大口径管道安装技术总结

二00六年下半年，我们公司承担了国华宁海电厂2×1000MW机组循环水管道安装任务。管道直径为D3820×26，材质Q235A，全部埋地敷设，总长度874米。施工内容包括：管沟挖填土方、钢板卷板制作、管段下管安装、管道内外表面防腐。承担此类大口径管道安装在我公司内还是首次，在全国管道安装中也是比较少见，因此有必要将这一大口径管道安装技术进行总结推广，并希望在安装方法方面得到改进和提高。

一、管沟挖填

国华宁海电厂傍海而建，80%厂面积位于填海区上。厂区场地自然地坪标高为3.94～5.66m，循环水管沟基底标高为-0.56m，局部为-3.62m，基坑开挖深度为5.26m，局部为8.02m。场地回填石碴层厚度为4.30m~7.50m，石碴层基底标高为-1.27m ~-3.85m，其下为淤泥土层，层厚为3.2m～10.2m。循环水管道大部分位于回填石碴层中，局部在淤泥土层中。在管沟基坑开挖过程中，主要注意两个方面，一是基坑的排水；二是基坑支护。

基坑排水

     坑底排水：在基坑四周设400mm（宽）×400（深）排水沟，排水沟离坡脚不小于20cm，在四个角设600×600×1000集水坑，使地下水通过排水沟流入集水坑，用Ф100污水泵将集水坑内的水排走。排水工作由专人负责，随时疏通和修整。降水工作应持续到土方回填开始。

 坡面排水：对基坑支护处表面喷射100厚砼护面，基坑上边缘500范围内喷射50厚素砼护面，坡面排水采用塑料管浅层排水，排水管直径为50mm，长度为0.5m~1.0m，间距1.5m,向下倾斜50-100。

基坑外截水：为防止周围表层水流入基坑，在距基坑外边线0.5m外设400×400截水沟，对表层地下水进行截流。

基坑支护

基坑支护分两种情况。浅基坑由于坑沿为石渣泥层，不易滑坡，我们将坑边1：1进行放坡，就可以满足安装施工要求。对于深基坑，因为已深入到淤泥土层中，则采用土钉注浆稳固，面层配钢筋网一层再喷射混凝土。坑底为淤泥土的位置均进行换填，以保证受力10T/M2承载。

基坑回填

根据图纸设计要求，基坑回填分①加固段（位于运输大型设备道路区域，管道外采用钢筋混凝土包裹），②一般回填土段。

在管顶0.5m以下采用石渣分层夯实回填，石渣粒径控制在100mm以下，压实系数≥0.96mm最后根据现场试验决定，回填层厚度控制在300mm以内。用蛙式打夯机夯实。管道两侧应同时对称回填，为防止受压挤动，严禁单边回填夯实。管顶0.5m以上可采用原土（当原土为流砂、石块、淤泥质土等应换土），但不得掺有砼碎块、石块和大于200mm的坚实土块，回填土分层夯实应满足场平回填压实系数要求。

管道安装完毕后，应尽快回填，回填前应排干沟槽内积水。

二、加工厂制作

电厂现场制作场地有限，因此所有的钢板制作均放在远离现场80

公里外的加工厂内进行。加工厂所要完成的任务是：1、钢板卷制，每3节组成一段，共计6米。另外一些弯头、三通也在厂内完成。2、管件的防腐。3、管件运至现场。

    管段制作

由现场技术人员根据设计图，将管线逐一分解，以所到钢板的宽度画图标明各个管节的环焊缝位置，加工厂则以此图为依据，进行钢板排版卷制。加工厂的焊接多采用自动埋弧焊，成形好、速度快，焊接的检验合格率也是非常高的。

