市政排水管道熱收縮套連接技術(shù)研究

劉夢秋，赫俊嶺

(中國水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

0 引言

市政排水管網(wǎng)工程是城市建設(shè)的一項基礎(chǔ)性工程。市政排水管網(wǎng)施工的關(guān)鍵工序為管道連接，管道接口漏水是市政排水管網(wǎng)工程的質(zhì)量通病。因此，如何在管道連接施工時快速地達(dá)到施工質(zhì)量要求成為關(guān)鍵。目前HDPE鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管、DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管等塑料管材接口采用熱收縮套連接，接口施工質(zhì)量控制難度大，經(jīng)常因閉水試驗時管道接口存在滲漏現(xiàn)象，需要多次返工處理[1]。根據(jù)以往經(jīng)驗，管道焊接可以分為溝槽上部焊接和溝槽內(nèi)焊接，在溝槽上部焊接操作時，因為井段長度一般在30m～50m，整體下管非常不便，且下管過程中接頭位置極易損壞，所以只能選擇溝槽內(nèi)焊接。根據(jù)規(guī)范要求溝槽底寬及坡比開挖溝槽，焊接管道時擠塑焊槍和噴火槍操作空間不足，且管底無法進(jìn)行焊接，很難保證施工質(zhì)量。如何提高熱收縮套焊接質(zhì)量，是市政排水管道施工中急需解決的問題。

1 工藝原理

管道焊接采用自研的托輥裝置確保管口對齊，管口一周焊接均勻。具體分為兩種情況：第一種管徑DN400及以下鋼帶增強管質(zhì)量較輕，在每節(jié)管道兩端各放置一個托輥，管道焊接時，管道可在托輥上360°旋轉(zhuǎn)，擠塑焊槍焊接管道和噴火槍烘烤熱收縮套時，可在上部對管道360°方位均勻、方便地焊接，保證焊接質(zhì)量[2]。第二種管徑在DN400以上鋼帶增強管、DREC管等重型管道，在每節(jié)管道兩端各放置一個可升降托輥裝置，管道焊接時，可通過調(diào)節(jié)托輥裝置的千斤頂精確調(diào)節(jié)管口進(jìn)行對齊，管道可在托輥上360°旋轉(zhuǎn)，擠塑焊槍焊接管道和噴火槍烘烤熱收縮套時，可在上部對管道360°均勻、方便地焊接，保證焊接質(zhì)量[3]。

2 管道接口連接質(zhì)量控制

2.1 施工準(zhǔn)備

管道接口連接前，溝槽已按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行開挖，地基承載力檢測合格，溝槽經(jīng)參建五方共同驗收合格并在溝槽隱蔽驗收記錄文件上簽章，15cm厚管道砂基礎(chǔ)已按照設(shè)計圖紙鋪設(shè)，壓實度檢測合格，平整度等經(jīng)監(jiān)理工程師驗收合格，同意進(jìn)入下一工序施工。

2.2 管道接口連接工具選擇

為保證管道接口施工質(zhì)量，前期通過多種方案對不同性能的工具設(shè)備進(jìn)行試驗組合，如表1。

表1 管道連接工具配備

2.3 管道連接施工工藝

2.3.1 管材切割及預(yù)處理

根據(jù)檢查井間距離實際長度，在倉庫選取長度適宜的管材組合，并在加工區(qū)域完成管材接口切割及預(yù)處理工作。具體修正方法為用手提式切割機，在底部固定一塊木條控制切割機相對切割位置，具體木塊規(guī)格尺寸詳見圖1所示。切割方式沿鋼帶增強管管壁中部切割修正，待切割到同一軸線后進(jìn)行橫向切割，嚴(yán)禁超切，切割完成效果圖詳見圖2。切割完成后使用角磨機對管道接口1環(huán)輪廓范圍內(nèi)打磨，除去管道表面氧化保護層和切割過程中產(chǎn)生的毛面和廢渣，以便后期進(jìn)行管道橡膠連接。

