大口径管道外对口安装施工工法.docx
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大口径管道外对口安装施工工法
大口径管道外对口安装施工工法
1.前言：
随着近年来随着市政管网体系的完善和发展，直埋大口径市政管道的敷设得到了推广，管道的管径逐步加大，其作用范围和功能逐渐加强，随着管道技术的发展，在确保管道运行过程中的安全性的前提下，人们朝着降低施工难度、降低工程造价、加快施工进度的方面努力。
其中大口径管道对口焊接质量，成为制约大口径管道应用的一个难点，目前普通对口器的应用已经日臻成熟，但针对大管径管道其核心技术仍未突破，本工法即是研究利用大口径管道外对口器焊接对口质量的管控，从而提高管道系统运行的安全与可靠性。
2.特点：
本工法主要是通过改良市场现有对口器，适应大管径管道对口施工，提高大管径焊接钢管的对口质量，提高焊接一次性合格率，同时达到节省人工及成本，缩短工期的目的。
2.1市场普适对口器适用弊端
管道外对口器是管道施工中不可缺少的施工辅助机具，该工具常用于管径为Φ159-Φ2019mm的市政管线连接工作中。
图2.1是目前常用的大口径管道外对口器，该对口器由外排T型螺栓1、内排T型螺栓2、T型螺母连接板3、销轴连接机构4和刚性骨架5构成。
为了将该对口器放在限位固定管口连接处，施工人员要先松开所有内外排T型螺栓，连接销轴将两个刚性骨架连接成环状；之后，将对口器套入管道1的管口处，并调整内排T型螺栓至管口处合适位置时，顺时针旋转对口器内排T型螺栓（内排T型螺栓与T型螺母连接板相配合向心运动），使管道1与对口器同心且拧紧；之后，再将管道2送到与管道1相对的轴向管口处，顺指针旋转所有外排T型螺栓（外排T型螺栓与T型螺母连接板相配合向心运动），均匀地把管道2与管道1错口部分找平。
图2.1市场普适对口器
通常情况下，完成上述两根管道对口的工作至少需要两名工人，有时还需要其他人进一步配合才能顺利完成。
从施工现场实际应用来看，这种刚性骨架双T型螺栓顶丝结构的管道外对口器不仅体积和重量较大，工人在进行对口作业时很不方便，而且由于顶丝数量较多，工人在操作时比较繁琐，搬运过程费时费力，工作效率不高非常笨重，严重的影响了工程的进度。
2.2改良对口器的特点与优势
由于市场上的对口器不能满足高效高质量生产，我们在现有基础上进行了一定程度上的改造，目的就在于提供一种可适用于各种不同管径、壁厚的管道组对作业，达到一机多用；能够长期使用而不会变形，从而保证了对口精度；同时机构更为合理，提高了管道组对质量，减轻了现场工人的作业劳动强度，提高了劳动效率。
本工法所用的对口器采用链式、单排、T型螺栓顶丝结构，在对口时对口器与管道接触会自然成型，由锁紧机构将对口器锁紧，工人操作单排顶丝进行快速对口。
与现有的双T型螺栓顶丝结构的管道外对口器相比，搬运体积减小1/3，重量减轻1/2，省时省力、对口效率高，从而使管道施工作业水平得到进一步的提高，有着深远的经济和社会效益。
3.适用范围：
本次改良对口器适用于管径为Φ159-Φ2019mm的焊接钢管，主要运用于市政工程及长输管线工程。
4.工艺原理
本工法应用的是一种可折叠半硬结构大口径管道外对口器，如图4，该对口器由链式抱紧机构16和锁紧机构15构成；链式抱紧机构16由多个链式机构11通过销轴相互连接成链条状；锁紧机构15通过销轴固定在链式抱紧机构16的两端。
其中，每个链式结构11上焊接有一块T型螺母连接板13，T型螺母连接板13安装有外排T型螺纹12。
外排T型螺栓12与T型螺母连接板13螺纹相配合向心运动。
在实际应用中，外排T型螺栓与T型螺母连接板的数量相等，对于不同管径的对口器中的外排T型螺栓与T型螺母连接板的数量可以根据需要自行设置。
