混动承托升降设备在重型管道焊接中的应用

宋上校，张胜亮，石玉昊

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概况

新都区毗河流域水环境综合整治PPP项目，围绕毗河流域水质改善、生态建设，实施污水处理厂扩容提标、病态管网修复、黑臭水体综合治理、河道清淤及下河排污口综合整治等工程项目。工业东区污水处理厂配套管网(二期)，主要对城镇范围内的污水支管及接户管进行设计、完善，进一步提高污水收集率。工业东片区污水管网施工地属工业区，交通道路必须保持畅通。设计放坡开挖，开挖完成后铺设砂垫层，下管焊接，最后回填合格料。管道采用DN400-600的HDPE双壁波纹管，因放坡开挖，部分沟槽深度较深，沟槽底部宽度有限，导致下管及焊接管道均存在施工技术上的困难，常规管材单根长度6m，设备单点吊装易损坏，双点吊装占用场地大，成本高。混动承托升降设备可保证施工安全、高效便捷、质量合格、成本节约。

2 混动承托升降设备工作原理

为符合现场实际施工，使管道接头焊接升降装置能达到管道焊接质量及提高施工效率的效果，需要保证设备的使用方便、通用、操作性强。升降设备主要由直径55mm滚筒两个、长宽厚300mm×300mm×5mm钢板一个(顶板)、长宽厚200mm×200mm×5mm钢板一个(底板)、国标50mm的角钢长500mm两根、长270mm两根、车载千斤顶一副组成(主视图见图1、整体效果图见图2)[1]。

准备好材料及加工设备。通过千斤顶在中间连接，将顶板钢板(300mm×300mm×5mm)和底板(200mm×200mm×5mm)焊接成整体，顶板上焊接2个直径55mm滚筒体系，底板焊接在角钢框架上(见图3)。滚筒体系是为了实现对承载物体的轻松转动；顶板钢板的作用是固定两个滚筒；底板焊接在角钢框架上是为了增大设备底部着地面积，增加稳固性；车载千斤顶作用是实现设备的升降，用于调整管道整体水平高程和接头对齐，方便焊接。

管道焊接前需要调整管口及切口的对齐平整[2]，使用此设备可实现轻松快速的调节，设备的升降通过手动转动器实现，使用挤塑焊枪或液化气烤枪焊接管道接口时通过管道压在滚筒体系上，一侧的工人转动管道来实现。

图1 主视示意

图2 整体效果示意

图3 过程高程调剂演示及完整实体

3 混动承托升降设备在施工中的应用

HDPE管道具有操作简单方便，抗压能力强，化学性质稳定，环保等优点，在工程中有着广泛的应用[3]。常规HDPE管道施工为开挖沟槽、底部整平、使用设备下管、管道接口密封(一般是通过人工强行转动)、回填碾压一套程序。

混动承托升降设备的使用，很大程度地改进了施工工艺。为达到设备最大程度使用效果，以实际贴合施工流程工艺来达成施工高效、质量的目标。升降设备通过调节千斤顶的升降阀，来达到调整管道高低的效果，通过转动已安放好的管道，来使管道达到前后移动的效果。

施工工艺如下：

(1)准备沟槽。施工前测量根据设计要求计算开挖开口线后施打围挡封闭施工区域，然后沟槽按照设计及规范要求破碎路面并放坡开挖沟槽，通过水准仪反复测量，确保沟槽底平整及流水坡度符合设计要求，沟槽底部铺设设计厚砂垫层并夯实，检测压实度合格后进行下一步工序。

(2)设备到位。下管前先在准确位置将焊接升降设备放置在已经夯实的砂垫层上，设备高程调节到中级位置，完成两根管道焊接需要四个设备，每根管道1/3处各设置一个，以分担承托重量[4]。

(3)管材下沟。用两个平板车将管道运至下管沟槽位置顶部，4个人工用2根足够长度尼龙吊带间隔3m绑住管道，通过松开绑带将6m DREC管道缓缓放下，落在焊接装置上。

(4)对接口调整。通过升降调整管道整体平顺，接口在一个水平面上，之后通过转动管子，将两节管头的企口完全对齐，上下调整和前后调整反复调整几次，即可确保接缝严密无间隙。

(5)管道焊接。用提前准备好的挤塑焊枪焊接管道接头，一边焊接一边由两个工人从两头往同方向转动管道两头，使得焊接永远在最容易操作的位置完成，方便操作且质量能够保证合格。

(6)热缩套包封。等待接头焊接冷却后，再次用高标准热缩套进行热塑包裹焊接，同样使用烤枪加热热缩套，使得烤枪操作人员加热接头施工一直处于最易操作的位置，同样，通过在管道两头同方向转动即可实现。

(7)闭水实验。首先是准备工作，灌水之前首先将检查井内清理干净，对于预埋管口及时加以临时封堵，确保不得有渗漏现象发生，在完成上述工作后再计算出设计水头标高；再依据设计水头与管顶内壁和上游检查井井口标高相比的结果来决定试验水头的选取；其次即可设置灌水水量观测标尺，用以观察灌水时水量所达到的渗水量；接着是灌水，水源从现场施工取水点向试验管段上游管井内灌水，对现场无法取水的试验点，采用洒水罐车向试验管段上游管井内灌水；最后是水位观测，第一步灌水时的水位先测量后做好标记线，第二步灌水至设计水位进行渗水量测定时，应采用量筒补水的方法，记录补水体积，第三步灌水至设计水深后至开始进行渗水量测定的时间，应不少于24h，测定稳定后，闭水试验验收相关单位现场联合验收时，试验测读水位30min。

(8)管道粗砂回填胸腔。等待热缩套冷却到自然温度后，按照设计要求，采用中粗砂在管道两侧150°胸腔回填并夯实合格。

(9)沟槽回填。采用连砂石分层回填、碾压。

(10)路面恢复。检测路基压实合格后，按原状路面结构层及设计要求，恢复路面，并严格按照质量检验程序，检验路面恢复质量至合格。

4 升降设备应用取得的效果

常规的施工工艺施工操作难度大，工人费力费时，成本增加，且无法有效保障管道接头的质量，存在漏水隐患。经过实际应用，记录操作过程及管道闭水效果，该升降设备有效地解决了市政管道安装接头焊接质量难以控制的难题，提高了工作效率。重型管道在有限空间焊接的滚动承托升降设备的研发，解决了管道安装质量和效率的问题。可方便、快速地进行管道焊接，对保证管道的施工质量和提高效率有重大意义，尤其适用于管道较重需要人工吊卸安装且施工操作空间有限的条件下施工。

4.1 经济节约

(1)采用本设备可通过升降千斤顶对管道进行上下高程调节，也可借助面板上的两个滚筒转动管道来整体前后移动管道，减少管道接头焊接时间，很大程度地提高了施工效率，节约了施工成本。

(2)设备可实现100%周转循环使用，经济优势好。

4.2 保证质量

(1)在挤塑焊枪焊接及热缩套包管施工时，通过转动可实现永远在上顶面的操作，解决了管道焊接接头漏水的问题，切实地保证了焊接质量。

(2)接头是管道最薄弱的点，接头质量的保证使管道使用寿命增加。

5 结语

本文针对市政管网管道接头焊接施工存在的疑难杂症问题，通过制作升降设备，并在新都区毗河流域水环境综合整治PPP项目中实际应用，在提高施工效率的情况下，提高了质量保障。采用升降设备所施工的管道，经有关单位联合检测，管道接头质量优良，闭水效果良好，且已经完成验收。该设备的研发及应用，可为类似管道施工提供参考。