压力钢管道施工方案.docx

目录
一、编制依据 1
二、施工总体部署 1
三、钢管制作 2
四、防腐涂装 2
五、钢管安装 5
六、水压试验 12
七、投入资源情况 13

一、编制依据
根据合同技术文件要求，本方案编制主要引用标准如下：
（1）《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB/T 709—2006）；
（2）《无损检测人员资格鉴定与认证》（GB/T 9445—2005）；
（3）《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB/T11345—1989）；
（4）《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（SL 432—2008）；
（5）《水工金属结构防腐蚀规范》（SL 105—2007）；
（6）《水利水电工程金属结构与机电设备安装安全技术规程》（SL 400—2007）；
（7）《水工金属结构焊接通用技术条件》（SL 36—2006）；
（8）《无损检测 焊缝磁粉无损检测》（JB/T 6061—2007）；
（9）《无损检测 焊缝渗透无损检测》（JB/T 6062—2007）。
二、施工总体部署
3.1管道施工流程
测量放线
沟槽开挖
钢板桩支撑
阀井、管道基础施工
管道铺设
管道接缝处理
管道混凝土包封
沟槽回填
管道检查验收

根据以上施工流程和目前施工现场所具备的实际条件，计划先进行DN2600部分的施工，然后，由南向北将出水管安装完毕，最后进行DN1600进水钢管的安装。压力钢管道安装前，先进行钢管道下部的混凝土包封浇筑，管道安装完成后再进行剩余部分包封混凝土浇筑。
3.2施工计划安排
根据施工总进度计划要求及主体结构的施工进度，及时组织钢管加工及钢管道安装，钢管道安装施工安排在-1.5m以下竖墙混凝土施工完成后并在-1.5m土方回填前进行施工。
三、钢管制作
本工程中压力钢管制造安装工程所包括的主要工作内容有：由进水池段至泵房段的进水压力钢管和泵房后的出水钢管，包含直管、岔管、伸缩节等构件。
在专业厂家完成管材下料、卷板焊接、坡口处理等施工，管道加工满足《水利工程压力钢管制造安装及验收规范》（SL 432—2008）的要求，经监理工程师验收合格后方进场进行安装作业。
管道分节情况详见后附管道分节示意图。
四、防腐涂装
压力钢管道制造完成后，直接运送至涂装厂家进行内、外防腐施工；整个管道的涂装施工（除焊缝外）均在工厂内完成。
4.1外防腐
钢管外防腐层制作在厂内完成，根据设计文件要求，压力钢管的外防腐为聚丙烯防腐胶带进行处理；钢管运至施工现场后，每个管端各保留150～200mm暂不做防腐，待现场下管焊接完成后再进行补刷防腐层施工。
聚丙烯防腐胶带的施工程序为：
钢管表面处理-涂刷底漆-胶带缠绕
4.1.1表面预处理应按下列规定进行：
①清除钢管表面的焊渣、毛刺、油脂和污垢等附着物。
②采用机械或喷砂抛射除锈方法（如果特别指定喷砂处理），其质量应达到国标《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB/T8923-1998中规定St3级或Sa2级.（等级标准见附录）
③除锈后，对钢管表面露出的缺陷应进行处理，附着表面的灰尘、磨料应清除干净，钢管表面应保持干燥。当出现返锈或表面污染时，必须重新进行表面预处理。