管件的防腐

管段预制完后，即转入防腐。管子的内外防腐工艺不同。内防腐为：喷砂清理至Sa2.5标准后表面刮涂QFZ-3型环氧砂浆重防腐涂料一道（厚约500微米）+喷涂或刷涂厚浆型环氧沥青涂料面漆二道（厚约120微米），要求保护年限在15年以上。外防腐为：喷砂清理至Sa2.5标准后，一道底漆（HCG1221厚度60微米）+一层玻璃丝布+一道底面漆（HCG1222厚度70微米）+一层玻璃丝布+二道底面漆（HCG1222厚度70微米），要求保护年限在25年以上。

管道的防腐后续工作有：现场的补口补伤、厚度检查、粘接力检查。

管件运输

管段、管件加运输车身均超宽、超高、超重。因此必须先取得交通管理部门的同意才能进行运输。一些管件，如弯头，重近26吨，则分3节运至现场后再组对。

三、管段、管件吊装

      本工程循环水管道分A、B两标段。A标段有三根D3820×26并排直行走向管道，吊装方法采用轨道行车，龙门吊跨度40米，吊装额度40吨。管段在加工厂内两端均匀焊接4个吊耳。吊装时平稳，匀速风险较少。B标段三条管线成不规则分布，转弯处较多，不能采用A标段吊装方法，经过反复论断，采用的吊装机具为（1495-3A起重量/工作幅度）100吨/4.7米履带式起重机。    

主要技术数据：

直管段：

  D3820×26          L=6000(mm)           Q=14600kg

管件：

 90°弯头： D3820×26        Q=25.63t

 钢性环：[18    Q=1.2t        =26.63t      =13.32t

三通：主管D3820×26         支管D2620×20 

锥形堵头D2620×1200   =14.7t

吊装方法与步骤：

经过多次现场实地勘察后，首先要明确循环水管基坑挖掘的工序安排，并参照护坡水平距离的数据针对管道图纸设计要求及管道施工工艺流程，尽量科学、经济地利用吊车的最大作用。

从A=985处(与A标分界)开始施工，先施工5#机循环供回水管及6#机循环供水管，接下来施工此处海水补给水管,然后施工6#机扩建端循环水管,余下的补给水管和引水管最后施工。不同规格管段、管件按设计施工图要求进行精确、仔细排版、编号排列有序，能使管段、管件制作防腐 　 运输　　现场吊装　　对口焊接，直至安装工序顺利衔接。吊装难点在集中控制楼、汽机房南侧3根D3820×26管道、管件。因其中里侧2根与外侧单根管水平中心距离约14m，并设有钢筋环网加固段，管件集中,重量大,经反复研讨、论证，并吸取我公司以往大管径地下管网施工经验，排除多种不利因素，确定利用循环水管基坑挖掘施工中，汽车运土、运料的设置坡道(坡度10°左右)在基坑碾压的砂石垫层上，铺设6000×2400×200钢制路基板，由(1495—3A)100吨履带吊站位基坑范围内，按照施工计划顺序，土建基坑挖掘与安装管段相互协调，前后交叉，有下至上，由里至外进行管段、管件吊装。

 受力分析(验算)

设：D3820×26×6000管段，三通D3820(×26)×2620(×20)，锥形堵头D3820×1200×20，吊装重量Qmax，工作半径γmax为准据

管段Q=14600kg，管件Q=14700kg，γmax=14.3m

选用(1495—3A)履带式起重机（L×W×H=6860×5285×4965mm）

机械性能：爬坡能力17°，行驶速度1.0km/h

吊钩滑轮组：吊钩30t，吊臂长度L=21.34m，吊装工作半径L=16m  

允许吊重Q=（17t－0.62）=16.38t＞14.7t

吊耳和吊索：

1)吊耳（板式）水平中心间距b=3m

吊索水平夹角≥60°

2)吊索荷载： =14.6×1.1=16t 

=8×1.15=9.2t=T1=T2

3)吊耳贴角缝强度计算（双面贴角焊缝）

焊缝长度Iw=15－1=14㎝

焊缝高度、宽度 δ=0.8㎝

焊缝折减系数：角焊缝h=0.7

焊缝强度σ===5867N/㎝2＜[σ]

