钢管与玻璃钢夹砂管道连接施工技术

许海林 仲金荣 何家军 沈立明

云南建投第五建设有限公司 云南 昆明 650106

昆明市第十四污水处理厂自来水管道迁改工程中，迁改管道公称压力为1.0 MPa、工作压力为0.6 MPa，总长度为4 275 m。项目原有管道材质为玻璃钢夹砂管，新改迁管道为钢管。目前对于钢管与玻璃钢夹砂管的对接，国内外通常采用双“O”形密封圈承插连接，这种方法常因密封圈受损，密封圈压缩比过小、老化，操作时有杂物等影响因素造成不同程度的渗漏，难以保证施工接头质量，从而严重影响工程进度。本工程采用钢内套这种连接方式，配以油麻辫填塞及灌浆料充实，并用高强抗渗混凝土浇筑接头，且有轨道钢固定，接头与支墩形成一个整体，具有较高的抗裂和抗变形的能力，即使地基轻微下陷，接点处也不会受太大的影响。该处理方式使得接口处质量有保证，不受地域限制，无论管径是否一致都可处理，施工操作相对简单，可提高施工效率，延长接点使用寿命，相比传统的施工工艺，可以大大减少接点爆管漏水次数，节约成本，保证供水质量及安全[1-3]。

1 工程难点

本工程迁改管道中DN1 600的D管原管为玻璃钢夹砂管（图1），迁改管道所用的新管材是钢管（图2），但设计未明确不同管材新旧管道接头的连接方式，目前业内采用的传统连接方法易发生爆管或漏水问题，对居民生活用水会产生严重影响，且维修难度大，接口使用寿命较低。因此，在本工程的实施过程中，如何快速、高效、安全、保质地完成新旧管口连接施工是本工程的最大难点。

图1 玻璃钢夹砂管（旧管）

图2 钢管（新管）

2 施工工艺

2.1 接口连接方式的选择

在钢管与玻璃钢夹砂管接口处采用内径小于玻璃钢夹砂管200 mm的短钢管承插式连接，管道间隙采用油麻辫和高强灌浆料进行填充，端口缝隙处涂抹环氧树脂，缠绕玻璃纤维布，通过这种连接方式将其过渡为一个整体，如图3、图4所示。

图3 管道接头平面布置示意

图4 管道接头剖面布置示意

2.2 施工工艺流程

钢内套预制→排水→切割玻璃钢管→插入钢套→填充嵌缝材料→高压注入灌浆料→接头封堵→轨道钢固定→浇筑高强抗渗混凝土→变径管焊接→钢管防腐→人孔封堵→通水

2.3 连接管头的制作与安装

根据玻璃钢夹砂管的标准内径尺寸，制作1根外径尺寸小于玻璃钢管内径尺寸100 mm、长4 m的钢管，再制作1个变径管。玻璃钢夹砂管内积水排空后进行接管施工，首先在接管处脱除玻璃钢管，再用制作好的长4 m的钢制管段插入玻璃钢管内深3 m处，并用木楔调整钢管与玻璃钢管内壁四周的间隙，要求四周间隙均匀。

2.4 焊接工艺

为了确保焊缝密实，保证通水后无漏水现象，焊接时采用二氧化碳气体保护焊。该种焊接工艺有以下几个优点：

1）焊接成本低。其成本只有埋弧焊、焊条电弧焊成本的40%～50%。

2）生产效率高。半自动焊接时，熟练焊工的焊接速度为18～36 m/h。

3）操作简便。明弧对工件厚度不限，可进行全位置焊接且可向下焊接，但对焊工的技术要求较高。

4）焊缝抗裂性能高。焊缝低氢且含氮量也较少。

5）焊后变形较小。角变形为0.5%，不平度只有0.3%。

6）焊接飞溅小。当采用超低碳合金焊丝或药芯焊丝时，或在二氧化碳中加入稀有气体Ar，可降低焊接飞溅。

2.5 嵌缝施工

管道焊接时同时利用人孔进入管道内，用麻丝在钢管与玻璃钢管之间的两端缝隙处进行填充，深度为200 mm以上，防止灌浆时跑浆。将油麻扭成油麻辫，油麻辫直径约为接口间隙的1.5倍。