4.1.2涂底漆
①钢管表面预处理后至涂刷底漆前的时间间隔宜控制在6小时内，钢管表面必须干燥、无尘。
②底漆应在容器中搅拌均匀。当底漆搅稠时，应加入与底漆配套的稀释剂，稀释道合适的粘度时才能施工。底漆可以使用干净的毛刷、辊子或其它一些机械方法喷涂。
③涂刷在钢管上的底漆应无漏涂、无气泡、凝块和流挂等缺陷，应形成均匀的薄膜。厚度应大于或等于30微米。焊缝处要仔细涂刷，以防漏涂。
④待底漆表干后（在常温及空气自然流动状况下，一般需要5-10分钟），即可缠带。应特别注意温度低时或在沟槽施工时，表干时间要长，确保钢管下半部分表干。
⑤钢管表面涂刷底漆后至缠带的时间间隔宜控制在8小时之内，底漆表面应干燥、无尘（风沙较大或空气湿度较大时，应立即缠带）。如超过8小时或隔夜，应在缠绕胶带前重新涂刷底漆。
⑥使用底漆时，应注意安全，防止飞溅，同时应远离火源。底漆使用后，应及时将剩余的底漆倒回原铁制容器中并密闭容器，防止底漆的挥发浪费。
4.1.3胶带缠绕
①胶带解卷时的温度必须在5℃以上，防腐层施工宜在-5℃以上进行。（经验证明缠带是可以在较低的温度-30℃时进行施工的，但要保证解卷温度。）本工程钢管胶带缠绕作业在夏季进行，常温下作业即可。
②对于焊缝处，如有必要，宜用30-50毫米宽度的窄条胶带补强，先覆盖在焊缝上，并以手或木质圆滑工具压实。
③使用适当的机械或手动工具，在涂好底漆的管子上按搭接要求螺旋缠绕胶带，胶带应保持一定的拉紧力，使得胶带层紧密连接。缠绕胶带时胶带边缝应平行，不得扭曲皱褶。两端胶带相接处要有100毫米以上的搭接。必要时在前一段胶带的末端基膜上涂刷底漆或充分烘烤，待表干后在搭接另一段胶带的起始端。始末端应使用木质圆滑工具紧密压贴使其不翘起。
④使用机械是保证胶带缠绕质量的有力措施，手缠胶带很难达到均匀一致的表面质量及始终如一的拉紧力，只有在特殊情况下，机械施工无法进行时，才可用手工缠带，但应使用宽度较窄的胶带。
⑤工厂预制缠带时，采用冷缠施工，管端应预留150-200毫米的焊接预留段。
⑥补口、弯头、穿墙处的防腐胶带应尽量使用宽度窄的胶带，并参照相关规范中的有关规定进行施工和检测。
4.2内防腐
钢管内防腐层制作在厂内完成，根据设计文件要求，压力钢管的内防腐为环氧富锌底漆两道，聚氨酯面漆两道，刷漆前需作除锈处理。
4.2.1施工要求
施涂前，专业技术人员根据施工图纸要求和涂料生产厂的规定进行工艺试验。试验过程中有生产制造厂的人员负责指导，试验结果报送监理人员。组焊后的管节、岔管及附件（除安装焊缝外），现场安装焊缝及表面涂装损坏部位在现场进行涂装。
清理后的钢材表面在潮湿气候条件下，涂料在4h内涂装完成，金属喷涂在2h内完成；在晴天和正常大气条件下，涂料涂装时间最长不超过12h，金属喷涂时间不超过8h。涂装材料的使用按施工图纸及制造厂的说明书进行。涂装材料品种以及层数、厚度、间隔时间、调配方法等均严格执行。当空气中相对湿度超过85%、钢板表面温度低于大气露点以上3℃，以及产品说明书规定的不利环境，均不得进行涂装。施涂过程中，要特别注意防火、通风、保护工人健康。施涂后的钢管小心存放，保护涂层免受损伤，并防止高温、灼热及不利气候条件的有害影响。各喷涂层间的喷枪走向相互垂直，交叉覆盖。上一层涂层表面湿度降到70%后，再进行下一层喷涂。
4.2.2涂层质量检验
