大直徑輸水鋼管穿越黎湛鐵路箱涵施工技術(shù)

劉新建 LIU Xin-jian

（中國水利水電第十二工程局有限公司，杭州 310030）

1 工程概況

G50+302-G50+398段輸水管線穿越黎湛鐵路段輸水鋼管施工，該處穿越長度99.45m，鐵路框架箱涵已完工投入使用，箱涵內(nèi)一根DN2600鋼管已經(jīng)鋪設(shè)安裝完成，現(xiàn)需在剩余寬4.4m*高6m的框架箱涵內(nèi)布置D3876×38SP鋼管，輸水鋼管型號(hào)為DN3800δ=38，Q355CZ，每節(jié)長3m，重約11t。本工程穿黎湛鐵路箱涵施工段為DN3800鋼管，配置10t卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、5t電動(dòng)葫蘆結(jié)合牽引小車及H型鋼龍門架用作于安裝作業(yè)。鋼管分兩處吊裝下管進(jìn)入箱涵施工，計(jì)劃在鄰近污水廠側(cè)A段吊裝60m，剩余38m在鄰近湛江大道B段吊裝進(jìn)入箱涵。

2 管道安裝前的技術(shù)準(zhǔn)備

2.1 場外

吊裝準(zhǔn)備工作。

2.1.1 吊機(jī)的選型根據(jù)場外吊裝場地，鋼管重量11t，吊幅14m。我們選擇中聯(lián)QY130H-1汽車吊，吊機(jī)配重20t，起升高度21.75m，最大起重量20t。

2.1.2 吊裝帶的選用本工程管線安裝DN3800壓力鋼管長度規(guī)格為3m，重量×周長為11t×11.94m，考慮吊裝余量，選用30t×25m規(guī)格的兩頭扣滌綸柔性吊帶。

2.2 箱涵內(nèi)起重設(shè)備布置

2.2.1 卷揚(yáng)機(jī)布置在箱涵頂部空域鋼管安裝共布置1臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)。

2.2.2 H型鋼自制龍門架布置箱涵兩側(cè)斜坡段采用固定式25#H型鋼龍門架，為了保證龍門架在斜坡段的穩(wěn)定性和防滑性，龍門架頂端每一條橫梁與箱涵頂部原有預(yù)埋件用25mm鋼筋焊接錨拉固定，在首節(jié)和末節(jié)龍門架的柱腳分別采用4套M24*300高強(qiáng)化學(xué)錨銓螺栓固定在砼地面上，兩側(cè)橫向支撐采用M16*100膨脹螺絲固定在地面上，間距0.75m，平坡段采用移動(dòng)式25#H型鋼龍門架。

2.3 施工用電和供風(fēng)

在有限空間危險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)行過程中，根據(jù)箱涵內(nèi)部作業(yè)深度，配置2臺(tái)500mm風(fēng)量9300m/h的低噪聲軸流管道風(fēng)機(jī)進(jìn)行供風(fēng)，加強(qiáng)通風(fēng)換氣，當(dāng)進(jìn)入箱涵中部平坡段時(shí)，應(yīng)采用通風(fēng)管道送風(fēng)，保持內(nèi)部風(fēng)量，內(nèi)部作業(yè)人員應(yīng)隨身攜帶氣體檢測儀，符合要求后進(jìn)行施工作業(yè)。

3 管道穿越箱涵安裝施工技術(shù)

3.1 管道卸車及存放

3.1.1 管道卸車①吊車將管材及管件從運(yùn)輸車輛上卸到現(xiàn)場指定存放區(qū)內(nèi)。管材及管件的裝卸在吊車滿足管件重量的前提下進(jìn)行，汽車吊的起吊有一定的富裕度，嚴(yán)禁超負(fù)荷或在不穩(wěn)定的工況下進(jìn)行起吊、裝卸。②管材吊裝過程中，為避免碰損管材，管材吊裝主要使用兩條柔性吊裝帶兜身吊，鋼制管件吊裝時(shí)采用柔性吊裝帶。管材起吊采用兩點(diǎn)兜身吊，起吊時(shí)兩條吊裝帶（鋼絲繩）間距為管長2/3。③堆場內(nèi)設(shè)置最小厚度為150mm的墊層。墊層材料最大粒徑小于50mm，且在管件端頭處的厚度200mm內(nèi)的墊層材料要求無碎石和其它有害物質(zhì)。

3.1.2 管道現(xiàn)場存放管道為DN3800鋼管，大直徑鋼管必須采用單層堆放。堆放時(shí)底部必須保持平整，地面做好硬化處理，并設(shè)置防止抗?jié)L擋塊。

3.1.3 管道安裝工藝流程箱函內(nèi)管道安裝工藝流程如圖1所示。

圖1 管道安裝施工工序流程圖

3.2 管道安裝主要方案

①DN3800鋼管從鋼管加工廠裝車，采用汽車吊將鋼管吊裝至普通低平板半掛車上，之后再將鋼管運(yùn)輸至黎湛鐵路鋼管卸車點(diǎn)進(jìn)行卸車。

②在預(yù)吊的DN3800鋼管的上方焊接4個(gè)吊耳，每個(gè)吊耳的承重力大于鋼管重量，再利用130t汽車吊卸車，將鋼管吊放到涵洞口并配合安裝上牽引小車。