将油麻辫从长45 m的短钢管与玻璃钢夹砂管间隙内用麻凿或灰凿打入，每缕油麻辫在管子上绕过整圈后，应留有50～100 mm的搭接长度，填塞时由管道接口的下口向上口填充，然后用麻凿依次打入间隙内。

2.6 灌浆料密封

玻璃夹砂管灌浆时在间隙外口用小方木堵塞，待灌浆完成后、灌浆料完全固化前拆除堵塞方木。灌浆料固化后清理干净钢管与玻璃钢管两端连接处并用丙酮清洗，待丙酮挥发后在间隙处涂抹环氧树脂，缠绕玻璃纤维布（缠绕一层玻璃纤维布，涂抹一层环氧树脂）并用木楔在间隙四周楔紧实。

2.7 接点加固处理

由于钢管的温度应力与玻璃钢夹砂管温度应力不同，会导致2种管材接口处的伸缩量不同。为了避免接口处因产生裂缝而导致漏水，同时为了避免接头因地基沉降而开裂渗漏，在2种管材接点位置搭设轨道钢，固定完成后在短管位置支模。钢套一端要预留出500 mm，为变径管的焊接留出操作位置；另一端可超出短管端1 000 mm，采用补偿收缩早强混凝土进行浇筑，振捣密实，并及时进行养护，增强钢管与玻璃钢夹砂管连接的稳定性。

2.8 变径管焊接

变径管由钢管厂家制作后运输至现场，待接头加固混凝土浇筑完成后，即可进行变径管的焊接安装。为了确保焊缝密实，焊接时采用二氧化碳气体保护焊。该种焊接工艺成本低、效率高、焊缝抗裂性能高、焊后变形较小、焊接飞溅小，能够确保通水后无漏水现象。

2.9 钢管防腐处理

钢管具有取材制作方便、安装技术成熟、适应复杂地形等优点，既适用于埋地敷设，又可用于跨越架空、过河倒虹和顶管施工，是输水管道中采用较多的一种管材。但钢管最大的缺陷是在自然环境中易产生腐蚀，因此做好钢管的内外防腐是延长钢管使用寿命的重要施工环节。防腐处理完成后对人孔进行封堵，待混凝土养护结束后，方可正常通水。

3 社会、环保、经济效益

3.1 社会效益

本技术的应用，成功解决了钢管与玻璃钢夹砂管接口连接的施工难题，为城市市政给水管道新旧老管接点连接施工技术的发展起到了积极的推进作用。同时该工艺的运用，可大大缩短停水时间，只需22 h的抢修即可保证正常通水，大大降低了市区停水造成的成本损失，并使管道内施工安全事故的风险降到了最低，也更好地保证了居民用水质量和安全。

3.2 环保效益

该施工工艺对自来水管道内壁污染较小，保证居民饮用水水质不受影响；且施工开挖操作面小，对周边生态环境影响较小。

3.3 经济效益

本施工工艺与传统做法相比，能大大减少爆管和漏水次数。接点每次爆管或漏水，维修费用将高达20万元，本工艺可大大减少施工设备的投入，平均每个接点最少可节约成本50万元，经济效益明显。

4 应用成果

因使用钢短管承插处理钢管与水泥预制管接口的施工技术，故昆明市第十四污水处理厂管道迁改工程的施工任务得以顺利完成，该工程于2018年6月26日顺利通过水压试验，管道工作压力为0.6 MPa，试验压力达到1.1 MPa，水质检测合格，且安全稳定运营至今，所有接头未出现渗漏现象。该施工工艺实施效果良好，赢得了建设、设计、监理各方的好评。

5 结语

随着我国城镇化的快速推进，居民生活用水的需求量越来越大，对城市给水基础设施的要求也越来越高，原有的市政给水管道已无法满足供水需求量。另外，新旧管道的连接与迁改施工量日益增加，不同管材的连接处爆管或漏水问题也十分突出。钢管与玻璃夹砂管连接施工工艺的成功应用，有效解决了金属管道与非金属压力管道的连接难题，为市政给排水行业提供了一种切实可行的连接方法。同时，在燃气、通信、电力等相近行业的管道改迁、抢修工程中，给接头的施工处理提供了借鉴，也对我国管道接点连接施工技术的发展起了积极的推进作用。