在不适于施涂和养护的环境条件下所作的涂装，监理人员有权指示施工单位清除后重新涂刷。涂层漏涂者予修补。若检查发现流挂、皱纹、针孔、裂纹、鼓泡等现象时，进行处理，直至监理人员认为合格为止。涂层内部质量检验符合施工图纸要求。涂层厚度及结合性能检验按施工图纸要求进行质量检验。涂装结束后，专业技术负责人会同监理人员对钢管的全部涂装面进行质量检查和验收。钢管涂装的质量检验成果报送监理人员。
五、钢管安装
5.1管沟开挖
本工程钢管道基坑采用钢板桩支撑开挖，开挖前，在开挖基坑两侧打设40b型钢板桩，并设置横檩，用方钢进行支撑。

钢管道管沟开挖示意图
基坑支护采用12m长40b型钢板桩，支护钢板桩顶部采用同样型号的钢板桩做一道横檩，然后在两侧横檩之间，用方钢管进行支撑，方钢支撑每3m设置一道，以减小钢板桩因土压力而导致的变形，保证管沟上部施工空间。同时，采用槽钢进行斜向角撑，主要是为了防止支撑方钢所受压力过大。
（1）基本参数：
参照本工程施工图纸及地质勘察报告，混凝土包封底面高程为-4.51m，现状面高程在1.5m至1.8m之间，得以下参数：
①支护入土深度t：约6m；
②基坑深度H：约6m；
③本段土体为壤土，土体平均密度γ：20KN/m3；
④开挖基坑四周无其他杂物堆放，地面荷载q：0；
⑤钢板桩长度L：12m；
⑥土内聚力C：15Kpa；
⑦土内摩擦角φ：24°；
⑧钢板桩抗弯强度δ：182Mpa。

（2）抗倾覆验算：
Ka= tan2(45-φ/2)=0.422
Kp= tan2(45+φ/2)=2.371
Ea=γ（H+t）2 Ka/2
=20*12*12*0.422/2
=607.7KN
EP=γt2 Kp/2
=20*6*6*2.371/2
=853.6KN
考虑水压力作用（假设水位在0.0m，H=4.5m）
Fw=γwH2/2=10*4.5*4.5/2=101.3 KN
钢板桩桩顶A点弯矩进行分析：
ΣM1= Ea Ha +Fw*H*2/3
= Ea(t+H)*2/3+ Fw*H*2/3
=607.7*(6+6)*2/3+101.3*4.5*2/3=5165.5
ΣM2=EP HP
=EP(2t/3+H)
=853.6*(2*6/3+6)
=8536
M2/ M1=1.65﹤2，支护钢板桩需要设置横向支撑，否则会有倾覆危险。根据以往的施工经验，采用60*40*2.5的方钢管并在端部做斜向支撑，能够满足施工要求。
（3）钢板桩变形验算
假设钢板桩前后土压力为0点为K点，则K点距基坑底面距离为
t0=（q+γ）Ka/γ（KB – Ka）
其中，KB为坑底被动土压力增大系数；q为墙板顶部荷载，此处为0。
得，t0=18*5*0.422/(18*(1.7*2.371-0.422))
=0.585m
所以，Mmax= EP*（2t/3+0.585）- Ea（（H+t）2/3-t+0.585）- Fw（2/3H-0.585）
=853.6*（2*6/3+0.585）-607.7（12*2/3-7+0.585）-101.3*（2*6/3-0.585）
=2604.6KN·m
δmax= Mmax/W=2604.6*106/（96.2*103）
=27075 N/mm2
=27.1mpa＜钢板桩抗弯强度[δ](182Mpa)
钢板桩不会折断。
所以，此钢板桩设计满足要求。
（4）结论
本工程基坑采用钢板桩支护设计为：钢板桩采用12m长的40b型工字钢，施工时，采取“一顺一丁”的方式打设，插入土中的长度为6m，外露6m，并在支护钢板桩顶部设置横向支撑和斜向角撑。