其中，锁紧机构15由T型螺母连接块17、带有半圆形沟槽的T型螺母块18和双向T型锁紧螺栓14构成；双向T型锁紧螺栓14的两头分别与T型螺母连接块17和带有半圆形沟槽的T型螺母块18螺纹连接，T形螺母连接块17通过销轴固定在链式抱紧机构16的一段，带有半圆形沟槽的T型螺母块18挂在连接抱紧机构16的另一端的销轴上与其配合；双向T型锁紧螺栓14的两头分别与T型螺母连接块17和带有半圆形沟槽的T型螺母块18相配合，通过左旋或者右旋双向T型锁紧螺栓14来预紧或者松开链式抱紧机构16，使其形成快速开合形式。
图4大口径管道外对口器
5.工艺流程及操作要点
5.1管道吊装前，保证沟槽开挖至设计高程并验槽合格；管道沟槽开挖完成后，立即复核管线位置，用经纬仪放出固定墩的位置。
在管道安装前先进行固定墩的施工。
5.2所有管材均应由产品合格证，且规格、型号必须与设计要求一致；所有管子、弯头等在使用前应进行外观检查，应无重皮、严重锈蚀、撞击凹坑、裂纹等缺陷。
5.3管道运输及布管
管材用16吨起重机配合运输车辆运输至施工现场，并沿沟排开，运输及布管时应注意:
装卸车时，采用平衡吊带法，为避免吊装时磕碰，吊带宽度大于150mm，为保证起吊高度，采用25吨起重机，进行布管；
使用起重机进行下管，吊点位置应据平衡条件选择，使用平衡架柔性宽吊带，吊起稳放。
在吊管和放置过程中,应轻起轻落,管子悬空时,应在空中保持水平,不得斜拉歪吊,管子不得在地上拖拉。
吊运时,注意不碰撞起吊设备、其它管子及周围物体，不得将管子直接推入沟内。
5.4管子组对前，用经纬仪检查，复测管道中心线及标高符合设计规定，布管人员进行实地行走核对,核对管子壁厚、管子摆放位置、是否符合图纸的要求，以及所布管子支撑是否稳固，并经业主或监理复查确认后，方可进行下道工序的施工。
5.5对口器安装并找平
如图5.5即是对口器安装示意图。
安装步骤如下：
图5.5对口器安装示意图
1.逆时针旋转双向T型锁紧螺栓14松开锁紧机构15，将链式抱紧机构16套入管道1的管口处，并调整好适当的位置。
2.顺时针旋转双向T型锁紧螺栓14，将链式抱紧机构16紧固于管道1的管口处。
3.将管道2送到与管道1相对的轴向管口处，顺时针旋转所有外排T型螺栓12，外排T型螺栓与T型螺母连接板相配合向心运动，均匀地将管道2与管道1的错口部分找平。
4.钢管组对按照焊接工艺要求进行，对口角度55°—70°，对口间隙1.0—1.5mm。
不允许割斜口。
对口时要注意管子间隙及错边量，不得超过施工及验收规范所规定的值。
对口的点固焊的工艺与正式焊的焊接工艺相同。
若需固定不同管径的对口，只需将链式抱紧机构16中的链式机构11做增减调整，通过销轴互相连接成贴合管径的尺寸，配合T型螺母连接块17、锁紧机构15共同锁紧对口。
此外对口器整体重量约40kg，需两个工人配合安装，操作较方便。
5.6管道焊接
施焊：
1.管道材质为Q235,连接方式为手工电弧焊焊接，工作管采用氩电联焊，焊丝型号TiJ-50Φ2.5，焊条牌号为E4303Φ3.2。
2.其焊接参数如下：
底层：
焊接电流90—110A，电压12—16V；
氩气流量7-9L/min（氩弧焊打底）；
夹层及盖面：
焊接电流110—140A，电压22—24V。
（1）所用焊条应与正式焊接采用焊条相同，且与焊接工艺评定一致。
（2）点焊焊工为该焊口的施焊焊工。
（3）在纵向焊缝或螺旋焊缝的端部，不能进行定位焊。
点固焊时点数不少于6点，点焊长度为60-70mm。
（4）根部必须焊透。
6.材料与设备
本工艺中主要施工工序为沟槽开挖、支护、管道基础、下管、焊接、功能性试验、管沟回填。
管材为无缝钢管。
使用的机械设备如表6：
表6设备表
序号
设备名称
型号
规格
数量
国别
产地
制造
年份
额定功率（KW）
生产
能力
用于施
工部位
1
挖掘机
1.2m3
2
山东
2015
100
120m3/h
土方工程
