長距離輸水管道施工技術(shù)探析

陳建鋒，徐 欣，楊 帥

（山東省調(diào)水工程運(yùn)行維護(hù)中心，山東濟(jì)南 250100）

山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程輸水管道全長103 km，管道直徑1 600~2 200 mm，設(shè)計(jì)流量4.8~12.6 m3/s，管材類型含螺旋鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、玻璃鋼管3 種，均為地埋敷設(shè)。工程位于膠東半島煙臺(tái)、威海市境內(nèi)，沿線地勢起伏大、地質(zhì)情況復(fù)雜，工程穿越丘陵、河道，施工難度大。該項(xiàng)目施工嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，施工質(zhì)量及過程驗(yàn)收嚴(yán)格把關(guān)，自2015 年通水至今運(yùn)行狀況良好。本文以該工程項(xiàng)目為例，探討長距離輸水管道施工質(zhì)量控制措施。

1 管槽開挖

1.1 開挖準(zhǔn)備

根據(jù)不同地質(zhì)條件和管道埋深要求，設(shè)計(jì)不同開挖斷面。開挖前按設(shè)計(jì)坐標(biāo)和開挖斷面確定溝槽開挖中線及邊線，完成測量定線和成果核驗(yàn)。溝槽開挖前，項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)在現(xiàn)場向負(fù)責(zé)開挖的工長、技術(shù)員、機(jī)械操作手及輔助工進(jìn)行技術(shù)交底，內(nèi)容包括開挖的設(shè)計(jì)深度、設(shè)計(jì)邊坡、開挖底寬、地下水位高程及降水措施；開挖土層的土質(zhì)；此段開挖的起始設(shè)計(jì)樁號(hào)及終點(diǎn)樁號(hào)；設(shè)計(jì)方量；此段所屬單元工程；開挖的步驟及工藝；堆土區(qū)域及高度；征地邊線及地下管線埋置情況；安全注意事項(xiàng)及其它注意事項(xiàng)等。技術(shù)交底應(yīng)形成書面材料。

土石方爆破施工須按國家有關(guān)部門規(guī)定，在爆破施工所在地公安部門辦理相關(guān)手續(xù)，由有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行施工。

1.2 開挖驗(yàn)收

驗(yàn)收時(shí)應(yīng)觀測基礎(chǔ)面是否受到擾動(dòng)，并對(duì)開挖基礎(chǔ)面及開挖邊線進(jìn)行實(shí)測實(shí)量。如發(fā)現(xiàn)巖、土質(zhì)與勘察報(bào)告不符或其他異常情況時(shí)，應(yīng)研究提出處理措施。當(dāng)排水不暢造成地基土擾動(dòng)，深度在10 cm 以內(nèi)，宜回填砂石或礫石；深度在30 cm 以內(nèi)，但是下部基礎(chǔ)堅(jiān)硬，宜回填卵石或塊石，再用礫石填充空隙并找平。處理措施不得影響設(shè)計(jì)基礎(chǔ)墊層厚度，重大處理措施須履行審批手續(xù)。

2 基礎(chǔ)墊層回填

在基槽開挖驗(yàn)收通過后方可進(jìn)行基礎(chǔ)墊層回填。

2.1 碎石墊層回填

碎石回填前應(yīng)沿設(shè)計(jì)回填邊線間隔3 m 左右釘入木樁，木樁頂高程同碎石頂面高程一致，依據(jù)木樁頂高程人工找平碎石墊層（如碎石墊層上設(shè)計(jì)有砂墊層，木樁頂高程需同砂墊層頂高程保持一致）。

2.2 砂墊層回填

砂墊層回填虛鋪厚度應(yīng)稍大于設(shè)計(jì)厚度，整平后用平面振搗器拖振不少于3 遍，拖振時(shí)下一道拖振軌跡應(yīng)壓上一道軌跡的1/3，振實(shí)后用環(huán)刀取樣檢驗(yàn)。

