水下大直徑管道錯位連接的施工實踐

楊鑫 郭超 李萬華

摘 要：連云港徐圩新區(qū)應急備用水源工程，在水下頂管與直埋管段端部的碰頭連接施工時，采用水下哈夫接頭錯位連接代替水下焊接作業(yè)技術，成功解決了水下管道連接施工難題，為今后類似工程的施工提供了解決方案。

關鍵詞：水下;哈夫;錯位;連接

中圖分類號：TU990.3 ? 文獻標志碼：A ? ?文章編號：1003-5168（2022）6-0061-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.06.014

Construction Practice of Misalignment of Underwater Large Diameter Pipes

YANG Xin ? ?GUO Chao ? ?LI Wanhua

（Jiangsu Fangyang Construction Engineering Management Co.， Ltd，Lianyungang 222000， China）

Abstract： In Xuwei emergency standby water source project， during the construction of the joint connection between the underwater pipe jacking and the end of the directly buried pipe section， the underwater Haff joint dislocation connection is used to replace the underwater welding operation technology， which successfully solves the difficult problem of underwater pipeline connection construction and provides a solution for the construction of similar projects in the future.

Keywords： underwater; haff; dislocation; connect

1 工程概況

江蘇省連云港市徐圩新區(qū)應急備用水源取水泵站及配套管線工程，原水管道管徑為DN1400，單管敷設。管道自應急取水泵房接出至新建徐圩二水廠，管道起點坐標：X=40 832.810，Y=43 626.939;終點坐標：X=37 135.699，Y=50 685.182;全線采用鋼管，管線長度約12.8 km，其中管廊內(nèi)長度6.135 km，埋管段長度約3.987 km，頂管段長度約1.995 km。取水頭部頂管管徑DN1800，頂管段長度約0.48 km。取水頭部到吸水井有兩趟并排的DN1800×18的鋼制螺旋管取水管道，材質(zhì)Q235B。每趟管道水平投影總長279.3 m，分頂管段與直埋管段，每趟管道直埋段129.2 m，頂管段150.1 m，兩趟管道總長560 m。直埋管道水平中心間距2.8 m，頂管段與直埋段碰頭處管道中心標高為-6.19 m，碰頭處位于取水水庫，碰頭處水庫常水位為1.01 m，水面到碰頭管中心的相對高為7.2 m。

在取水頭部的兩條DN1800直埋管段施工完成后，香河湖放水將直埋管段淹沒。頂管與直埋管段端部需要碰頭連接，水下焊接作業(yè)操作困難[1]，難以保障質(zhì)量，安全隱患非常大。施工中利用水下哈夫接頭連接代替水下焊接作業(yè)技術，此項新技術的應用成功解決了水下管道連接施工難題。

2 哈夫連接的特點

哈夫是half的音譯中文名，指整個圓形零件剖成兩半后的組合體。哈夫連接是通過相鄰管端用螺栓緊固兩半外套筒，使套筒和管外壁間的橡膠密封圈壓密的連接方式[2-3]，前者屬剛性連接，后者屬柔性連接。哈夫連接適用不同走向的DN1000至DN2000水下低壓給排水管道的碰頭連接工程，操作方便，能大幅加快施工進度，解決水下管道錯位連接的難題。哈夫連接具有以下特點。

2.1 安全可靠、密封性好

哈夫連接器的密封圈所受壓力大大低于其彈性極限，因此可達到長期耐用、持續(xù)可靠密封的要求;管內(nèi)流體在連接處主要通過管路本身和橡膠密封圈，與連接器金屬外殼難以產(chǎn)生電化腐蝕，是確?？煽棵芊獾挠行Т胧?。