圖1 切割機定位專用木塊

圖2 管道切割完成示意

2.3.2 管道入溝

DN400及以下鋼帶增強管等輕型管道在溝槽驗收合格并鋪上粗砂墊層后，先在溝槽內(nèi)放置管道安裝專用滾動支座(如圖3)，接頭處的兩條管道的端頭各放1個，兩條管道的尾部適當(dāng)位置各放1個(如圖4、圖5)，然后依次放入兩條管道，第一個熱縮接頭做好后，再放入第三條管道，進(jìn)行第二個熱縮接頭施工，依此類推，放入，連接第四、第五、第n條管道。

圖3 專用滾動托輥支座

圖4 專用滾動托輥支座布置示意

圖5 專用滾動托輥支座現(xiàn)場布置

DN400以上鋼帶增強管、DREC管等重型管道，連接方法同HDPE鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，由于DREC管道重量較重，區(qū)別在于采用自研的一種用于重型管道焊接作業(yè)中調(diào)節(jié)管口對齊的托輥裝置(如圖6)，該裝置配有一臺千斤頂，可調(diào)節(jié)管口上下高程精確對齊管口，有效避免管道錯口，詳見圖7。

圖6 可調(diào)節(jié)管口對齊的托輥裝置

圖7 重型管道對齊連接示意

2.3.3 管頭預(yù)對接

管道入溝并放到專用滾動支架上以后，采用預(yù)對接的方式檢查管頭對接情況，當(dāng)兩個管頭對接后最大間隙≥3mm時，應(yīng)對托輥基礎(chǔ)找平墊高，使管道中心線在同一軸上，調(diào)整后重新對接，直至對接間隙≤3mm為合格。

2.3.4 管頭對接固定

正式對接前，先將兩條管道退開，管口兩端熱縮套范圍內(nèi)管壁用抹布擦洗干凈、干燥，再將熱縮套套在任意一端管頭上，然后對接，用碼釘固定(如圖8)，碼釘間距10mm～20mm，以管頭固定牢靠為原則。

圖8 管道接口固定示意

2.3.5 擠塑焊槍焊接

焊接前，先將擠塑焊槍連接電源并打開開關(guān)進(jìn)行預(yù)熱8min左右。如果馬達(dá)很平順且喂料后內(nèi)部聲音消失，即是正常。當(dāng)擠出來的焊條比較稀時請將紅色旋鈕慢慢往下調(diào)至5刻度位置等上數(shù)分鐘后，再扣動電鉆開關(guān)(注意：電鉆擠出速度的調(diào)速器始終保持在5或6檔)，等擠出來的焊條形狀成“大蚯蚓”形狀即可焊接[4]。

擠塑焊槍焊接時，槍口緊貼著管道連接縫隙勻速前進(jìn)，直至完成整個焊縫焊接，焊接完成后，及時對結(jié)束部分留取的端頭使用工具去除，保持整體焊縫光滑和平整。

2.3.6 熱縮套連接

待擠塑焊槍施工完焊條冷卻到常溫后，使用毛巾將管道接口熱收縮套范圍內(nèi)灰塵、泥土等雜物清理干凈，再將熱收縮套對稱放置在管道接口處?？緹崾湛s套操作時，持槍操作人騎站于管道上并面向熱縮套，把液化氣烤槍調(diào)到適宜的火焰，先從管口連接處(熱縮套中腰)開始加熱，用噴槍火焰按對口環(huán)縫從上部環(huán)縫處向左右兩側(cè)加溫使熱縮套收縮，當(dāng)左右各120°范圍烤收縮后，轉(zhuǎn)動管道，邊轉(zhuǎn)邊烤，邊烤邊用手(戴手套)持軟布壓實，直到熱縮套中腰基本收縮到位，再均勻地向兩側(cè)環(huán)向分段對稱加熱收縮烘烤直至收縮套外側(cè)溢出黑色熱熔膠為止。

熱收縮套烘烤時，要經(jīng)常把烤槍向兩側(cè)管面和膠面加熱，來提高熱收縮質(zhì)量和熱收縮套與管道的結(jié)合質(zhì)量，保證熱收縮帶緊貼管壁，將空氣全部排出，熱熔膠從熱縮套兩側(cè)四周全部析出為合格，連接頭表面發(fā)出油光者為佳。嚴(yán)禁以“之”字走火方式烘烤熱縮套。