③在箱涵頂部鋼筋混凝土面安裝1臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)和2套滑輪，滑輪配合卷揚(yáng)機(jī)組將鋼絲繩牽引至鋼管掛鉤，在斜坡段最高點(diǎn)的平段固定式25#H型鋼龍門架上安裝1套5t電動(dòng)葫蘆用于輔助卷揚(yáng)機(jī)組牽引拖移鋼管。鋼管箱涵內(nèi)安裝牽引總體布置圖，如圖2所示。鋼管牽引就位，如圖3所示。

圖2 鋼管箱涵內(nèi)安裝牽引總體布置圖

圖3 鋼管牽引就位

④涵洞內(nèi)斜坡段鋼管吊裝：當(dāng)鋼管移入斜坡龍門架內(nèi)時(shí)，將在龍門架上安裝的2個(gè)吊耳位置分別用2臺(tái)10t手動(dòng)葫蘆掛上管段的前后各4個(gè)吊耳，同時(shí)提升管段將牽引小車退出，利用手拉葫蘆換轉(zhuǎn)，把管往斜坡段上移動(dòng)。

⑤用龍門架上縱向的4個(gè)10t手動(dòng)葫蘆同時(shí)配合把管段對(duì)中到位。

⑥在就位好的管段底部焊接好支撐，達(dá)到移交給焊工進(jìn)行下一步鋼管拼接焊接等工作的條件，然后將手動(dòng)葫蘆依照安裝順序轉(zhuǎn)移掛好開展下一段的牽引管道工作，直至安裝完畢。

⑦彎頭安裝：彎頭利用導(dǎo)軌運(yùn)至安裝位置后，在彎頭處焊接吊鉤，利用鋼絲線與龍門架吊耳連接，進(jìn)行吊裝基本定位，基本定位后調(diào)整彎頭管節(jié)與管道整體高程和軸線中心線對(duì)齊，調(diào)整好高程、中心位置等，始裝節(jié)的里程、高程、中心位置偏差不應(yīng)超過±5mm。

⑧直鋼管段安裝：先進(jìn)行鋼管定位節(jié)的安裝，定位管安裝質(zhì)量將直接影響到其余管節(jié)安裝的質(zhì)量。鋼管安裝的重點(diǎn)是軸線、高程控制和管節(jié)間環(huán)向縫間隙控制。安裝時(shí)，先進(jìn)行中心的調(diào)整，用千斤頂調(diào)整鋼管軸線和高程。項(xiàng)目部制作鋼管對(duì)縫調(diào)節(jié)設(shè)備，采用總液壓控制操作臺(tái)對(duì)12個(gè)千斤頂同步運(yùn)行進(jìn)行對(duì)縫，用千斤頂調(diào)整拼管器調(diào)整管節(jié)縫隙滿足規(guī)范要求，均衡地將鋼管調(diào)整圓度和環(huán)向縫隙達(dá)到要求。這樣反復(fù)數(shù)次，直到滿足安裝設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行鋼管的對(duì)稱加固。加固底部支撐與外基座的插筋搭接焊接，同時(shí)也與外壁預(yù)埋鋼管的加固連接件焊接可靠。鋼管對(duì)縫拼管器，如圖4所示。

圖4 鋼管對(duì)縫拼管器

⑨環(huán)縫焊接：定位焊后應(yīng)盡快焊接安裝環(huán)縫，每條焊縫應(yīng)連續(xù)完成，不得中斷。環(huán)縫焊接采用二氧化碳保護(hù)焊，焊接對(duì)稱進(jìn)行，焊接速度等基本保持一致，焊接時(shí)避免焊接收縮產(chǎn)生過大的拘束應(yīng)力而引起移位變形。

⑩焊接縫的檢測：焊接的各類縱、橫縫，均應(yīng)按DL/T 5017-2007第6.4.1條的規(guī)定進(jìn)行外觀檢查。焊縫無損探傷應(yīng)按施工圖紙、DL/T5017-2007的技術(shù)要求規(guī)定。焊縫內(nèi)部探傷可選用超聲波探傷和射線探傷方法。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 鋼管檢查

鋼管的形體和尺寸應(yīng)符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，管端應(yīng)標(biāo)志材料規(guī)格型號(hào)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和供貨時(shí)間等，并提供產(chǎn)品質(zhì)量合格證明書、檢測資料等。壓力鋼管道的內(nèi)表面應(yīng)光滑，流體阻力小等，管端面應(yīng)平齊，無毛刺，外表面無明顯裂痕、分層等缺陷。

4.2 安裝質(zhì)量控制

4.2.1 焊接質(zhì)量措施①使用的焊材必須符合焊接工藝評(píng)定確定的材質(zhì)、規(guī)格、牌號(hào)；每天根據(jù)安裝工程量用多少帶多少，箱內(nèi)烘干；②嚴(yán)格控制焊接電流大小，減小焊縫變形量。在焊縫坡口內(nèi)引弧熄弧，嚴(yán)禁在鋼管壁上進(jìn)行引弧。