3 管道安裝

3.1 一般要求

管道安裝時(shí)宜自下游開始，承口應(yīng)朝向施工前進(jìn)的方向。管節(jié)下入溝槽時(shí)，不得與槽壁支撐及槽下的管道相互碰撞；溝槽內(nèi)運(yùn)輸管道應(yīng)采取相應(yīng)措施，避免擾動(dòng)原狀地基。應(yīng)隨時(shí)清除管道內(nèi)的雜物。管道暫時(shí)停止安裝時(shí)，兩端應(yīng)臨時(shí)封堵。管節(jié)中心高程應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，施工時(shí)應(yīng)逐節(jié)調(diào)整，完成安裝的管節(jié)應(yīng)進(jìn)行復(fù)測，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一工序施工。

當(dāng)柔性接口管道安裝縱坡大于18%或剛性接口管道安裝縱坡大于36%時(shí)，應(yīng)采取措施防止管道下滑。地面坡度大于18%，且采用機(jī)械法施工時(shí)，應(yīng)采取措施防止施工設(shè)備傾覆。起重機(jī)下管時(shí)，起重機(jī)架設(shè)的位置不得影響溝槽邊坡的穩(wěn)定；起重機(jī)在架空高壓輸電線路附近作業(yè)時(shí)，與線路間的安全距離應(yīng)符合電業(yè)管理部門有關(guān)規(guī)定。

鋼管內(nèi)、外防腐層遭受損傷或局部未做防腐層的部位，管道安裝前應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后的質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)防腐要求。

3.2 鋼管安裝

1）安裝準(zhǔn)備。管道安裝前，應(yīng)逐根測量管節(jié)各部尺寸并編號(hào)，以使施工井然有序；下管前應(yīng)預(yù)先檢查管節(jié)的內(nèi)外防腐層，質(zhì)量合格后方可下管；吊裝時(shí)應(yīng)合理確定吊距，以使管節(jié)的縱向彎曲變形最小，吊距應(yīng)根據(jù)管徑、壁厚、外防腐層材料的種類及下管方法確定。

2）鋼管的組裝和對(duì)接。鋼管焊接時(shí)應(yīng)修口、清根，端面坡口角度、鈍邊、間隙應(yīng)滿足安裝要求；對(duì)口時(shí)應(yīng)保持內(nèi)壁齊平，錯(cuò)口的允許偏差不得大于壁厚的20%，最大不超過2 mm；環(huán)向焊縫距支架的凈距離不應(yīng)小于100 mm，直管管段兩相鄰環(huán)向焊縫的間距應(yīng)不小于管節(jié)外徑；不同壁厚的管節(jié)對(duì)口時(shí)，管壁厚度相差不宜大于3 mm。不同管徑的管節(jié)相連時(shí)，當(dāng)兩管徑相差大于較小管徑的15%時(shí)，可用變徑管連接，變徑管的長度不小于兩管管徑差值的2 倍，且不應(yīng)小于200 mm。

鋼管對(duì)口檢查合格后，方可進(jìn)行接口定位焊接。采用點(diǎn)焊時(shí)，應(yīng)采用焊接接口相同的焊條；管徑大于800 mm 時(shí)，應(yīng)采用雙面焊。

冬季施工時(shí)，應(yīng)首先清除管道上冰、雪、霜等雜物；工作環(huán)境的風(fēng)力大于5 級(jí)、雪天或相對(duì)濕度大于90%時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施；焊接時(shí)，應(yīng)保證焊縫可自由伸縮，并使焊口緩慢降溫。

3）焊縫檢測。焊縫無損檢測前應(yīng)首先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，焊縫檢查前應(yīng)清除渣皮、飛濺物。無損探傷檢驗(yàn)率應(yīng)保證100%；不合格的焊縫應(yīng)返修，且返修次數(shù)不得超過3 次。

