市政供水工程大口徑PE管道安裝施工技術(shù)研究

摘要：隨著城市人口的增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加速，市政供水系統(tǒng)需要升級(jí)和擴(kuò)展，大口徑PE（聚乙烯）管道作為市政供水工程的新興輸水管道，其安裝施工仍存在一些技術(shù)難題。文章研究市政供水工程大口徑PE管道安裝施工技術(shù)，通過(guò)施工前的材料檢查、地面準(zhǔn)備和技術(shù)方案審查，施工中的焊接質(zhì)量控制和尺寸檢查，以及施工后的驗(yàn)收和文件管理等，實(shí)現(xiàn)管道安裝的高質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化，確保供水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和持續(xù)性。

關(guān)鍵詞：PE管道；施工技術(shù)；市政供水工程

中圖分類號(hào)：TU991.36" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1674-0688（2024）02-0121-04

0 引言

隨著城市人口的增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加速，城市供水需求不斷增加，為了確保城市居民能獲得可靠、高質(zhì)量的飲用水，市政供水系統(tǒng)需進(jìn)行功能升級(jí)和擴(kuò)展。PE管道強(qiáng)度高，具有良好的耐化學(xué)腐蝕性能和抗沖擊性能，因此越來(lái)越多的城市供水系統(tǒng)選用PE管道替代傳統(tǒng)的金屬管道。蘇萬(wàn)倫［1］指出大口徑PE管道在安裝施工過(guò)程中仍存在一些技術(shù)和工程難題，如挖掘施工、管道連接和防腐保溫等方面的技術(shù)問(wèn)題。呂志勇［2］針對(duì)管道連接的問(wèn)題，提出研究開(kāi)發(fā)更高效、可靠的連接技術(shù)，確保管道的密封性和穩(wěn)定性。此外，周超［3］對(duì)管道防腐保溫措施的技術(shù)改進(jìn)可以延長(zhǎng)管道的使用壽命，降低運(yùn)維成本。在城市化進(jìn)程中，市政供水工程起著至關(guān)重要的作用，因此開(kāi)展相關(guān)研究對(duì)保障城市供水安全和提升城市綜合競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。本文深入探討大口徑PE管道的安裝過(guò)程，提出創(chuàng)新的施工技術(shù)和解決方案，通過(guò)對(duì)挖掘施工過(guò)程的優(yōu)化和改進(jìn)，提高工程效率，減少工期和人力資源投入，確保供水系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。

1 工程概況

某市政供水工程為 EPC（工程總承包） 項(xiàng)目，施工目的為修復(fù)和升級(jí)舊的水供應(yīng)系統(tǒng)，施工內(nèi)容為更新、修復(fù)管道、泵站等舊設(shè)施及新建其他基礎(chǔ)設(shè)施，確保這些設(shè)施能滿足現(xiàn)代城市供水的需求。配水中心通常是水處理和分配的關(guān)鍵設(shè)施，本工程新建4個(gè)配水中心，設(shè)有水池、砌筑井、水塔、加壓泵站、加氯室及警衛(wèi)室等。管線建設(shè)項(xiàng)目涉及18 km的球墨鑄鐵管線和295 km的PE管線。PE管線具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、無(wú)毒、耐老化、柔韌性好、壽命長(zhǎng)（通常達(dá)50年）、安裝勞動(dòng)強(qiáng)度低及能適應(yīng)各種環(huán)境等特點(diǎn)，在城市供水領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本供水項(xiàng)目采用現(xiàn)代的PE管道技術(shù)，可顯著提高管道的安裝效率，確保其運(yùn)行的可靠性。

2 施工流程與技術(shù)要點(diǎn)

2.1 工藝流程及參數(shù)

經(jīng)過(guò)大口徑管道熱熔對(duì)接試驗(yàn)后確定焊接施工流程如下：施工準(zhǔn)備→管材校對(duì)→端面銑削→加熱板升溫→熱熔焊接→保壓冷卻。分析大口徑 PE管道安裝施工工藝，確定管道焊接工藝曲線圖（見(jiàn)圖1）。

