热力管网工程施工及其质量控制

刘海洋

（上海众深科技股份有限公司，上海 201802）

0 引言

随着我国经济建设的高速发展，城镇化建设规模的不断扩大，人们对提高生活水平的需求也随之提升，大型的集中供热热力管网工程项目的建设也得以在全国各地大力兴建。热力管网工程项目对改善城市环境和大气质量有非常重要的作用，同时对实现国家节能减排目标、维护社会和谐和可持续发展都有着重要的战略意义和长远的积极影响。本文通过对热力管网的施工工艺流程、施工质量进行深入探究，根据每个热力管网工程项目网线长、管网杂、施工环境特殊、施工过程复杂的具体特点，采取科学严谨的施工工艺和切实有效的施工质量管控措施，并及时处理各种质量问题和质量隐患，可以充分保证热力管网工程的施工质量，同时满足热力管网的社会经济效益和整体安全需求，促进城镇化建设的快速健康发展。

1 热力管网工程的施工工艺流程

热力管网工程的施工工艺流程主要包括以下各阶段：

施工前的准备工作，施工区域的测量定位、测量放线，管道线路的土方开挖，材料（包括管道材料、钢筋材料、混凝土、管配件等）验收，管道底部的铺砂夯实、支模架模施工，管道支墩（管桩）施工，管道等材料除锈，钢结构桁架施工，管道组对焊接及焊接质量检查，管道对接焊接接头无损检测，架空管道和埋地管道的安装，管道连接处的保温处理，管道沟槽、基坑回填，管道系统的强度及密封试验，管道系统的清洗吹扫，管道系统的调试运行，工程的竣工验收[1]。

2 热力管网工程施工及质量管控

2.1 测量放线和土方开挖

测量放线由施工项目技术负责人主持，管道技术人员负责测量，施工班组组长参与，施工监理旁站见证。测量放线必须放出线路的轴线和施工作业带边界线。在线路轴线（或管道沟槽开挖边线）和施工作业带边界线上加设百米桩，并在桩间拉线或撒白灰线。

测量仪器必须经法定计量部门校验合格且在有效期内使用。测量依据线路平面、设计控制桩、水准标桩进行测量放线，采用GPS定位，全站仪进行测量，测量放线中应对测量控制桩进行全过程保护。测量放线须以设计控制桩或其副桩为依据，不得擅自改变线路的位置。

土方的开挖应采用挖掘机开挖，人工清底的方式进行施工。无论是架空管道的支墩基坑，还是埋地管道的土方开挖施工效率都应高效可行，开挖过程中，应对土质的情况、地下水位、标高等的变化随时检查，并做好记录，严禁超挖、盲目操作[2]。

2.2 管道底部铺砂和管道材料检验与验收

管道基坑与沟槽开挖完毕且隐蔽验收合格后，按设计要求敷设混凝土垫层，以防涂层受扰动。

从此阶段开始，管网施工材料将持续进场，应及时向施工监理进行施工材料进场报验工作，工程材料/设备/构配件清单和相应的质量证明文件、合格证、试验报告等文件应作为附件同报验表一起提交。严格控制管道材料、焊接材料、钢结构材料、混凝土材料等材料的质量，对整个管道的施工质量将起着决定性作用。

2.3 管道铺设安装

管道的铺设安装一般有架空管道安装和埋地管道安装，施工现场一般配备两台或两台以上起吊设备设施。

在便于现场安装、运输、无损检测及促进施工进度的前提下，管道铺设施工一般会采用管道地面预制的施工方案。管道的预制应有预制方案，包括预制范围、预制深度、预制工艺及质量要求等内容。管道的预制应根据现场审查确认的设计单线图或依据管道平、剖面图绘制的单线图进行；单线图上应标注管线编号、焊接接头编号、现场组焊位置等。

2.3.1 架空管道安装

管道安装前进行内部清理，管内不得遗留任何杂物，必要时管道两端应设置临时堵帽。吊装前，再次确认管道内清洁度、管道路线以及管桩位置，确认合格后方可吊装。

管道水平段的坡度方向与坡度应符合设计要求。若设计无具体要求时，对管道坡度方向的确定，以便于疏、放水和排放空气为原则。在有坡度方向的管道上安装水平位置的补偿器时，补偿器两边管段应保持水平，中间管段应与管道坡度方向一致。

管道空中对接时，应严禁强力（强拉、强推、强扭、强顶）组对。如需调整安装工序，应严格按施工方案和专项方案的相关要求进行。

管道吊装时，应由持证起重指挥工一人指挥，由司索工负责绑扎钢丝绳。管道就位时不得碰撞管道支墩（或管）和已安装好的管道。

2.3.2 埋地管道安装

安装前施工监理应按施工图纸对管道沟槽的深度、坡度、底部设计要求进行再次确认，确定管线范围内及施工用地内所有障碍物，并做出标记。

施工过程中，不应对预制管道的保温层和外防腐结构造成破坏。各种准备工作做好以后，用吊车将管道吊入作业坑，放置在支架上并找正。找正过程中，对接接头应杜绝十字焊接接头的出现，相邻纵向焊接接头的间距应不低于100mm，管道内壁尽量齐平，内壁错边量和对口间隙应符合焊接工艺要求；不等厚的管道对接接头应按标准和图纸要求对坡口作过渡修磨；找正完成后由专业焊接人员对接焊接接头点焊固定。

