)黏結(jié)牢固，保護層搭接長度應(yīng)符合設(shè)計要求。

基礎(chǔ)施工完畢并經(jīng)檢驗合格后方可進行土方回填，回填料須符合設(shè)計和規(guī)范的要求，土方回填采用符合規(guī)范要求的黏土，不得使用淤泥、耕土、軟土且土料中有機質(zhì)含量不得超過5%?；靥钋皯?yīng)排除積水，清除虛土和建筑垃圾。

回填采用分層夯實，每層300mm，壓實系數(shù)不小于0.94，基礎(chǔ)的兩側(cè)要求對稱同時回填分層夯實。雨天不宜進行回填施工，必須回填時，應(yīng)分段盡快完成，且宜采用砂土、石屑等填料，周圍應(yīng)有防雨和排水措施。

3 案例實踐

3.1 項目概況

本工程位于常德經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。供熱管網(wǎng)主要以湖南華電常德電廠2×660MW國產(chǎn)超臨界凝汽式燃煤發(fā)電機組為熱源，廠內(nèi)汽輪機四段抽汽改造后經(jīng)過減溫減壓對外供應(yīng)1.0MPa/210℃過熱蒸汽。管網(wǎng)自湖南華電常德電廠北側(cè)出線，以DN600為主管沿電廠取水管道架空敷設(shè)至明建水渠后，分別東、西、北向分支為開發(fā)區(qū)熱網(wǎng)用戶供熱，管道全長3.3km。

3.2 保證供熱管網(wǎng)工程的質(zhì)量措施

3.2.1 工程“開挖施工”質(zhì)量控制

本工程施工管線較長，柱基分布范圍廣，基本上分布在渠邊、道旁，地下水位較高，且常德高新區(qū)淺、中、深土層均為粉末狀粉土，顆粒小，易滑流，持力強度小。

監(jiān)理項目部要求施工方編制土方開挖專項施工方案，并上報審批。在挖土過程中，嚴(yán)格按照專項施工方案施工，隨時檢查土質(zhì)、地下水位等的變化情況，出現(xiàn)異常應(yīng)及時聯(lián)系相關(guān)方。碰到暗浜，及時將淤泥清除，換填粗砂并分層夯實；遇到淺層潛水時，采用積水坑明排水?；赘⊥另毴客诔?，挖至標(biāo)高的基底土嚴(yán)禁擾動。

管線跨三崗渠南側(cè)時，由于回填土較高，且支墩距離水線較近，造成混凝土支墩基礎(chǔ)開挖困難，項目及時向監(jiān)理方、設(shè)計方匯報，得到設(shè)計變更，保證了工程開挖按原進度進行。

3.2.2 “過路段施工”質(zhì)量控制

根據(jù)施工合同要求穿越桃林路的直埋蒸汽管道為鋼套鋼直埋預(yù)制保溫管（套管規(guī)格為中1020×12），施工方采用頂管方式安裝，頂管長度約36m，放坡不小于0.002。頂管作業(yè)前，監(jiān)理項目部要求施工方編制頂管施工專項方案，頂管施工嚴(yán)格按方案進行。同時組織現(xiàn)場施工測量和放線工作，確定管線范圍內(nèi)及施工用地內(nèi)所有障礙物，并標(biāo)記。

頂管作業(yè)時將地面的管道中心樁引入工作坑的側(cè)壁上和支撐上，作為頂管中心的測量基線；將地面上的臨時準(zhǔn)點引入工作坑底不易碰撞的地方，作為頂管高程測量的臨時水準(zhǔn)點。用測量儀器隨頂隨測，以保證穿越精度，要求軸向偏差不超過頂進長度的1.5%。頂管作業(yè)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中途停止。

3.2.3 熱力管道“架空敷設(shè)”質(zhì)量控制

本工程架空管道的安裝是用吊車將蒸汽管道吊裝到管樁、支墩和桁架上，項目上采取嚴(yán)格控制管道支架的安裝精度來提高管道的安裝質(zhì)量。

嚴(yán)格按照設(shè)計提供的位置安裝管道支架，其位置坐標(biāo)誤差不得大于10mm，標(biāo)高不宜有正偏差，負(fù)偏差不得大于10mm。