對于熱縮套邊沿，烘烤完之后及時用手持軟布壓實。壓實后檢查熱熔膠溢出情況，若溢出不全，及時用噴槍補修完整。

熱縮套施工完成后，待熱縮套表面溫度冷卻到常溫后，從邊緣側(cè)依次撤除托輥，管道按照設(shè)計軸線位置依次安放。

2.4 管道接口連接控制要點

(1)手持電鋸加裝木塊尺寸必須精確，在電鋸上安裝穩(wěn)固，位置正確。

(2)管道切割時，必須順著管道管壁中部穩(wěn)定切割，切割完成后管口邊順直，并使用角磨機將毛面及接口部分表面保護膜去除，再使用毛巾清理干凈。

(3)吊管下溝時必須采用尼龍帶捆鎖牢靠、捆扎點均勻平衡后慢慢移動下溝一次性找好位置放平擺好管道。

(4)管道口對接焊接前拼接縫隙必須小于3mm，保證接口連接后嚴(yán)密性，同步調(diào)整管道和托輥位置，保證連接管道中心在同一軸線上。

(5)擠塑焊槍焊接前，擠出焊條必須達(dá)到要求后才能焊接，即擠出焊條膠形狀為“大蚯蚓”且外觀光滑發(fā)亮。

(6)擠塑焊槍焊接完成后及時剔除最后收尾搭接的焊條膠凸塊，避免成型后對熱收縮帶造成擠壓破壞。

(7)熱收縮套烘烤時，烘烤溫度、路線、步驟等嚴(yán)格按照上述要求實施。

(8)熱收縮套烘烤過程必須邊烘烤，邊用手?jǐn)D壓，將熱收縮套內(nèi)空氣全部排除，直至烘烤完成后熱收縮套與管壁間沒有氣泡且外側(cè)邊緣全部溢出黑色膠。

(9)熱收縮套烘烤完成后，管道接口靜置10min，直至熱收縮套溫度降至常溫后，方可移除底部托輥。

(10)若熱收縮套烘烤過程中出現(xiàn)砂眼或輕微破損現(xiàn)象，直接剔除收縮套并重新布設(shè)新的熱收縮套進(jìn)行烘烤。

(11)管道在運輸過程中需平起平放，建議在安裝處一根一根連接，如施工條件不允許，需保證多根連接管道在搬運和安裝過程中在同一水平高度，以免接口處發(fā)生斷裂。

2.5 質(zhì)量驗收

(1)HDPE鋼帶增強管、DREC管、熱收縮套規(guī)格、尺寸、厚度等參數(shù)符合設(shè)計要求，出廠合格證、出廠報告、送貨單、檢測報告等齊全。

(2)內(nèi)外壁光滑、平整，無氣泡、無裂紋、無脫皮和嚴(yán)重的冷斑及明顯的痕紋、凹陷[3]。

(3)熱縮套和管壁連接密實可靠，無翹邊，熱收縮帶兩端四周有高熔點粘合劑溢出認(rèn)定合格。

(4)管道接口連接后，相鄰管身接口對接錯邊量大于管材壁厚的10%，且不大于3mm。

3 管道連接常見問題及應(yīng)對措施

3.1 管道切割常見問題及應(yīng)對措施

3.1.1 管道切割常見問題

管道切割常見問題主要為切割位置在管道脊背、切割線條扭曲不順直、未按照管道螺紋方向切割等。

3.1.2 應(yīng)對措施

管口切割錯誤的管道，重新使用手持電鋸按螺紋走向沿凹槽紋路中心線切割，切割時一定穩(wěn)定，切割到同一斷面時，再沿平行管道中心軸線方向切割，切割后使用擠塑膠遮蓋外露管道管材，防止腐蝕。