2
自卸汽车
15T
3
济宁
2015
177
30m3/h
土方工程
3
起重机
16t
5
江苏
2017
管道安装
4
倒链
10t
6
济宁
管道安装
5
打夯机
2.2kw
4
济宁
2013
2.8
90m2/h
土方工程
6
电焊机
ZX5-315
10
济南
2015
10
3t/h
钢筋及管道
7
交流电焊机
BX1-500
10
济南
2016
10
2t/h
钢筋及管道
8
直流电焊机
ZXE1-400
6
济南
2016
10
1t/h
钢筋及管道
9
切割机
2.2Kw
8
济南
2015
2.2
3t/h
钢筋及管道
10
洒水车
2
北京
2018
5t
90%
环保
11
发电机
120GF-1
1
潍坊
2015
120kw
90%
焊接
12
热熔焊机
8
苏州
2016
95%
焊管
13
气割枪
ACM-2
5
任丘
2015
钢筋及管道
7．质量控制
7.1质量控制需符合以下相关规范的要求：
《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-2013；
《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010；
《城市供热管网工程及验收规范》CJJ28-2014
《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
7.2焊接质量检验
7.2.1表面质量检验
焊缝表面质量检查前，应将妨碍检查的渣皮、飞溅物等清理干净。
焊缝尺寸应符合设计图纸与焊接工艺的要求，焊缝表面质量应符合下表要求。
表5.2.1管道表面焊接质量要求
项目
标准
焊缝余高
0-0.6mm，局部不得大于3mm，长度不得大于50ｍｍ
焊缝宽度
应比坡口宽1.5mm-2.5mm
错边量
≤壁厚10％
咬边深度
≤0.5mm，若＜0.3mm允许任何长度，若0.3mm-0.5mm
之间累计长度不得大于焊缝周围长的15％
7.2.2焊缝无损检测
1.无损探伤应在外观检查合格后，且在焊接完成24h以后进行。
2.根据图纸要求的比例及等级进行探伤。
3.每位焊工至少应检验一个固定焊缝和一个活动焊缝。
4.在焊缝局部探伤时，如发现有不允许的缺陷，应在缺陷方向或可疑部分作补充探伤。
5.探伤不合格的按规定进行返修，然后再次进行探伤检测，同一部位的返修次数不得超过两次，返修长度不大于50mm.如果出现两次以上不合格，则做报废处理，割除焊口两侧150毫米管段。
6.缝的无损探伤检验数量，按规定的检验百分数布置于每个焊口，个别焊缝不具备水压试验条件时，必须进行100%无损探伤，全部焊缝在管网强度试验合格后方认为合格。
7.焊缝无损探伤检验应采用射线探伤，焊缝数量为100%检验，焊缝质量不应低于现行行业标准《承压设备无损检测》（JB/T4730-20005）的规定的II级。
7.2.3管道安装允许偏差及质量标准见下表：
表7.2.3管道安装允许偏差质量标准表
序号
项目
允许偏差（mm）
检查方法
1
标高
±10
水准仪测量
2
中心线位移
每10米不超过5；全长不超过30
经纬仪
3
对口间隙
2.0～3.0
计最大值焊接检验尺
4
对口错边
≤1.5
计最大值焊接检验尺
5
焊缝加强高
高出母材2-3
焊接检验尺
个别管道焊缝不具备水压试验条件时，必须进行100％无损探伤。
8.安全措施
遵照“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，保障施工人员与施工过程的安全，需制定以下安全施工措施方案。
8.1作业标准化
操作人员必须认真执行标准化作业，按科学的作业标
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