给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术

给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术

杨三龙1  杨鑫2

1.浙江正同管业有限公司，浙江海宁314400；2.浙江正同管业有限公司，浙江海宁314400

摘要：目前，薄壁不锈钢管已经用于给水、排水等工程中，因此，现提出薄壁不锈钢管敷设技术应用在给排水工程中的研究。首先，进行薄壁不锈钢管的连接与密封，保证工程质量达到相应的规范要求。其次，做好不锈钢管的钻进，这一步骤需要准确地确定施工过程中的管系阻力。最后，完成薄壁不锈钢管的回拉以及质量检验。实例分析结果表明：测试结果均符合施工方案设计的规定数值，因此，证明给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术具有较好的施工质量与性能。

关键词：施工技术；给排水；不锈钢；敷设；

中图分类号:D226.4文献标识码:A

0引言

给排水工程在住宅建筑中占有举足轻重的地位，因此，对其进行研究是十分必要的。而研究与分析建筑给水管薄壁不锈钢管敷设的施工技术要点，为其应用奠定基础，从而保证供水管道的安全与质量。薄壁不锈钢管由于其连接速度快，免维护，安装后可以提高建筑物的美观度，所以将其作为给排水管道的选择。由于薄壁不锈钢管的质量轻，机械性能好，使用寿命长，摩擦系数小，不会产生二次污染，综合费用也相对合理，所以它在给排水管道中的使用，其综合性价比在所有的管材中都是很高的，成为了一种较为理想的给排水用管材。通过对欧洲共同体各国的管道挤出工艺的成功经验与我国近年来“卡压式”工艺的实践进行对比研究，得出了管道挤压连接工艺将会是今后薄壁不锈钢管线的发展趋势。但是，由于使用卡压连接方式的可靠性，对管线的输送安全有很大的影响。所以，开展薄壁不锈钢管敷设技术的研究，在工程上有很大的实用价值。

文献1研究了建筑给水薄壁不锈钢管道连接施工技术，该技术对于薄壁不锈钢管道连接的施工技术原则和优势进行了简单的分析，并以供水薄壁不锈钢管道的施工工艺为突破口，对其施工的精确性、预制加工、敷设、连接和压力测试等五个方面进行了研究和分析。基于此，为增强管道的密封性，本文提出给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术。

1 给排水工程中薄壁不锈钢管敷设施工技术设计

1.1薄壁不锈钢管的连接与密封

一般来说，给排水管的铺设都是由施工人员采用明敷来完成的。首先，给排水管的支架要用角钢固定，并且要用橡胶皮隔开，防止支架破坏给水管。其次，在安装过程中，施工人员要把给水管的接口、支管等部位安放好，并且要保证固定好，不能摇晃。最后，在薄壁不锈钢管从预埋孔穿层时，要对整个工程进行细致的检查，以保证工程质量达到相应的规范要求[2]。

不锈钢管的连接方法常常在给排水管道的连接中使用，包括不锈钢管和铜管等管道的连接，整体的卡压连接的强度主要取决于接头上的扣压凹槽，卡压量取决于连接的强度和材料自身的强度，在连接端的压紧点上，压紧环，保证了管路的密封性[3]，在选择密封环时，要考虑管内流体的特性。采用液压模具及环压装置，将管件、管接头压成六角形，在六个角上形成夹紧力，使管件与管道紧密地固定在一起而完成连接。其接头处的外管，内橡胶环全部卷曲成六角形。下图1为不锈钢管的卡压连接示意图。

图1 不锈钢管卡压连接

这种连接方法具有操作简便、省时省力、适用范围广、适用于各类管线等特点，在卡压之前无需对管路末端做任何特别的处理，只要在卡压之前，就可以选择适当的卡压装置来完成连接即可。连接结束后，用专门的六角规检查压接尺寸的大小，如果卷边的六角尺寸与六角规的尺寸相符合，就表明卡压已经结束，如果压力连接件的六角尺寸无法安装到六角量规上，则必须将其重新安装到原卡压力位置[4]。

薄壁不锈钢管的密封就是将一根钢管插进事先套有橡胶环的管接头内，利用工卡加压工具对其进行径向加压，在卡压时，管接头随钢管发生径向收缩变形，然后锁止锁定，这样就达到了钢管与管道的密封。由于橡胶圈与钢管界面处的密封件为“线”形，因此对橡胶圈、钢管及管接头的精度要求较高，稍有差池便会发生泄漏，而对切割钢管、管口倒角等有较高的要求，以确保胶环在卡压之前不被刮伤，所以采用胶环密封的方法对施工的要求要高于厌氧胶密封[5]。