3.2 管口對接問題及應(yīng)對措施

3.2.1 管口對接常見問題

管口對接問題主要集中在管口縫隙過大、連接管道中心線未在同一軸線等。

3.2.2 應(yīng)對措施

(1)連接管道中心線未在同一軸線應(yīng)對措施

連接管道中心線未在同一軸線主要原因為下部托輥基礎(chǔ)未找平，處理措施為使用細(xì)砂等找平托輥基礎(chǔ)并夯實。在上部表面放置一塊完好平整的木板，上部再放置托輥，托輥放好后放上管道使用水平儀每5m檢測一次管道順直度或使用水準(zhǔn)儀檢測管道頂部不同位置高程，直至管道頂部線條與流水線平行。

(2)管口縫隙過大

管口縫隙過大原因主要為連接管道中心線未在同一軸線、管道接口未拼接嚴(yán)密。連接管道中心線未在同一軸線處理措施為上述方式；管道接口未拼接嚴(yán)密處理措施為管道拼接時，由2名工人配合將管道旋轉(zhuǎn)至接頭緊密搭接并將管道固定，1名工人負(fù)責(zé)使用碼釘槍將接頭逐一固定，最后使用擠塑焊槍打上黑色膠。

3.3 擠塑焊槍焊接常見問題及應(yīng)對措施

3.3.1 擠塑焊槍焊接常見問題

擠塑焊槍焊接常見問題為焊條膠與管道連接性差，焊接結(jié)束后未處理收尾焊條膠，導(dǎo)致熱收縮套破裂。

3.3.2 應(yīng)對措施

對擠塑焊槍操作工人進(jìn)行專項培訓(xùn)和考核，作業(yè)期間全程旁站監(jiān)督，編制擠塑焊槍作業(yè)指導(dǎo)書，明確擠塑焊槍每個步驟參數(shù)。擠塑焊槍操作前，使用角磨機打磨表面氧化層和管口切割毛面，使用毛巾對焊接區(qū)域衛(wèi)生清潔，擠塑焊槍焊接前預(yù)熱直至焊條擠出呈“大蚯蚓”狀并表面光亮為止，焊接收尾時使用小刀等工具及時剔除收尾凸點。

3.4 熱收縮套焊接常見問題及應(yīng)對措施

3.4.1 熱收縮套焊接常見問題

熱收縮套烘烤后出現(xiàn)氣泡或破損現(xiàn)象，熱收縮套與管道連接不緊密，邊緣部分未粘接。

3.4.2 應(yīng)對措施

(1)熱收縮套出現(xiàn)氣泡，氣泡較少且可忽略不計，若情況嚴(yán)重，則重新按照要求烘烤并邊烘烤邊擠壓趕出氣泡，如無效果，則將熱收縮套剔除處理，清理管道表面衛(wèi)生，使用新的熱收縮套重新烘烤。

(2)熱收縮套破裂，建議更換熱收縮套或使用長度比原熱收縮套長20cm左右的收縮套套在破損收縮套表面，并按照熱收縮套烘烤方法重新施工。

(3)熱收縮套與管道連接不緊密，邊緣部分未粘接采取重新烘烤方式處理，直至熱收縮套外側(cè)邊緣溢出黑色熱熔膠為止。

3.5 焊接完成后常見問題及應(yīng)對措施

3.5.1 焊接完成后常見問題

焊接完成后熱收縮套溫度未降至常溫就進(jìn)行托輥等拆除工作，導(dǎo)致熱收縮套后期出現(xiàn)松動，連接不緊密且出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

3.5.2 應(yīng)對措施

針對施工班組具體操作人員進(jìn)行專項培訓(xùn)交底，明確管道焊接完成后作業(yè)間歇時間，若已提前拆除托輥且產(chǎn)生質(zhì)量問題，建議在熱收縮套外側(cè)重新套上比原熱收縮套長20cm左右的收縮套包裹且烘烤施工。

4 結(jié)語

本文從市政排水管道工程的特點和HDPE鋼帶增強管、DREC管道接口連接常見問題出發(fā)，從機具選擇、切割、焊接等方面闡述了管道熱收縮套連接的施工工藝和質(zhì)量控制重點和要點。管道接口連接要把控好每個細(xì)節(jié)，加強每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制與管理，才能消除質(zhì)量隱患，保證管接口連接質(zhì)量，以及管道整體閉水性能。