施工监理应旁站见证管道安装的全过程，检查确认管道安装位置、对接接头相关尺寸等内容，并及时叫停违反施工工艺、质量要求、安全施工的行为。

2.4 管道焊接

管道对接接头的焊接应采用全焊透的焊接结构，焊接前应按图纸和规范要求编制PQR和WPS文件，管道的焊接应严格按照WPS执行。焊接人员应具有相应的资质，施工现场应配有符合要求的固定焊条库或流动焊条库，每批焊材入场时都必须向施工监理报验，确认后方可使用。

管道对接焊接接头焊接前，首先应彻底清理焊接接头坡口及坡口两侧10mm（气体保护焊两侧20mm）的范围内的母材表面，将水、浮锈、污渍、油污、积渣和其他有害杂质清理干净，直至露出金属光泽。

焊接过程中，应尽量在坡口上或引弧板上起弧，禁止在管道母材上引弧。每道焊接接头应一次连续施焊完成，多层焊每层焊接后，应及时进行层间清理，并进行外观检查，消缺后方可进行下一层焊接；焊接完成后，应及时清理焊接接头表面，自检完成后在离接头20～50mm处标出管线号、焊缝编号及焊工代号。

2.5 焊接接头质量检查与无损检测

焊接接头的外观质量检查应由焊工先自检，施工单位质检人员进行100%复检，检查合格后，报施工监理检查确认；对于隐蔽工程的焊接接头要随工程进度提前做好报验工作。焊接接头的外观成型应良好，并与母材平滑过渡；对接接头宽度以盖过坡口边缘2mm为宜，表面不得低于母材表面，余高应符合图纸要求；表面不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在；焊接接头的咬边深度不得大于0.5mm，连续长度不应超过100mm，且焊缝两侧咬边总长度不得超过该焊缝长度的10%。焊缝表面凹陷深度不得大于0.5mm，且每套焊缝凹陷长度不得超过该焊缝长度的10%。

焊接接头的外观质量检验合格后，应按图纸和标准要求对其进行无损检测。焊接接头的无损检测工作是热力管道工程施工过程中的一个重要环节，也是保证热力管道焊接接头质量的必要手段。无损检测单位应有国家质量监督检验检疫总局颁发的相应资质，并应有相应的专业检测经验，检测人员也应具备国家专业资格证书。管道焊接接头的无损检测方式一般有超声波和射线两种方法，这两种方式进行焊接接头的无损检测合格时方可认为无损检验合格。无损检测的合格标准和合格级别应符合经确认的设计图纸和标准规范的相关规定。

焊接接头的返修工作应由相应合格项目且技术水平高的焊工执行，返修前应分析缺陷性质、缺陷的长度和宽度，确认缺陷的部位。清除缺陷方法，采用砂轮机磨削。缺陷清除后，应对返修部位坡口进行适当的修磨。返修的焊接工艺应与正式焊接的相同。焊缝返修后应进行表面质量检查及100%的无损检测，检测数量不计在规定检验数。

在管道安装完成后，整个管道系统还应分别进行强度和泄漏试验，再次验证检查焊接接头的质量，最终保证整个管道系统无泄漏现象。

2.6 管道接口处的保温和管道沟槽的回填

管道保温施工质量检查主要体现在对保温材料的检查上。目前市场上保温材料种类繁多，性能各异，必然鱼龙混杂，所以对保温材料质量文件及具有检测资质的检测单位出具的检测报告的审查是保温材料质量检查的重要手段，也是保证管道施工质量的基本保证。另外，保温层厚度也应符合设计要求，保温壳连接处应黏结牢固，保护层搭接长度应符合设计要求。

基础施工完毕并经检验合格后方可进行土方回填，回填料须符合设计和规范的要求，土方回填采用符合规范要求的黏土，不得使用淤泥、耕土、软土且土料中有机质含量不得超过5%。回填前应排除积水，清除虚土和建筑垃圾。

回填采用分层夯实，每层300mm，压实系数不小于0.94，基础的两侧要求对称同时回填分层夯实。雨天不宜进行回填施工，必须回填时，应分段尽快完成，且宜采用砂土、石屑等填料，周围应有防雨和排水措施。

3 案例实践

3.1 项目概况

本工程位于常德经济技术开发区。供热管网主要以湖南华电常德电厂2×660MW国产超临界凝汽式燃煤发电机组为热源，厂内汽轮机四段抽汽改造后经过减温减压对外供应1.0MPa/210℃过热蒸汽。管网自湖南华电常德电厂北侧出线，以DN600为主管沿电厂取水管道架空敷设至明建水渠后，分别东、西、北向分支为开发区热网用户供热，管道全长3.3km。