2.2 兼容適應性好

哈夫連接廣泛應用于各種金屬管和復合材料管，既可用于同材質(zhì)，也可用于異材質(zhì)。管路之間連接，對管的壁厚及連接端面等均無過高的加工要求。

2.3 方便快裝

現(xiàn)場施工時，連接器本身無須組裝，被連接的管路也無煩瑣調(diào)整加工要求，安裝時只需扭力扳手按規(guī)定的扭矩從一側擰緊螺栓，操作特別簡便。

2.4 自重小

與法蘭連接方式相比，可減重約75 %。

2.5 維修方便

在修復管路時，無須焊接也不需要加熱，因而無火災、爆炸等危險，可從各種破損管路外面，采用包扎方式進行搶修。

2.6 性價比較高

哈夫連接器施工費用較低，使用壽命長，性價比較高;用計算機輔助設計更為簡捷，可以方便地推廣模塊化設計，簡化管路流程圖，降低設計施工費用。

3 哈夫連接的工藝措施及注意事項

哈夫連接工藝為管道施工到位、哈夫接頭處數(shù)據(jù)實測、哈夫接頭圖紙設計、哈夫接頭預制、哈夫接頭水下安裝、哈夫接頭密封處理。為保證哈夫連接項目的順利高效進行，在哈夫連接件制作安裝過程中要做到以下4點：①碰頭處水下管道角度、管道頂標高、同心度的測量要保證準確[4]，確保哈夫連接件預制偏差控制在最小范圍內(nèi);②哈夫連接件預制，要根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算出接頭的角度及同心度偏移量，并繪制出連接件圖紙，保證預制場地要求平整，機械化程度高，采用鉆床鉆孔連接法蘭開孔，避免強力組對而使結構局部產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象;③因一組連接件由兩個直徑較大的構建構成，且每個構建又分為兩瓣，在預制過程中為防止構建焊接及運輸變形，需要用鋼管進行加固;④安裝完成后，為保證不發(fā)生泄露，采用橡膠條密封，密封完成并用螺栓緊固后，對密封處用密封水泥進行加固處理。

4 哈夫連接的工程實踐應用

徐圩應急備用水源工程中，取水頭部直埋管段與吸水井頂管段碰頭處位于香河湖內(nèi)，此處打設鋼板樁圍堰，長12 m，寬10 m，香河湖現(xiàn)狀水面為1 m，湖底標高為-4.49 m，水深為5.49 m，管道碰頭處管底標高為-7 m，管道直徑為DN1800。碰頭處為兩根直埋管與兩根頂管，施工時利用水下哈夫接頭連接代替水下焊接作業(yè)技術。總體平面圖如圖1所示。

4.1 管道施工

取水頭部到吸水井的兩趟并排DN1800×18鋼制螺旋管取水管道，分頂管段與直埋管段，二者碰頭處管道中心標高為-6.19 m，碰頭處位于取水水庫，水庫常水位為1.01 m，水面到碰頭管中心的相對高為7.2 m。

在準備碰頭連接時，直埋管道已鋪設完成，頂管頂進至距離鋼板樁一定位置后，在鋼板樁上開洞，繼續(xù)將頂管頂進圍堰內(nèi)。

4.2 數(shù)據(jù)測量

頂管施工到位后，在碰頭連接處的圍堰內(nèi)進行頂管端與直埋段碰頭連接處角度、管道頂標高、同心度測量，掌握準確數(shù)據(jù)，為哈夫連接件制作提供依據(jù)，確保哈夫連接件預制偏差控制在最小范圍內(nèi)。水下接頭位置實測平面圖如圖2所示。

4.3 哈夫接頭連接件圖紙設計

碰頭處實測數(shù)據(jù)測出后由項目總工技術員根據(jù)測量數(shù)據(jù)計算出連接處的角度、同心度，根據(jù)碰頭處兩個管道端部的位置確定連接件的長度，再根據(jù)計算結果、管道直徑、工作壓力確定連接法蘭的偏移量、法蘭的厚度及規(guī)格形式，繪制出連接件的制作圖紙。連接部俯視圖、頂面細部圖分別如圖3、圖4所示。

