管道工程毕业论文--管道施工技术实例研究 35页

毕业设计（论文）管道工程毕业论文管道施工技术实例研究目录摘要ⅠABSTRACTⅡ绪论Ⅲ第一章管道工程概述11.1管道及其类型11.2管道工程的应用2第二章输水管及其接口技术分析32.1输水管简介32.2螺旋钢管简析32.2.1螺旋钢管32.2.2螺旋钢管及其标准分类42.2.3螺旋钢管生产工艺42.2.4螺旋钢管工艺性能5II\n毕业设计（论文）2.3.5螺旋钢管用途72.2.6螺旋钢管的发展前景72.3输水管的柔性接口口技术72.3.1输水管一般接口技术82.3.2柔性接口82.3.2.1柔性接口的共性与个性82.3.2.2胶圈接口的分类及特点82.3.2.3柔性接口的优点102.3.2.4柔性接口与钢管的现场对焊焊接接口对比分析112.3.2.5柔性接口的现状与发展11第三章输水管施工工艺实例分析123.1工程概况123.2管沟开挖133.3布管173.4破口加工及管道对接173.5管道焊接183.6施工中出现的问题213.7顶管施工223.8现场防腐补扣补伤313.9检查验收32第四章结论与建议334.1小结334.2管道相关建议34致谢35参考文献36II摘要本文主要分析管道的基本概念性能特征以及管道施工的基本工艺流程，从管道的定义、分类、作用和生产工艺性能、用途、施工工艺等几个方面分析，重点分析了螺旋钢管及其柔性接口技术、顶管施工，其中施工质量影响因素及其控制方式是重点内容。结合中能取水口改造工程II\n实例分析，从基本的工程概况、管沟开挖、布管、坡口加工及管道对接、管道焊接、施工中出现的问题、顶管施工、现场防腐补伤补扣、检查验收等九个方面较为详细的介绍了输水管道施工步骤及其方法。对于顶管施工，本文重点介绍其中的顶管机及其泥水设备安装以及顶管的过程。另外，对于对管道施工、应用中的管道保护、防腐等问题提出了一些建议。关键词：管道螺旋钢管柔性接口顶管ABSTRACTII\n,Thisarticleanalyzestheperformancecharacteristicsofthebasicconceptsofpipeline,andpipelineconstructioninthebasicprocess,fromthepipelinedefinition,classification,functionandmanufacturingprocessperformance,usage,andotheraspectsoftheconstructionprocess,focusingonanalysisofthespiralpipeandflexibleinterfacetechnology,pipejacking,whichaffectconstructionqualitycontrolisthekeyfactorinitscontent.Transformationinenergyintakecombinedwithengineeringexamples,frombasicengineeringsituation,trenchexcavation,piping,processingandpipelinedockinggroove,pipewelding,constructionproblems,pipejacking,siteanticorrosioninjurycompensationdeduction,inspectionandacceptanceninemoredetailedintroductiontothewaterpipelineconstructionproceduresandmethods.Forpipejacking,thisarticlefocusesononeofthetopofthemachineanditsequipmentinstallationandslurrypipejackingprocess.Inaddition,thepipelineconstruction,applicationofthepipelineprotection,corrosionandotherissuesputforwardsomesuggestions.Keywords:PipelineSpiralsteelpipeFlexibleinterfaceTopmanagementII\n绪论1.1对管道的相关认识随着现代科技的飞速发展，工业化进度不断增强，管道在人们的生活中发挥着越来越重要的作用。城市里的给水、排水、供热、供煤气的管道干线和长距离的输油、气管道等等种种相关于人们生活的各个方面都有着管道的身影。管道运输，被称为五大运输行业之一，与铁路、航空、公路、海运相平行，是巨大的能源运输工具。管道运输又被称为文明运输，因为国家发展到相当的文明程度之后，才有管道运输的出现，它又是一种不产生噪声的运输，相对于五大运输中的其他四种运输，管道运输的噪生污染最小。对一个工业国来说，工业越发达，人民生活水平越高，耗用能源越大，依靠管道运输的程度就越大，由此可见管道在一个国家经济生活运作中的重要地位。由此，了解相关管道方面的基本知识对于人们来说显得相对重要。1.2本文主要内容本文将要研究管道的基本概念和接口技术以及管道工程的一般施工工艺流程，从管道的概念、分类、一般用途及重点介绍螺旋钢管和柔性接口技术来一般性的总体性的介绍管道工程，并结合工程实例对管道施工的一般步骤进行分析，最后注明本文小结及对管道工程施工的一般性建议。II\n第一章管道工程概述1.1管道及其类型1.1.1管道基本概念管道，英文是pipe;conduit，其定义是用各种材料制成的管子的通称或是一种保护电(光)缆的设施，通常指已经建设可以自用、出租、出售的实体。管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。