3.2 保证供热管网工程的质量措施

3.2.1 工程“开挖施工”质量控制

本工程施工管线较长，柱基分布范围广，基本上分布在渠边、道旁，地下水位较高，且常德高新区浅、中、深土层均为粉末状粉土，颗粒小，易滑流，持力强度小。

监理项目部要求施工方编制土方开挖专项施工方案，并上报审批。在挖土过程中，严格按照专项施工方案施工，随时检查土质、地下水位等的变化情况，出现异常应及时联系相关方。碰到暗浜，及时将淤泥清除，换填粗砂并分层夯实；遇到浅层潜水时，采用积水坑明排水。基底浮土须全部挖除，挖至标高的基底土严禁扰动。

管线跨三岗渠南侧时，由于回填土较高，且支墩距离水线较近，造成混凝土支墩基础开挖困难，项目及时向监理方、设计方汇报，得到设计变更，保证了工程开挖按原进度进行。

3.2.2 “过路段施工”质量控制

根据施工合同要求穿越桃林路的直埋蒸汽管道为钢套钢直埋预制保温管（套管规格为中1020×12），施工方采用顶管方式安装，顶管长度约36m，放坡不小于0.002。顶管作业前，监理项目部要求施工方编制顶管施工专项方案，顶管施工严格按方案进行。同时组织现场施工测量和放线工作，确定管线范围内及施工用地内所有障碍物，并标记。

顶管作业时将地面的管道中心桩引入工作坑的侧壁上和支撑上，作为顶管中心的测量基线；将地面上的临时准点引入工作坑底不易碰撞的地方，作为顶管高程测量的临时水准点。用测量仪器随顶随测，以保证穿越精度，要求轴向偏差不超过顶进长度的1.5%。顶管作业应连续作业，不得中途停止。

3.2.3 热力管道“架空敷设”质量控制

本工程架空管道的安装是用吊车将蒸汽管道吊装到管桩、支墩和桁架上，项目上采取严格控制管道支架的安装精度来提高管道的安装质量。

严格按照设计提供的位置安装管道支架，其位置坐标误差不得大于10mm，标高不宜有正偏差，负偏差不得大于10mm。

按设计要求调整热力管道弹簧支架的安装高度，同时作好记录，安装高度与弹簧的工作高度均应满足图纸要求。弹簧支架的固定件应到系统投用前再拆除。

在两个膨胀节之间设置的支架应同时满足固定支架紧固无位移、滑动支架自由滑动的设计要求。

3.2.4 热力管道“焊接”质量控制

本工程热力管道采用的是Q235B碳钢管，管道直径从DN57到DN600不等，以DN630为主。采用氩弧焊打底，手工盖面的焊接方法，焊接接头进行100%RT检测。由于氩弧焊的热影响区域大，常常会造成砂眼、局部退火、开裂、针孔、磨损、划伤、咬边等缺点；手工电弧焊对焊接参数和焊接人员操作技能及经验要求较高，且劳动强度大、条件差。针对这些因素，结合工期需要，监理项目部要求施工方采取如下控制要点，以确保管道焊质量：

（1）按图纸、规范、标准，并结合本工程具体要求，编制科学合理的PQR和WPS文件，上报监理项目部审核，并严格按批复后的WPS文件施工。

（2）选择技术娴熟、经验丰富、有合格项的持证焊工严格按WPS文件要求进行焊接作业，并合理安排作业计划，避免出现疲劳作业带来的质量问题。

（3）焊接工程师经常现场指导焊工的焊接作业，氩弧焊尽量采用低线能量，以降低热影响带来的焊接缺陷；质检人员应随时巡检，检查焊接工艺纪律的执行情况。

（4）采取防风防雨、及时抽排施焊区域的积水、设置烘干设施保持焊接坡口干燥等多种措施，以保证焊接环境满足WPS文件的要求。

（5）焊材的保管、烘干、领用、回收需严格按《压力管道质量手册》中有关规定执行。

（6）加强焊接接头外观质量的检查和无损检测，及时处理焊接缺陷。

3.3 工程验收

工程竣工验收之前，监理项目部总监理工程师审查施工单位的竣工申请，并组织工程竣工预验收，组织编写工程质量评估报告。详细说明工程质量验收情况，并对工程质量问题及其处理情况进行了阐述；在所发现问题均得有效处理后，包括供热管道基础（土建）分部工程、管道安装分部工程、管道防腐保温分部工程、热控防电分部工程等工程运行良好，施工质量全部合格，工程档案资料符合图纸及标准规范的相关要求，最终得出预验收合格的结论。

4 结论

综上所述，一个科学合理、便于实际操作的热力管网工程施工工艺，加上监理单位严格履行“三控两管一协调及安全监理”的各项职能，对工程质量全过程管控，从而积极有效地解决管网施工过程中的各种技术质量问题，不仅提高了工程施工的准确性和效率，使整个工程得以圆满完成，并最终决定热力管网工程能够高质量运行，这对改善人居环境，提高生活质量，节约能源，促进现代化城市的快速健康发展，以及对城市的经济社会发展都具有长远的积极影响。