3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）安裝

1）管道檢查及就位。安裝前應(yīng)逐根檢查管道和承、插口有無損壞現(xiàn)象。如有損壞，應(yīng)對(duì)損壞部位修補(bǔ)合格后方可使用。應(yīng)清理管內(nèi)雜物，對(duì)承、插口進(jìn)行清潔，保證膠圈工作面平整、光滑，無異物附著。安裝時(shí)應(yīng)按工作面記錄管道編號(hào)、安裝位置。

管道起吊入槽前，應(yīng)檢查起重設(shè)備、邊坡的穩(wěn)定性、安全性，管道安裝影響區(qū)域內(nèi)人員應(yīng)當(dāng)全部撤離。起吊后應(yīng)保證吊裝的管道不與其他物品發(fā)生碰撞。應(yīng)使管道一次性基本就位（保證用于單口水壓試驗(yàn)的進(jìn)水口置于管道頂部），避免管道在溝槽內(nèi)多次搬運(yùn)、移動(dòng)，避免任何機(jī)械設(shè)備撞擊。

2）管道接口清理。管道接口對(duì)接前應(yīng)用干凈抹布清理承插口工作面上的灰塵、泥土及異物；在承、插口工作面上涂刷潤滑劑，作業(yè)時(shí)確保潤滑劑及涂刷過程不受污染。

3）橡膠圈安裝。橡膠圈安裝前應(yīng)整圈檢查有無缺陷、破損，安裝時(shí)將涂刷好潤滑油的膠圈對(duì)稱拉伸套入插口凹槽，在膠圈和插口圈之間插入圓滑金屬棒，沿不同方向繞整個(gè)插口圈旋轉(zhuǎn)，使膠圈均勻、平順地套在插口圈上，避免扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。然后在膠圈上涂刷潤滑劑。涂刷重點(diǎn)是膠圈部位，欠涂將起不到潤滑作用，過涂將會(huì)造成浪費(fèi)及承口底部接縫內(nèi)積油，造成管道內(nèi)縫密封時(shí)清潔困難。

4）管道對(duì)接。起吊待裝管道，保持管道懸空且不與基底接觸；將待裝管道插口對(duì)準(zhǔn)已裝管道承口，緩慢移動(dòng)待裝管道靠近，并在已裝管道承口外墊木塊避免劇烈碰撞導(dǎo)致承插口損壞。

當(dāng)插口接觸到承口時(shí)，調(diào)整待安裝管道的中心軸線（高程及水平位置偏差），保證承插口間隙均勻及中心軸線與已安裝管道一致。

采用內(nèi)拉法施工，將待裝管道插口徐徐移入承口，安裝過程須注意觀察橡膠圈均勻進(jìn)入情況、承插口間隙變化情況，若發(fā)生異常，應(yīng)立即停止安裝并查找原因做出調(diào)整。安裝過程應(yīng)保證實(shí)施對(duì)接的承插口工作面沒有砂土及其他異物。安裝即將到位時(shí)，應(yīng)在承插口間隙處上下左右放置4 塊間隙控制塊控制插入深度，保證管口間的軸向間隙符合規(guī)范要求。安裝間隙需控制在15～25 mm。管道接頭處有轉(zhuǎn)角時(shí)，接頭的最小間隙應(yīng)控制在5～10 mm。安裝過程中如發(fā)現(xiàn)橡膠圈有翻起、擠出現(xiàn)象，應(yīng)立即退出待裝管道，在檢查橡膠圈后重新安裝。

承插口對(duì)接完成后，需復(fù)核管節(jié)的高程和水平軸線，高程允許偏差為±30 mm（控制在正偏差范圍內(nèi)為宜），水平軸線允許30 mm 偏差。用特定鋼尺插入承插口檢查橡膠圈各部的環(huán)向位置，確認(rèn)橡膠圈在同一深度，同時(shí)檢查接口處承口周圍是否漲裂。經(jīng)檢驗(yàn)合格，并將管道墊穩(wěn)后，方可將吊具移開。