通過(guò)對(duì)焊接工藝的深入研究，持續(xù)優(yōu)化焊接過(guò)程中的時(shí)間、溫度和壓力等關(guān)鍵參數(shù)。在充分了解連接端面的材料性能、幾何形態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)及焊接環(huán)境等因素后，制定出一系列技術(shù)措施，確保焊接效果。結(jié)合相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，總結(jié)出焊接技術(shù)的各項(xiàng)參數(shù)（見(jiàn)表1和表2）。

根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：①管壁厚度越小，預(yù)熱翻邊高度越小，預(yù)熱時(shí)間也相對(duì)較短。這是因?yàn)檩^薄的管壁在焊接過(guò)程中容易受到熱影響區(qū)的影響，所以需要的預(yù)熱時(shí)間短。②隨著管壁厚度的增加，預(yù)熱時(shí)間和允許的最大熔接時(shí)間也相應(yīng)增加。這是因?yàn)檩^厚的管壁需要更長(zhǎng)的時(shí)間預(yù)熱，確保焊接區(qū)域能達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?；同時(shí)，由于較厚的管壁在熔接過(guò)程中需要更長(zhǎng)的時(shí)間熔化，所以允許的最大熔接時(shí)間也相應(yīng)增加。③在壓力狀態(tài)下，接縫的冷卻時(shí)間隨著管壁厚度的增大而增加。這是為了確保焊接后的接縫能夠得到充分冷卻，從而提高焊接的質(zhì)量和強(qiáng)度。根據(jù)不同的管壁厚度、預(yù)熱翻邊高度、預(yù)熱時(shí)間、允許的最大熔接時(shí)間和壓力狀態(tài)下接縫的冷卻時(shí)間等參數(shù)，可以有效地控制和優(yōu)化大口徑PE管道的焊接過(guò)程，提高焊接質(zhì)量和效率。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 施工準(zhǔn)備工作

在施工開(kāi)始前，需要仔細(xì)審查市政供水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)文件，確保設(shè)計(jì)滿足城市供水在管道直徑、線路布局、連接點(diǎn)等方面的要求。管道材料的質(zhì)量對(duì)工程是否成功至關(guān)重要，因此要確保已采購(gòu)的PE管道材料符合規(guī)格并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)。在開(kāi)工前，還需進(jìn)行詳細(xì)的地理調(diào)查，了解施工區(qū)域的地形和地質(zhì)；檢查地下設(shè)施圖紙，避免施工設(shè)施與現(xiàn)有管道、電纜等沖突。進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估時(shí)，要保證施工不會(huì)對(duì)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，必要時(shí)需采取相應(yīng)措施減少施工對(duì)環(huán)境的影響。

2.2.2 管材的校對(duì)

校對(duì)管材前，需要對(duì)PE管進(jìn)行調(diào)節(jié)，做好準(zhǔn)備工作。通常需要將2根PE管調(diào)節(jié)成平整狀態(tài)，以便在焊接機(jī)架的固定端使用夾具緊固PE管。當(dāng)PE管被夾緊放在焊接機(jī)架的固定端后，將2根管道的連接口對(duì)接，確保管道的中心線盡可能重合，這一步至關(guān)重要。中心線偏差量的檢查和校正可以確保2根管道連接的準(zhǔn)確性，中心線偏差量不超過(guò)管道壁厚的10%，即可確保焊接可靠和堅(jiān)固。2根PE管的中心線已校正且保持平整狀態(tài)后，使用夾具的螺栓將它們固定，確保管道在焊接過(guò)程中不會(huì)移動(dòng)或變形。

2.2.3 連接端面銑削

進(jìn)行連接端面銑削前，需要通過(guò)手輪調(diào)整焊接設(shè)備，使管道沿著焊接設(shè)備機(jī)架的軌道分開(kāi)，確保管道準(zhǔn)確定位，以便進(jìn)行端面銑削。使用清潔抹布擦拭管道連接部位（通常約100 mm），去除塵土和雜質(zhì)。