4.4 哈夫連接件制作

為確保連接件順利安裝，要嚴格控制連接件的施工質(zhì)量，如圖5所示。因連接件較大，連接件的施工場地應平整硬化。在施工過程中采取加設管子支撐、加強筋等加固措施防止變形。下料采用自動化設備，確保加工尺寸的準確;焊接過程嚴格要求焊接工藝，防止連接法蘭焊接變形，造成安裝工作密封困難，如圖6所示。

4.5 哈夫接頭水下安裝、哈夫接頭密封處理

連接件預制完成后進行連接件安裝，安裝前編制安裝方案并進行技術交底。水下作業(yè)嚴格執(zhí)行潛水作業(yè)安全操作規(guī)程，下水前做好各項準備工作并認真檢查各個系統(tǒng)確保施工安全，按照圖紙要求將連接件安裝到位。具體的水下施工順序為潛水準備—圍堰底部吸泥—水下鋼板樁開洞—頂管頂進—頂管機頭割除—頂管機頭吊出—哈夫接頭安裝—橡膠條密封。

4.5.1 潛水準備。潛水作業(yè)為特種作業(yè)施工，開工前潛水員證件需要審核?，F(xiàn)場三通一平具備條件，施工人員、施工機具、施工材料全部按規(guī)定到位。

4.5.2 圍堰底部吸泥。潛水吸泥作業(yè)前，先用長臂挖掘機將圍堰里面的泥盡量多地挖出，并檢查水下吸泥的工作量。潛水員在施工設備調(diào)試合格后下水作業(yè)，水下作業(yè)過程中，地面監(jiān)護人員與水中作業(yè)人員必須時刻保持聯(lián)系，及時掌握水下施工情況。地面監(jiān)護人員應時刻關注潛水人員的用氣設備，保證正常供給潛水人員的呼吸。

4.5.3 水下鋼板樁開洞。吸泥完成后，對需要開洞的鋼板樁圍堰壁板側用鋼板進行加固，保證開孔后開孔側壁板還保持一個整體，確保壁板的厚度。

4.5.4 頂管頂進。頂管開洞完成后，安裝防水堵板及閥門，將頂管從開好的孔洞頂進施工圍堰。

4.5.5 頂管機頭割除及吊出。頂管頂?shù)筋A定位置后，將頂管機頭與管道割離，用吊車將頂管機頭從水中吊出外運。

4.5.6 哈夫件連接。將一個卡接組件安裝于直埋管道的端部外側壁，將另一個卡接組件安裝于頂管的端部外側壁，然后將上述兩個卡接組件通過法蘭盤連接[5]。

4.5.7 密封處理。安裝完成后，對密封處采用橡膠條密封，密封完成且螺栓緊固后，為確保接頭處不發(fā)生泄漏，對密封處用密封水泥進行加固處理。圖7、圖8為下水前的準備工作。

5 結語

連云港市徐圩新區(qū)應急備用水源工程中取水頭部管道水下連接工程，采用哈夫連接技術，經(jīng)過周密的組織，高效、安全地完成了DN1800頂管與直埋管道的碰頭連接，解決了水下管道焊接的難題。實踐證明，對于大直徑、低壓水下管道焊接困難的問題，可以通過哈夫連接技術很好地解決，為企業(yè)增加效益。

參考文獻：

[1] 賀婭婭.海底管道水下修復過程中相關力學問題研究[D].青島：中國石油大學（華東），2018.

[2] 趙兵杰，朱宏武，張金亞，等.海底油氣管道維修夾具密封結構研究[J].石油機械，2016，44（5）：50-54.

[3] 李振環(huán)，班玉紅，孔建.機械密封用橡膠材料的技術進展[J].特種橡膠制品，2009，30（1）：60-64.

[4] 王文明.深水管道初對準與連接技術的分析與研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2008.

[5] 徐永昌.水下螺栓法蘭連接機具引入機構關鍵技術研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2017.