以上设计通过受力验算，完全能够满足施工需要和安全要求。
5.2施工准备
（1）管道安装前具备下列条件：
①管道在沟底标高和管基填层质量检查合格后，方可安装。
②钢管、管件等附属设备在安装前按设计要求核对无误，并进行外观检查，符合要求方可使用。
③安装前，将钢管、管件等内部清理干净，不存有杂物。
（2）管道安装时，管沟积水排除，每次收工时，管端临时封堵。
（3）管材及管件的检验
①管材、管件及设备运至现场后，由材料员（质检员配合）逐根、逐件的检查内、外防腐及管口质量，并做好标识记录，不合格的不准使用。
②用钢尺对钢管逐根丈量其长度并记录。
③弯头、弯管安装前，核对管件的规格、壁厚、角度、曲率半径是否符合设计要求。阀门在安装前根据设计核对阀门的型号以及法兰；螺栓的规格和数量。各种配件必须核对合格证，同时检查阀门各部件无裂纹、气孔、砂眼等缺陷。
（4）管道安装前的准备工作
①管及管件在安装前都要用刷子除去内外表面的污泥或杂物，并将管端边缘50mm 范围内用角磨机和电动钢丝刷进行打磨、除锈，露出金属光泽。
②对钢管端部进行检查，表面无裂缝褶皱、撕破及壁厚不均等缺陷。
③对破损的防腐层用绝缘防腐带进行修补。
5.3压力管道安装
（1）基础复核
为确保管道的平面坐标位置及高程，在管道安装前，重新复核管道的中心线及临时支墩的标高，核对无误后方可施工，同时作好检测记录。
（2）管道运输及安装顺序
待安装的管段加工完成以后，需用50T汽车转运到安装地。采用50t的履带吊车将钢管吊起，配合人工将钢管移放就位。
本工程出水钢管道与南侧已完成的钢管道相连，北侧伸至泵房中连接到水泵机组出水口，施工时，先安装两端部分，然后连接中间段，充分利用阀井来消除安装误差，使安装质量达到设计要求。
（3）安装方法
①首装节安装
按本工程的施工顺序，计划从进水池段向泵房段的方向施工。利用汽车或者其他方式将该管节运至安装位置，根据已复核后的基准台进行中心、高程的调整，经过检查合格后，即可用型钢将钢管临时固定于预埋的锚筋上，经检查固定牢固后，将第二节管段运至安装位置，以第一节钢管为基准调整第二节钢管的中心和高程，同时用千斤顶和拉紧器调整相邻两管口的间隙，管口压缝采用压马和楔子板压缝，压缝一般从上中心向下分两个工作面进行，同时，要注意钢板错边和环缝间隙。
将两节钢管组成大节后，重新复核中心线偏差和倾斜度，将首装节的上、下游管口的几何中心误差调整至5mm以内（运用中垂线原理，采用水平仪、吊线球、钢卷尺，便可将临时活动支腿焊死，用型钢将钢管固定于预埋的锚筋上。
为防止加固焊接时，因焊接收缩造成钢管位移，加固型钢有一端焊缝，为搭接焊，且在最后焊接。加固完，再复测中心线、高程、里程和倾斜，作好记录。首装节安装好后，为保证管道不发生位移，可先浇筑二期混凝土，浇注前对该段的焊接进行检测，合格后方可浇筑。
②弯管、倾斜管的安装
弯管安装要注意各节弯管下中心的吻合和管口倾斜，当下弯管安装时，即将其下中心对准首装节钢管的下中心。如有偏移可在相邻管口上，各焊一块挡板，在挡板间用千斤顶顶转钢管，使其中心一致。弯管的上、下中心和水平段钢管一样，可挂垂球或用经纬仪测定；弯管安装2至3节后，必须检查调整，以免误差积累，造成以后处理困难。斜管安装方法和弯管相同。
③叉管的安装
叉管采用在加工场组装检查合格后，再分段用汽车运至施工点安装的方法；安装过程与直管段基本相同，先将叉管分成两部分运到安装地点组合好，之后再与两支管同时进行对接。当叉管全部组装完毕后，必须对两个支管的中心、高程、里程和倾斜进行复核，无误后将临时支撑焊牢，方可进行施焊工作。