將端面銑刀放在2個(gè)管道之間，再次操作手輪將2個(gè)管道連接端面貼緊到銑刀上，然后啟動(dòng)銑刀對(duì)管道的端面進(jìn)行削切。在切削的過(guò)程中，觀察刀具兩側(cè)剝離的PE管材刨花的形狀。通常，連續(xù)卷狀的刨花（1～2圈）是削切成功的標(biāo)志，一旦觀察到這種刨花形狀，就可以逐漸減速至停止切削。切削的主要目的是去除管材上的雜質(zhì)和氧化部分，確保連接端面平整，以便焊接。

連接端面銑削的過(guò)程不僅是去除雜質(zhì)和氧化部分，更是為了確保管道連接面平整，提高整體連接的可靠性和焊接的質(zhì)量。沒(méi)有雜質(zhì)且平整的連接端面能使焊接區(qū)域均勻受熱，減少焊接缺陷產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，提高連接的可靠性和耐久性。總之，連接端面銑削是PE管道焊接前的關(guān)鍵步驟，必須按照規(guī)程進(jìn)行，確保焊接質(zhì)量。

2.2.4 熱熔焊接

在進(jìn)行熱熔焊接前需要仔細(xì)研究技術(shù)指導(dǎo)書(shū)或制造商提供的相關(guān)文檔。這些文檔通常有PE管道材料的加熱技術(shù)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3），以便施工人員了解特定管道材料的最佳焊接參數(shù)。根據(jù)技術(shù)指導(dǎo)書(shū)的要求，需要調(diào)節(jié)熱熔焊機(jī)上的加熱溫度和加熱時(shí)間的限位值，這一步驟確保了焊接參數(shù)的合規(guī)性，避免加熱過(guò)度或不足。加熱溫度通常是關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗鼤?huì)影響管道材料的熔化和融合，因此加熱溫度應(yīng)設(shè)置在指導(dǎo)書(shū)建議的范圍內(nèi)。此外，加熱時(shí)間也應(yīng)根據(jù)指導(dǎo)書(shū)的建議進(jìn)行調(diào)整，保證管道材料能充分融化和融合。如果溫度太高或加熱時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致管道材料熱損傷或焊接區(qū)域過(guò)熱，從而降低焊接質(zhì)量。相反，如果溫度不足或加熱時(shí)間太短，則會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)域不夠堅(jiān)固。

2.2.5 焊接外觀質(zhì)量檢查

首先，需要進(jìn)行目視檢查。焊接完成后，檢查人員應(yīng)仔細(xì)觀察焊縫區(qū)域，確保焊接外觀沒(méi)有明顯的缺陷。目視檢查包括焊縫是否均勻，表面是否平整，是否有孔洞、氣泡、裂紋或雜質(zhì)，焊接區(qū)域是否有不正常的變色或熔化現(xiàn)象［4］。其次，需要測(cè)量焊縫的尺寸，驗(yàn)證其是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。使用卷尺或卡尺等測(cè)量工具測(cè)量焊縫的寬度、高度、傾斜度等，并將測(cè)量結(jié)果與規(guī)范中規(guī)定的要求進(jìn)行比較。所有的焊接外觀質(zhì)量檢查結(jié)果都應(yīng)記錄，并且形成文件進(jìn)行管理。這些記錄包括焊接的日期、時(shí)間、檢查人員的簽名、測(cè)量結(jié)果、照片及發(fā)現(xiàn)的缺陷等，可以用來(lái)跟蹤每個(gè)焊接過(guò)程的細(xì)節(jié)，確保焊接工藝的連續(xù)性和合規(guī)性。此外，這些文件能為未來(lái)的維護(hù)和審計(jì)工作提供有力的證據(jù)。

焊接外觀質(zhì)量檢查是確保PE管道焊接質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，結(jié)合目視檢查和尺寸測(cè)量，以及記錄和文件管理，有助于確保焊接符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高管道連接的可靠性和耐久性。

