大直径自来水钢管对接工艺的改良施工技术

大直径自来水钢管对接工艺的改良施工技术

李秋

广州市自来水公司510000

摘要：自来水钢管对接工艺对整个给水系统具有重要的影响，不仅能够保证给水系统的安全性和可靠性，提高整个工程的使用寿命和供水质量，而且能够降低资金费用的投入，取得最大的经济和社会效益。

关键词：大口径自来水管道；对接工艺；改良；施工技术

自来水管道施工是一项经济有效的系统化施工技术，应该努力做到经济环保，并且推行低碳施工和绿色施工的理念。笔者根据多年的实际工作经验，结合具体的自来水管道施工案例，首先叙述了传统大直径钢管对接施工工艺，然后讲述了改进的方法和措施，最后具体叙述了传统对接工艺和改良工艺的对比分析，具有一定实际参考意义和借鉴价值。

1.工程概况

某水厂安装原水输水管线，总长约3km，管线敷设采用顶管和明挖安装钢管方式，顶管采用压力钢管，外径d=2.22m，壁厚22mm，采用焊接接口。明挖段的钢管采用球墨铸铁钢管，每节管长8.15m，通过钢管转换器与钢管连接。本工程所处地形起伏，自来水管埋深约3～4m(如图1)，而顶管施工受其工艺限制，无法进行较大角度的爬坡施工，而距离越长则高差越大，最大高差近6m。设计方在接头管方面并未绘出标准的图例，需要现场施工单位根据实际情况进行开料组装。

图1顶管剖面示意图

2.常规的大管径自来水钢管对接工艺

常规的大直径自来水钢管对接工艺重点在于：管道的开料方式和采用的对接工艺。法兰连接时法兰与管道保持同轴，使用相同规格的螺栓，螺栓孔中心偏差不超过孑L径的5％，保证螺栓自由穿入。螺栓安装方向一致，紧固螺栓时应对称地拧紧，紧固好的螺栓露出螺母之外2-3扣。下面着重叙述管道开料方式：

2.1确定钢管的定轴线、距离和高差

施工过程中，钢管的管径都是相同的，所以钢管最低点的连线应该与纵轴线相互平行。中轴线测量方法是：用水平卡尺确定钢管顶端的水平位置周后，在水平尺中间采用重锤吊线来确定两个钢管的最低点，两个最低点的连线即是刚光的纵轴线。通过纵轴线的确定来确定两个管道之间的距离和高差，主要测量方法是：首先测量出管道的立体数据，然后在轴线距离上使用水平尺测量，将三维立体数据妆花为两维数据，即是只有距离和高差的关系，进而进行开料处理。

2.2确定接头管的角度

两管关系经二维简化后，剩下只有水平和高差的关系，在图上按比例画出大样图(如图2)，并确定两管的内错角，通常两管的状态为水平，即使有一定的角度，也可通过控制最后一块钢环来达到连接的目的。

图2连接弯管安装示意图

套用管道标准图例的大样图，所选取的弯管要比水平夹角大，在图纸中画出管道的连接段，并预留200mm长度以上的连接钢管作最后的拼接。弯管部分的开料在标准图例中已有对应的数据，图集中一般把钢管分为8～16等份，每份有一个对应的长度，电焊工在管道内侧画出每一等份的长度，并作出连接线，根据连接线在管内进行风焊切割，切割按V字型接口切割并打磨，焊接各段钢管形成连接管。连接管吊装就位后，先用小钢板临时焊接固定，对准后最后吊装约200mm的拼装钢管，尺寸有细微出入者，可切割拼装钢管使钢管全部闭合。

3.改良后的自来水钢管对接工艺

随着科学技术的不断发展和高精尖仪器的不断推广使用，大直径自来水钢管对接工艺以及得到了突飞猛进的改良。全站仪的使用不仅能够实现定位功能，而且能够完成放样任务，自动实现三维数据向二维数据的转换。AutoCAD作为一套辅助性软件，具有工作效率高，自动化程度高的特点，能够快速的实现放样模拟和参数确定，省去了大量的计算问题，使用范围愈加广泛。