（4）内支撑切除及管内补漆
管道内支撑的切除在二期混凝土浇注后进行，拆除钢管上的卡具、吊耳、内支撑和其他临时构件时，严禁使用锤击法，用碳弧刨或氧气—乙炔焰在其离管壁3mm以上处切除，严禁损伤母材。切除后，钢管内壁上残留的痕迹和焊疤，再用砂轮机磨平，并认真检查有无微裂纹。检查合格后采用手工涂刷对切除部位进行补漆。
5.4质量要求
（1）对口焊接
①对口采用外对口器，撤离外对口器前，氩弧焊根焊道焊完50%以上，根焊道每段长度近似相等且均匀分布。
②两根相邻管的螺旋焊缝在对口处相互错开，距离大于100mm。
③管道组对要求：
项目
工艺参数要求
项目
工艺参数要求
接口型式
对焊
坡口型式
V 型
坡口角度
70°±5°
对口间隙
1.0-2.0mm
钝边
1.0-1.5mm
错口
≤管外径3/1000 且≤2mm
管材：螺旋双面埋弧焊接钢管
焊道层数：五层
第一层：采用手工钨极氩弧焊打底 采用H08Mn2Si 焊丝
第二～五层：采用手工电弧焊填充、罩面。
④参加管道施工的电焊工均取得焊工合格证书并在有效期内，焊缝质量评定由持Ⅱ级或Ⅱ级以上资格证书的无损检测人员担任。
⑤依照焊接工艺指导书，制订焊接工艺评定及焊接操作工艺规程。
⑥管口组对尺寸符合要求且管道端口的切面平整，无裂纹，切口面与管轴线垂直，且垂直偏差不大于1.5mm。
⑦当管道在沟外焊接时，管口处作业空间不小于500mm，在管沟内焊接时，工作坑尺寸为宽0.8m，深0.5m。
⑧管道焊接时焊条有生产合格证和同批号的质量证明书，焊条使用前严禁受潮气、雨水、油类等有害物质的侵蚀，在干燥通风的室内存放。
⑨焊条使用前进行烘干，烘干温度为75℃－150℃，烘干时间为２小时，每次烘干数量以满足实际需用量为准，在使用过程中放在保温筒中进行保温，随用随拿，保持焊条干燥。重新烘干次数不超过两次，当焊条药皮有脱落及显著裂纹时，禁止使用。
⑩焊条烘干设专人负责，并做好详细的烘干记录，经烘干的焊条放在恒温箱内，随用随取，每日的焊条发放和回收设专人负责。
当管道安装工作有间断时，及时封闭敞开的管口，以防止异物进入管内。雨季用的堵板具有防止泥浆进入管腔的功能。
焊机性能稳定，功率等参数满足焊接工艺要求。
环境要求：雨天、风速大于8m/s、风沙天气、天气相对湿度超过90%严禁施焊。
在进行氩弧焊打底时当电弧电压过高时，易产生未焊透，并使氩气保护效果变差，因此在电弧不短路的情况下，尽量减小电弧长度。
氩气喷嘴与焊道之间的距离以不妨碍焊工视线为宜，一般为5～12mm。
（2）管道焊接及安装质量要求
①表面无有裂纹、融合性飞溅物、气孔、夹渣凹陷等缺陷。
②咬边深度不大于0.5mm，在任何长300mm 焊缝中两侧累计长度不大于50mm。
③焊缝宽度按坡口宽度每侧增加0.5—2.0mm 为宜。
④施焊的环境温度低于零度时，在100mm 范围内预热，温度在-10℃至-20℃时，停止焊接作业。
⑤本工程钢管为DN1400、DN1600、DN2600三种，始装节管口中心极限偏差为5mm，其他部位管口中心偏差：DN1400和DN1600钢管为15mm，DN2600钢管为20mm；钢管管口圆度不大于5D/1000。
⑥钢管始装节的里程极限偏差为±5mm，始装节两端管口垂直度不应大于3mm。
（3）焊缝检验
焊缝外观质量检查遵下表规定：
序号
项目
焊缝类别
一
二
三
允许缺欠尺寸（mm）