按設(shè)計要求調(diào)整熱力管道彈簧支架的安裝高度，同時作好記錄，安裝高度與彈簧的工作高度均應(yīng)滿足圖紙要求。彈簧支架的固定件應(yīng)到系統(tǒng)投用前再拆除。

在兩個膨脹節(jié)之間設(shè)置的支架應(yīng)同時滿足固定支架緊固無位移、滑動支架自由滑動的設(shè)計要求。

3.2.4 熱力管道“焊接”質(zhì)量控制

本工程熱力管道采用的是Q235B碳鋼管，管道直徑從DN57到DN600不等，以DN630為主。采用氬弧焊打底，手工蓋面的焊接方法，焊接接頭進行100%RT檢測。由于氬弧焊的熱影響區(qū)域大，常常會造成砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊等缺點；手工電弧焊對焊接參數(shù)和焊接人員操作技能及經(jīng)驗要求較高，且勞動強度大、條件差。針對這些因素，結(jié)合工期需要，監(jiān)理項目部要求施工方采取如下控制要點，以確保管道焊質(zhì)量：

（1）按圖紙、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合本工程具體要求，編制科學(xué)合理的PQR和WPS文件，上報監(jiān)理項目部審核，并嚴(yán)格按批復(fù)后的WPS文件施工。

（2）選擇技術(shù)嫻熟、經(jīng)驗豐富、有合格項的持證焊工嚴(yán)格按WPS文件要求進行焊接作業(yè)，并合理安排作業(yè)計劃，避免出現(xiàn)疲勞作業(yè)帶來的質(zhì)量問題。

（3）焊接工程師經(jīng)?，F(xiàn)場指導(dǎo)焊工的焊接作業(yè)，氬弧焊盡量采用低線能量，以降低熱影響帶來的焊接缺陷；質(zhì)檢人員應(yīng)隨時巡檢，檢查焊接工藝紀(jì)律的執(zhí)行情況。

（4）采取防風(fēng)防雨、及時抽排施焊區(qū)域的積水、設(shè)置烘干設(shè)施保持焊接坡口干燥等多種措施，以保證焊接環(huán)境滿足WPS文件的要求。

（5）焊材的保管、烘干、領(lǐng)用、回收需嚴(yán)格按《壓力管道質(zhì)量手冊》中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（6）加強焊接接頭外觀質(zhì)量的檢查和無損檢測，及時處理焊接缺陷。

3.3 工程驗收

工程竣工驗收之前，監(jiān)理項目部總監(jiān)理工程師審查施工單位的竣工申請，并組織工程竣工預(yù)驗收，組織編寫工程質(zhì)量評估報告。詳細(xì)說明工程質(zhì)量驗收情況，并對工程質(zhì)量問題及其處理情況進行了闡述；在所發(fā)現(xiàn)問題均得有效處理后，包括供熱管道基礎(chǔ)（土建）分部工程、管道安裝分部工程、管道防腐保溫分部工程、熱控防電分部工程等工程運行良好，施工質(zhì)量全部合格，工程檔案資料符合圖紙及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)要求，最終得出預(yù)驗收合格的結(jié)論。

4 結(jié)論

綜上所述，一個科學(xué)合理、便于實際操作的熱力管網(wǎng)工程施工工藝，加上監(jiān)理單位嚴(yán)格履行“三控兩管一協(xié)調(diào)及安全監(jiān)理”的各項職能，對工程質(zhì)量全過程管控，從而積極有效地解決管網(wǎng)施工過程中的各種技術(shù)質(zhì)量問題，不僅提高了工程施工的準(zhǔn)確性和效率，使整個工程得以圓滿完成，并最終決定熱力管網(wǎng)工程能夠高質(zhì)量運行，這對改善人居環(huán)境，提高生活質(zhì)量，節(jié)約能源，促進現(xiàn)代化城市的快速健康發(fā)展，以及對城市的經(jīng)濟社會發(fā)展都具有長遠的積極影響。