[]= []×0.8=12800N/㎝2

采用手工电焊E4301焊条

4）吊耳抗拉强度应力

σ===7667N/㎝2＜[σ]

A3F许用抗拉应力为[σ]=14000 N/㎝2

吊索选用：d24－6×37+1钢丝绳（双股分支对称吊）

∵P=55d2=31.68t安全倍数取  k=6

∴T1=T2==5.28×2=10.56t＞9.2t

《经验算校核吊装机索具稳定性兼强度及应力安全》

主要机索具配备

管段、管件组对准备工作

根据网控坐标的坐标桩和标高采用水准仪和经纬仪放线测量管道的标高、坐标。用水平尺和铅坠测量管口的椭圆度。在两对接管端口沿圆周00、900、1800、2700四个部位做上标记，使得两管节对接后直焊缝满足如下要求，对接管节的纵向焊缝错开布置，相互错开的距离不小于100㎜，同时纵向焊缝不设在管子水平直径和垂直直径的端点，纵向焊缝放在管道中心垂线上半圆450左右处；同一管节上，两条纵向焊缝的间距大于500㎜。

    在对接焊缝处底部挖备2米×1米×0.8米工作坑，用于管子底部焊工进行施焊。

管子对接

管子对接的步骤是：第一步先卡位，即在已就位的管子管口的下半圆450处两外侧和将要放下去的管子管口底部内侧垂直焊接三块100×300×20的小钢板（钢板三分之一裸露在管口外）；在两对接管内侧的水平方向各焊四只吊耳，轴向分别挂2只3吨手拉葫芦。吊装管子放下时拉紧葫芦，使两管的底部基本齐平。第二步错口找平，采用的是一般的打楔子的方法逐步修正，修正时不能一步到位，要在一个较大的弧度内来回使两管边逐渐找平。待管口全部找平后再进行焊接固定。注意：一定要在焊口有足够的强度后才撤离吊勾。

五、管口焊接

坡口：

循环水管道有两种形式的坡口。加固段位置因为底部为钢筋混凝土基面，管底施焊困难，采用的坡口形式是下半圆900范围为单内坡口，其上为单外坡口。一般砂垫层的管口均采用内外双坡口的形式。

焊接：

本工程为电厂配套项目，焊接工艺执行规范《火力发电厂焊接技术规程》DL/869-2004，所有的焊接操作人员均应按照DL/679的规定参加焊工技术考核，取得电力系统的焊工合格证书后方可上岗。

焊接前应做的准备工作：提供焊接工艺评定、确定焊接方法、编制焊接作业指导书、清理焊口。循环水管道虽然为一般的低压管道，但因为管径大、管壁厚，所以现场施焊，常规的焊接工作均应按规定准备完善，绝不能有任何的疏忽。

现场一般采用CO2气体保护焊打底，手工电弧焊多层盖面，双面成型或手工电弧焊Φ3.2焊条打底，CO2气体保护焊盖面。为了减少变形和提高劳动生产率，尽可能利用两人或四人对称焊接。根据已完的工作量统计，完成一只焊口的焊接工作，以焊工两人操作，需耗时2天。

六、管道检验

长距离大口径管道水压试验如要实施将是非常困难，本工程管道

设计压力为0.35MPa，经设计许可，在保证焊接质量的前提下，允许取消水压试验。管道安装后的检验手段为，焊缝无损探伤比例提高至5%，各焊缝100%进行煤油渗透试验检查。

    大口径管道安装工艺虽然简单，但施工环节比较多，施工前的准备工作越充分，对安装越有利。现在对于此类工程一系列的施工流程的操作，已累积了一些经验，相信今后的类似工程的施工，无论在质量、工期方面都有一个更大的提高。