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
深度不大于0.1δ，长度不大于0.3δ且不大于10
3
咬边
深度小于等于0.5
深度不大于1
4
未焊满
不允许
深度不大于0.2+0.02δ且不大于1，每100mm焊缝内缺欠总长度不大于25
5
表面气孔
不允许
每米范围内允许直径小于1.5的气孔5个，间距不小于20
6
焊瘤
不允许
-
7
飞溅
不允许
-
8
焊缝余高Δh
手工焊
δ≤25，Δh=0～2.5
25﹤δ≤50，Δh=0～3
δ﹥50，Δh=0～4
-
自动焊
0～4
-
9
对接焊头
手工焊
盖过每边破口宽度1～2.5，且平缓过渡
自动焊
盖过每边破口宽度2～7，且平缓过渡
10
角焊缝焊脚K
K≤12时，K+2；K>12时，K+3
注1：δ为板厚
注2：手工焊是指焊条电弧焊、半自动CO2焊、半自动药芯焊和手工TIG焊，自动焊是指埋弧焊、MAG自动焊和MIG自动焊等。
（4）阀门安装
①阀门在安装前根据设计要求核对阀门、伸缩节的型号及法兰、螺栓的规格和数量，复核产品合格证和试验记录。
②阀门各部件无裂纹、气孔、砂眼、浇铸不足等缺陷。
③阀门在关闭状态下安装，安装时按介质流动方向确定其安装方位。
④闸阀安装牢固，严密，启闭灵活，与管道轴线垂直。
⑤伸缩器安装进行预拉伸，受力均匀。伸缩器内套有焊缝的一端，采取迎介质流向安装。
六、水压试验
管道施工完成后进行回填覆盖，随后按照规范及施工图纸的规定进行水压试验，检测管道的严密性和强度，检测完成后将管道内水排出至外环河内，进行防腐施工和清洗。
压水试验时，应注意以下施工内容：
（1）水压试验水温应在5℃以上；
（2）水压试验用压力表等级不低于1级，压力表量程不应超过试验压力的1.5倍。压力表使用前应进行检定，且不得安装在水泵和进水管上。
（3）充水前，对钢管或岔管上的临时支撑件、支托、工卡具、起重设备等进行解除拘束处理，并对管壁上的焊疤、划痕进行打磨修补。
（4）充水时，在其最高处应设置排气管阀，加压前必须排气。
（5）加压时分级加载，加压速度不大于0.05Mpa/min，先缓缓升至工作压力并保持30min以上，此时压力表指针应保持稳定，没有颤动现象，对钢管进行检查，情况正常情况下继续加压，升至最大试验压力保持30min以上，此时压力表指示的压力应无变动，然后下降至工作压力保持30min以上。
（6）水压试验过程中，出现问题需要处理时，先将管内的压力卸至零压力，再将管内水排空后，再进行焊接、热切割、碳弧气刨或热矫型等作业。
（7）水压试验完成后，立即将管内压力卸至钢管内水自重压力，在确认管段上段的排气阀门打开后，再进行钢管内水排放作业。
七、投入资源情况
7.1计划投入人力情况
根据施工总进度计划安排并充分考虑现场施工强度的要求，钢管安装拟投入人员情况如下表所示：
工种
机械工
焊工
测量工
普工
合计
数量
3
10
4
30
47
7.2计划投入设备情况
由于钢管道体积大、重量大，安装时选择合理的施工设备尤为重要；根据以往施工经验，本工程钢管道安装采用50t履带吊车配合施工作业，同时，也要考虑钢管道分节不同和现场施工条件的差异情况，项目部随时做好大吨位吊车储备。
设备投入情况详见下表：
设备名称
规格型号
数量
备注
履带吊车
100t
1辆
备用
履带吊车
50t
1辆

运输车
13m
2辆

电焊机
BX-300
5台

氧气-乙炔焊
/
1套