5）接口單口水壓試驗(yàn)。解除管節(jié)吊具后，隨即進(jìn)行接口單口水壓試驗(yàn)。單口水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力為管道設(shè)計(jì)壓力的2 倍。水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先排凈水壓腔內(nèi)的空氣。試壓采用手提式打壓泵，管道就位后將試壓嘴固定在管道承口的試壓孔上，連接試壓泵并加壓，待壓力升至試驗(yàn)壓力后，保持恒壓300 s，無壓降為合格。試壓合格后，應(yīng)取下試壓嘴，擰緊試壓孔配套螺栓。若單口試壓不合格，應(yīng)撤出管節(jié)，查找原因，重新安裝，直至符合要求為止。

6）外接頭縫隙處理。對(duì)管外側(cè)接頭縫隙需采用1∶2 的水泥砂漿進(jìn)行人工抹漿或灌漿，抹漿或灌漿前需將管接頭處底部墊層挖除一定的深度，以方便抹漿或灌漿為宜，待水泥砂漿終凝后再進(jìn)行回填。

7）做好陰極保護(hù)帶預(yù)留接頭的防腐工作。

8）內(nèi)勾縫作業(yè)。內(nèi)勾縫作業(yè)應(yīng)跟隨管道的安裝進(jìn)度。勾縫前，應(yīng)將接頭處縫隙內(nèi)的灰塵、污物、積水、油漬等清除，確保接觸面清潔干燥，雙組分聚硫密封膏的使用應(yīng)遵照使用說明進(jìn)行拌制，并用膠槍注入縫內(nèi)。

4 溝槽回填

溝槽回填前，應(yīng)把槽內(nèi)塊石、木板等雜物清除干凈；溝槽保持干燥，不得有積水；保持降排水系統(tǒng)正常運(yùn)行，不得帶水回填。

回填土料應(yīng)符合相關(guān)要求，槽底至管頂以上500 mm 范圍內(nèi)，回填土中不得含有機(jī)物、凍土以及大于50 mm 的磚、石等硬塊；回填土的含水量，宜按土類和采用的壓實(shí)工具控制在最佳含水率±2%范圍內(nèi)；冬期回填時(shí)管頂以上500 mm 范圍以外可均勻摻入凍土，其數(shù)量不得超過回填土總體積的15%，且凍塊尺寸不得超過100 mm；每層回填土的虛鋪厚度，根據(jù)所采用的壓實(shí)機(jī)具確定。

回填料入槽時(shí)不得損傷管道及其接口，應(yīng)根據(jù)虛鋪厚度的測算量將回填料運(yùn)至槽內(nèi)，且堆料不得影響壓實(shí)作業(yè)；管道兩側(cè)及管頂以上500 mm范圍內(nèi)的回填料，應(yīng)由溝槽兩側(cè)對(duì)稱鋪入槽內(nèi)，不得直接回填在管道上；回填其他部位時(shí)，回填料應(yīng)均勻鋪入槽內(nèi)，不得集中推入。

回填作業(yè)每層土的壓實(shí)遍數(shù)，按壓實(shí)度、壓實(shí)工具、虛鋪厚度和含水量，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。采用重型壓實(shí)機(jī)械壓實(shí)或存在較重車輛在回填土上行駛時(shí)，管道頂部應(yīng)有一定厚度的壓實(shí)回填土，其最小厚度應(yīng)按壓實(shí)機(jī)械的規(guī)格和管道的設(shè)計(jì)承載力，經(jīng)過計(jì)算確定。

5 結(jié) 語

長距離管道安裝工程質(zhì)量控制難度大，對(duì)基礎(chǔ)處理和接縫質(zhì)量要求高，須嚴(yán)格安裝工序管理及施工技術(shù)交底，加強(qiáng)過程控制和驗(yàn)收管理。如此方可保障長距離管道工程安全運(yùn)行，減少后續(xù)維修養(yǎng)護(hù)成本。