密封胶圈材料的性能应符合抗蚀性与压缩性等特性，其各项材料的性能对比如下表1所示。

表1 密封圈材料性能对比

因此，选择氢化丁腈作为薄壁不锈钢管的密封胶圈[6]。

1.2不锈钢管的钻进

在薄壁不锈钢管敷设的过程中，铺管是引导钻进施工的一个重要步骤，也是实现开挖铺设钢管的最终目的。为了降低由于钻孔时间过长而导致的孔壁坍塌风险，在施工过程中，一般都是上铺管与最后一集扩孔工序同时进行。由于导向钻进施工的工艺特点，需要通过反复回拉来完成铺设，因此，如何准确地确定施工过程中的管系阻力，是其施工过程中薄壁不锈钢管敷设的可行性的关键

[7]。

钻进后钢管的弯曲变形及管壁的摩阻是管道铺设阻力的主要因素。由于刚性管路的特性，在铺设过程中，由于采用弯曲方式而不是采用直钻方式，因此，在实际工程中，铺管阻力的大小要远大于对管壁的摩擦阻力，因此，在实际工程中，需要进行大量的数值模拟。现有的许多理论及经验公式，均以管道内壁的摩擦阻力为对象。但事实上，管道壁面的摩阻计算是一项十分复杂的工作，它需要考虑的因素有：路面上的人流量、浅层土体的力学特性、土体的时变蠕变特性、水平孔洞的土拱效应、表面沥青（混凝土）的桥梁效应和地下水的影响。在铺管设备的轴向力超过其摩阻力的情况下，才能使铺管过程顺畅，若在反扩过程中，钻具所受的拉拔力超过了管壁与壁面的摩擦，则可利用钻孔机将管线直接拖入地层，在铺管压力低于管壁摩阻力的情况下，应加大钻进压力[8]。

设定此时钻进的场地图纸均匀，校正回拉管道的偏差忽略不计，摩擦系数为常数时，作用于不锈钢管节的外力如下图2所示。

图2 管道受力分析

利用轴向力的平衡量，可以得出管道的铺管阻力数值。该数值是在管头回拉过程中[9]，插入土抗力与拉拔过程中的摩阻力之和，其计算公式如下：

（1）

公式中： 表示管节自重， 代表由垂直（水平）土压力施加管壁的法向力， 表示管壁与土的摩擦系数， 表示摩阻力， 代表回拉力， 表示贯入阻力。

在管道钻进时，管线会持续受到土壤、误差修正等多种外部因素的作用，管线周围的管线受力状况也在不断地发生着变化，这种变化很难事先预测。所以，在确定回拉设备的性能时，必须设置合适的安全系数，才能克服回拉时可能出现的各种不可预见的阻力，从而确保回拉过程的安全。

在使用钻机进行锚固时，应避免将锚杆打入地下管道，在土质较硬、含水量较小的情况下，钻机的锚固应以直锚为主，在土质比较软的情况下，可以使用螺旋锚。在粉质粘土地层中，为了适应不同方向的需要，通常要选用大一点的钻头，经表面硬化处理后，才能取得更好的效果。在干燥松软的土壤上，使用中型钻孔机通常是最好的（土壤若干燥，可更快控制方向）。对于坚硬的粘性土，采用小直径的钻具更好，但是必须确保钻头直径大于外管直径10毫米以上。在进行施工场地勘察时，首先要利用探测设备，查明原有的地下管网的走向、埋深和性质，并做好标识，然后按照业主的要求和施工现场的条件，来决定敷设的路线和深度，以及在施工过程中的倾斜角度。钻机采用地锚、后支架与基础相结合，施工过程中要保证场地平整。将动力站与钻机联在一起，启动钻机，按照施工方案对钻机的工作角度进行调节，后支腿与前底座用地锚固定。应根据所敷设管道的直径、材料、长度、地层条件再决定是否采用辅助顶推，并在出料口预留工作槽。液压阀门操作手柄必须处于中性位置，换档手柄必须处于空挡。油压箱的油面不能低于机油标油量的三分之二处。根据润滑部位的规定，给轴承加足润滑油或润滑脂。