4.2.2 臨時(shí)構(gòu)件過程質(zhì)量控制①鋼管內(nèi)外壁上不得隨意焊接臨時(shí)構(gòu)件。②拆除鋼管上臨時(shí)構(gòu)件時(shí)，臨時(shí)構(gòu)件在離管壁3mm以上采用切割機(jī)割除，殘留的焊疤用角磨機(jī)磨平，并認(rèn)真檢查是否存在細(xì)微裂紋。③對(duì)焊接處可疑的裂紋，用磁粉或滲透進(jìn)行探傷檢查。確定裂紋后，應(yīng)用角磨機(jī)將裂紋完全磨去，并形成便于焊接的溝槽，按焊接工藝規(guī)程確定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊補(bǔ)。④焊補(bǔ)余高用角磨機(jī)磨平至母材平面后應(yīng)用磁粉或滲透進(jìn)行復(fù)檢。

5 安全保證措施

5.1 起重作業(yè)

①嚴(yán)禁在吊機(jī)臂和起吊重物下面停留或行走。②吊機(jī)指揮員由經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)合格的專職人員擔(dān)任，無指揮或指揮信號(hào)含混不清時(shí)，司機(jī)有權(quán)利和責(zé)任拒絕起吊。③吊機(jī)司機(jī)在吊裝作業(yè)時(shí)，應(yīng)該做到駕駛員必須持證上崗，熟悉吊機(jī)技術(shù)性能。執(zhí)行規(guī)定的各項(xiàng)檢查與保養(yǎng)后，各種儀表指示正常后，才可開始工作。④開始工作前，應(yīng)先試運(yùn)轉(zhuǎn)一次，檢查各限位保險(xiǎn)是否齊全正常，各機(jī)構(gòu)的工作是否正常，制動(dòng)器是否靈敏可靠，必要時(shí)應(yīng)加以調(diào)整或維修。⑤檢查吊機(jī)的穩(wěn)定性，制動(dòng)器的可靠性和綁扎的牢固性等，確認(rèn)可靠后，才能繼續(xù)起吊。⑥吊機(jī)吊物時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格注意起吊重物的升降，不使吊機(jī)吊鉤到達(dá)頂點(diǎn)。⑦吊機(jī)必須置于硬實(shí)而平整的場地上，兩個(gè)動(dòng)作嚴(yán)禁同時(shí)進(jìn)行。

5.2 有限空間作業(yè)安全保證措施

①嚴(yán)格執(zhí)行有限空間作業(yè)審批制度。②做到“先檢測、后作業(yè)”，在有限空間場所作業(yè)，應(yīng)測定其氧氣含量（應(yīng)在19.5%以上，23.5%以下），采用鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)并符合安全要求后，方可進(jìn)入。③保證有限空間出入口內(nèi)、外，交通暢通無阻。④在有限空間危險(xiǎn)作業(yè)進(jìn)行過程中，根據(jù)箱涵內(nèi)部作業(yè)深度，配置足夠的通風(fēng)換氣設(shè)備，加強(qiáng)通風(fēng)換氣，內(nèi)部作業(yè)人員應(yīng)隨身攜帶氣體檢測儀，發(fā)現(xiàn)異常立即停止作業(yè)，撤離人員。⑤保證有限空間作業(yè)用電安全。有限空間內(nèi)照明電壓為12V。⑥作業(yè)人員進(jìn)入有限空間危險(xiǎn)作業(yè)場所作業(yè)前和離開時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確清點(diǎn)人數(shù)。進(jìn)入有限空間危險(xiǎn)作業(yè)場所作業(yè)，作業(yè)人員與監(jiān)護(hù)人員應(yīng)事先規(guī)定明確的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。

6 結(jié)束語

穿越鐵路箱涵大直徑輸水管道安裝，有其空間狹小的特殊性，箱涵內(nèi)放入鋼管后兩邊空間均余0.3m。施工前對(duì)每一個(gè)施工人員進(jìn)行技術(shù)、安全交底，強(qiáng)化職工的安全、質(zhì)量意識(shí)。本工程創(chuàng)新點(diǎn)一：現(xiàn)有管道安裝空間狹小、管道穿越施工為平段-斜段-平段的要求，管道安裝特殊形態(tài)為直線段+圓弧段，通過自行制作固定式和移動(dòng)式龍門架，解決了箱涵內(nèi)狹小局部有限空間內(nèi)管道運(yùn)輸和就位的問題。創(chuàng)新點(diǎn)二：通過自行研制了移動(dòng)式鋼管拼縫調(diào)整設(shè)備，圓形拼管器采用12只5t千斤頂均勻分布，液壓操作臺(tái)對(duì)12只液壓千斤頂集中調(diào)整控制頂進(jìn)量，解決了厚度38mm鋼管管節(jié)拼縫和對(duì)接式變形較大的圓度調(diào)節(jié)難題。通過這兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，確保管道安裝施工安全和工程質(zhì)量，可為類似工程施工提供參考。