3 安裝施工質(zhì)量控制

3.1 施工前的質(zhì)量控制

在實(shí)際施工前，施工團(tuán)隊(duì)需要進(jìn)行質(zhì)量控制，確保管道和相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。檢查內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：①材料檢查。確保PE管道、接頭、支架、夾具等材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，材料檢查通常包括對(duì)外觀、尺寸、質(zhì)量證書(shū)和批次追蹤的檢驗(yàn)。②地面準(zhǔn)備。埋設(shè)管道前對(duì)地面進(jìn)行檢查和準(zhǔn)備工作，確保地基穩(wěn)固、平整。③技術(shù)方案審查。審查工程設(shè)計(jì)和施工圖紙，確保管道布局、支架位置等符合市政供水標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 施工過(guò)程中的質(zhì)量控制

在管道安裝過(guò)程中需持續(xù)進(jìn)行質(zhì)量控制，監(jiān)測(cè)施工的準(zhǔn)確性和一致性。檢查內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：①焊接質(zhì)量控制。檢查熱熔焊接和電熔焊接等管道連接過(guò)程，確保焊接堅(jiān)固、均勻，沒(méi)有氣泡、孔洞或其他缺陷。②尺寸檢查。對(duì)焊接后的管道進(jìn)行尺寸檢查，包括直徑、壁厚和傾斜度等，確保尺寸符合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求［5］。③密封性檢查。在管道安裝完成后，進(jìn)行水壓測(cè)試，驗(yàn)證管道系統(tǒng)的密封性，如果發(fā)現(xiàn)泄漏則需立即修復(fù)。

3.3 施工后的質(zhì)量控制和文件管理

施工完成后需進(jìn)行質(zhì)量控制和文件管理，記錄和追蹤整個(gè)工程的質(zhì)量情況，主要包括以下內(nèi)容：①施工驗(yàn)收。進(jìn)行最終驗(yàn)收，確保所有工程步驟符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。驗(yàn)收通常包括現(xiàn)場(chǎng)檢查和測(cè)試，驗(yàn)證供水系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行。②質(zhì)量記錄和文件管理。所有施工過(guò)程中的記錄和文件，包括材料檢查、焊接記錄、尺寸檢查、水壓測(cè)試報(bào)告等，應(yīng)妥善管理和存檔，這些文件對(duì)未來(lái)的維護(hù)和審計(jì)非常重要。

總之，市政供水工程大口徑PE管道的安裝施工質(zhì)量控制是確保供水系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。通過(guò)施工前、施工中和施工后的質(zhì)量控制措施，可以確保管道安裝符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提高供水系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和持續(xù)性。

4 結(jié)語(yǔ)

市政供水工程大口徑PE管道的安裝施工技術(shù)研究旨在應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的城市供水需求，確保城市居民能夠獲得高質(zhì)量的飲用水。本文通過(guò)優(yōu)化大口徑PE管道的安裝施工技術(shù)，提高了工程效率、減少了運(yùn)維成本，確保供水系統(tǒng)的可靠、持續(xù)運(yùn)行。下一步的研究中，可以持續(xù)改進(jìn)本文提出的措施，確保城市供水系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行。

5 參考文獻(xiàn)

［1］蘇萬(wàn)倫.市政工程的供水管道安裝技術(shù)及應(yīng)用［J］.四川水泥，2020（7）：128-129.

［2］呂志勇.淺談建筑工程的供水管道安裝技術(shù)及應(yīng)用［J］.居舍，2020（15）：49.

［3］周超.市政工程的供水管道安裝技術(shù)及應(yīng)用［J］.居舍，2019（11）：77.

［4］楊卓.市政工程供水管道鋪設(shè)中水平定向鉆技術(shù)的應(yīng)用［J］.住宅與房地產(chǎn)，2017（32）：207.

［5］王陸軍，馮亮.淺析市政工程的供水管道安裝技術(shù)及應(yīng)用［J］.經(jīng)貿(mào)實(shí)踐，2016（24）：270.