3.1全站仪定位和放样设置

采用全站仪测定出两个管道管口坐标和纵轴线，水准仪可以测量出两个管道之间的高差。根据测量的结果数据在AutoCAD中绘制出两个管道的三维数据，然后带入相关公式得出二维关系，主要方式是合并水平和垂直数据，保证三维数据的剩余一个数据不改变。由于本工程采用了更加精确的测量方式，所以得出的结果更加准确有效。通过大量实践证明：改良的钢管对接工艺使用范围更广，计算效率更快。

3.2钢管对接处的展开图

确定了等效二维图之后，在确定轴线的内错角和弯头角度，通常情况下，内错角应该比弯头角度小5～10°左右。然后根据管接数量确定投影角度。比较典型的例子是：内错角为25。，那么弯头角度应该为3035~之间，如果弯头是两节管节相应的投影角度应该为15-17.5°。当出现弯头角度较大的时候，可以将弯头管节改为3节，这样就可以见效每节管道的夹角，进而保证每节管节的投影角度降低为弯头角度的33％，相应的最小长度应该大于等译250mm。为了避免钢管焊接的时候出现伸缩破坏钢管的整体性能，或者出现破坏焊缝的情况，采用AutoCAD放样测量的时候，应高保证施工顺序是从上到下、从高到低进行的，而且较高钢管应该预留200mm左右的拼装部位，方便以后的微调，提高施工质量。每～份的实际长度应该根据具体情况而定，电焊工可以在管道内侧画出相对应的长度，并且画出相关连接线，根据连接线在关内的位置进行施工。管道切割和打磨的方式应该按照“v”字形进行，焊接每段钢管连接成整体。连接管就为之后，采用小钢板进行临时的焊接固定，对准预留钢管。如果尺寸有所误差，可以切割全部的钢管闭合。

3.3钢管焊接技术的改良创新

焊条质量应该符合国家现行标准碳钢焊条》、(({氐合金焊条》的规定，根据母材的材质及焊接方法选用焊条。配备焊接工具及下管的机械听该根据管道的长短、管径的大小，焊接的方法与施工环境，配备适当的焊接工具和下管机械。钢管的焊接工作选择具有一定技术水平和实践经验，并持有相应合格证的焊工担任。钢管对口检查合格后进行点焊。点焊标准要求应按GB50268—97标准中的要求。焊接时，应使焊缝可自由伸缩，并应使焊口缓慢降温。不得在焊件引弧和试验电流，管道表面不应有电弧擦伤等缺陷。焊接完毕后，应将焊缝表面熔渣及其两侧的飞溅清理干净。管道对接焊口的中心线距管子弯曲起点不应小于管子外径，且不小于100mm，与支吊架边缘的距离不应小于50mm。

4.两种方法的优缺点对比

常规方法的优点是施工成本低，基本上不需要仪器的辅助，较适合施工班组进行小型钢管的拼接，因为小直径钢管的钢面积相对较小，在弯管有偏差时使用加热连接，钢管冷却后收缩力小于焊缝抗拉力，所以即使产生小的误差也不会对焊缝质量造成大的影响;其缺点是开料和测量均为人工操作，当用于大直径钢管，两管的高差和夹角过大时，常会导致弯管开料的误差，以致钢管校准工使用加热钢管或拼接小块钢管的方法来达到连接效果，很有可能将焊缝拉裂，在钢管受到不均的力的作用时，如垫层施工质量不好、水压试验等，较易出现水管爆裂现象。改良后对接方法的限制条件是必须使用仪器和计算机辅助，较适合大型施工企业进行操作。其优点是开料速度快、适应性广，使用autocad放样不仅可适用于两管轴线平行，还可适用于轴线成夹角的钢管开料;二是放样精确，该工程施工的12个连接段均采用此法进行钢管连接，接管时间均不超过2h，可缩短工期和减少用料浪费，而其它标段的钢管连接在弯管与直管连接的部分常出现超声波探伤试验不合格的情况，质量难以保证，还出现过弯管与两端直管钢管根本无法接上的情况，最后必须割除部分弯管重新开料连接，不但造成一定的经济损失，还会对施工单位的声誉造成不良影响。

结论

大直径自来水钢管对接在整个给水工程中作用重大，技术改良可以完善提高工程性能。从焊接准备工作、焊接工艺和质量控制等方面进行改良，具有意想不到的效果。

参考文献:

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