1.3薄壁不锈钢管的回拉以及质量检验

在导孔钻进工作结束后，将导钻取下，用反扩钻头及分动器替换，其联接形式是：孔内钻具、扩孔钻头、分动器、后钻钻杆。第一次扩孔顺利完成后，取下反转放大钻头及劈裂器，将机钻与下一步钻具对接，并按照设计的直径要求，一步一步地进行扩孔。在扩孔完毕后，将反扩钻头及扩眼器再次与钻杆相连、分动器后与待铺设管线相连、逆向扩孔并拔管、逆向扩孔至钻机，拆卸分动器、拉管头及逆向扩径钻头、拔出剩余钻杆，完成薄壁不锈钢管的敷设。

对于敷设质量的管控与检验，首先需要对数量进行检查，其中包括外观质量全部检验，热熔焊缝的机械性能测试不得少于一组200个。对于管道连接的焊缝，其机械性能不比母材差，对接热熔接后要做成凸缘，其接头尺寸要统一，不能有气孔，起泡和裂纹，接缝沿着所述钢管的全圆周方向光滑、对称，所述翻边的最小高度不低于所述钢管的外表面。焊缝处的错边不得超过管壁厚度的15%，但不得超过5毫米。焊缝处应进行平整。如果一个项目的焊缝数目少于100个，则进行2个焊缝的热熔焊接机械性能测试。检验方法为目视、查看焊缝机械性能试验报告，以上检查如发现有不符合要求，要双倍抽样，再加一次，如果还是不合格，就必须停焊，找出原因后再敷设。

管线连接处不得有泥浆漏出，可以分批进行闭水试验。窨井接口处的管道接头密封良好，管道出口处不会有泥浆漏出。管线的水力梯度满足设计要求。排污管道的平面位置，管道底部的标高都要测得，其容许偏差要符合下表2所示。

表2 允许偏差

根据管线直径和土壤状况，确定了两节不锈钢管相交的中心线的平面位移偏差。

2实例分析

2.1工程概况

此次给排水工程以A省的S市一处污水处理厂的二期工程为例，并结合实际经验进行分析研究，A省的S市古镇第二期污水处理项目，紧邻A省的S市的一村东闸，其中日污水处理能力50000立方，以及一条全长8.1 km的截污管和排污干管构成。其中，152 m的截污网分流污水干管段，采取薄壁不锈钢管敷设技术敷设排水管道。

工程使用的污水管道薄壁不锈钢管敷设技术，是利用DN500以下通信、电力电缆导引钻孔铺设的技术原理，适用于对通信、电力电缆有较高坡度和标高要求的市政排水管道，从而达到一种新的、可达DN800的无开挖施工方法，从而替代常规的地沟铺设方法，并克服其不足。

下表3为此次工程使用的主要施工设备。

表3 施工设备以及使用数量

2.2施工结果与讨论

根据上述工程的准备以及施工概况，现使用本文设计的给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术进行施工性能测试，测试以薄壁不锈钢管敷设的钢管最大内径的变形量为测试指标，其测试结果如下表4所示。

表4 测试结果

根据上述测试结果可以清楚看出，将测试出的数值与施工理论数值相比较后，其测试结果均符合施工方案设计的规定数值，因此，证明给排水工程中薄壁不锈钢管敷设技术具有较好的施工质量与性能，并且为同种类型的施工工程提供良好的借鉴。

3结束语

薄壁不锈钢管具有轻便和易安装的特点，可以大大提高施工效率，缩短工程周期，减少人力和物力的消耗。不锈钢材料具有优异的耐腐蚀性能，能够抵抗各种化学物质的侵蚀，确保管道在使用寿命内始终保持良好的性能。此外，薄壁不锈钢可以承受较高的压力，保证给排水系统的正常运行。不锈钢材料可回收利用，减少了对环境的破坏。虽然薄壁不锈钢管的价格比传统管道稍高，但其使用寿命长，维护成本低，总体来说可以节省长期的维修和更换成本。薄壁不锈钢管具有较好的密封性能，可以有效地防止水的泄漏，保证给排水系统的安全性和可靠性。薄壁不锈钢管具有良好的弯曲度，可以适应各种复杂的安装环境，为给排水工程的规划和设计提供了更大的灵活性。总之，在给排水工程中，薄壁不锈钢管敷设技术的应用不仅提高了工程的质量和效率，还为我们的生活提供了更加稳定、安全和环保的给排水服务。

参考文献

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