通常，流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。1.1.2管道的分类管道一般按以下集中分类方法可以分为:按用途：输气管道、输水管道、输油管道；按材质：钢质、混合金、铝制、PVC、等等；按压力：承压管道、不承压管道；按承压级别：低压管道、高压管道；按口径尺寸：应按直径分类。其中，压力管道涉及各行各业，对它的基本要求是“安全与使用”，安全为了使用，使用必须安全，使用还涉及经济问题，即投资省、使用年限长，这当然与很多因素有关。1.2管道的工程应用管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。下面仅从管道输送能源的角度简要做举例说明。（1）管道是巨大的能源运输工具①II\n管道运输，被称为五大运输行业之一，与铁路、航空、公路、海运相平行，是巨大的能源运输工具。例如，阿拉斯加原油管道年运原油9000万吨，相当双轨铁路的年运量。管道输送石油和天然气这种危险品，特别是大量天然气的输送，是别的运输工具所不能代替的。这样的能源运输功能，是其他运输工具难以完成的。②管道运输又被称为文明运输，因为国家发展到相当的文明程度之后，才有管道运输的出现，它又是一种不产生噪声的运输，故称为文明运输。对一个工业国来说，工业越发达，人民生活水平越高，耗用能源越大，依靠管道运输的程度就越大。以意大利1955年、1965年、1975年、1985年年耗用能源为例：成品油所占比例分别为33%、63%、67%、69%；天然气所占比例分别为8%、8%、15%、17%。由此可以看出，成品油和天然气的耗用在逐年增加，其中绝大部分是经管道运输的。这同样说明，对一个发达的工业国，管道能源运输所起的作用是巨大的。（2）．管道运输起着调剂世界能源的作用①天然气是未来世界的第二能源，在陆上大量输送天然气只能依靠管道输送。管道在这一领域里起着调剂国际之间，甚至洲际之间的天然气的作用。如原苏联修建的亚马尔（Yamel）管道穿过北极圈的永冻土地带和上千千米的沼泽地带通向欧洲，全长9000千米，管径1420毫米，年输天然气320亿立方米，除供原东欧8个国家外，每年还供德国100亿立方米、法国100亿立方米、意大利80亿立方米，起到了国际间的能源调剂作用。②在洲际之间，如北非国家阿尔及利亚的管径为1220毫米的天然气管道长1200千米，年输量为125亿立方米，穿过水深600米的地中海，输到意大利北部，是著名的穿越地中海管道。最近将修建成的阿尔及利亚经摩洛哥穿过地中海的直布罗陀海峡，经西班牙到法国，能跨越洲际调剂天然气，显示了管道这种既能翻山越岭，又能穿越深海的功能是任何交通工具所达不到的。II\n第二章输水管及其柔性接口技术分析2.1输水管简介输水管（deliverypipe）指的是从水源地到水厂（原水输水）或当水厂距供水区较远时从水厂到配水管网（净水输水）的管。输水管一般可分为以下几种，如混凝土输水管、水泥输水管、钢丝网水泥输水管、石棉水泥输水管、橡胶输水管、钢质输水管等等。其中，混凝土输水管有包括自应力混凝土输水管和预应力输水管，钢质输水管有薄壁不锈钢水管、螺旋钢管、夹砂玻璃钢管等等。本工程为中能取水口输水工程，输水管道采用压力螺旋钢管，以下主要对螺旋钢管作简单介绍。2.2螺旋钢管简析2.2.1螺旋钢管螺旋钢管是以带管卷板为原材料,经常温挤压成型,以自动双丝双面埋弧焊工艺焊接而成的螺旋缝钢管.直缝焊管生产工艺简单，生产效率高，成本低，发展较快，而螺旋焊管的强度一般比直缝焊管高，能用较窄的坯料生产管径较大的焊管，还可以用同样宽度的坯料生产管径不同的焊管。但是与相同长度的直缝管相比，焊缝长度增加30～100%，而且生产速度较低。因此，较小口径的焊管大都采用直缝焊，大口径焊管则大多采用螺旋焊。II\n图1螺旋钢管2.2.2螺旋钢管及其标准分类承压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管SY5036-83主要用于输送石油、天然气的管线；承压流体输送用螺旋缝高频焊钢管SY5038-83，用高频搭接焊法焊接的，用于承压流体输送的螺旋缝高频焊钢管。钢管承压能力强，塑性好，便于焊接和加工成型；一般低压流体输送用螺旋缝埋弧焊钢管SY5037-83，采用双面自动埋弧焊或单面焊法制成的用于水、煤气、空气和蒸汽等一般低压流体输送用埋弧焊钢管。现在螺旋钢管的常用标准一般分为:SY/T5037-2000（部标、也叫普通流体输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管）、GB/T9711.1-1997（国标、也叫石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分：A级钢管(到目前要求严格的有GB/T9711.2B级钢管)）、API-5L（美国石油协会、也叫管线钢管；其中分为PSL1和PSL2两个级别）、SY/T5040-92（桩用螺旋缝埋弧焊钢管）。2.2.3螺旋钢管生产工艺螺旋钢管基本生产工艺：（1）原材料即带钢卷，焊丝，焊剂。在投入前都要经过严格的理化检验。（2）带钢头尾对接，采用单丝或双丝埋弧焊接，在卷成钢管后采用自动埋弧焊补焊。（3）成型前，带钢经过矫平、剪边、刨边，表面清理输送和予弯边处理。（4）采用电接点压力表控制输送机两边压下油缸的压力，确保了带钢的平稳输送。II\n（5）采用外控或内控辊式成型。（6）采用焊缝间隙控制装置来保证焊缝间隙满足焊接要求，管径，错边量和焊缝间隙都得到严格的控制。（7）内焊和外焊均采用美国林肯电焊机进行单丝或双丝埋弧焊接，从而获得稳定的焊接规范。（8）焊完的焊缝均经过在线连续超声波自动伤仪检查，保证了100％的螺旋焊缝的无损检测覆盖率。若有缺陷，自动报警并喷涂标记，生产工人依此随时调整工艺参数，及时消除缺陷。（9）采用空气等离子切割机将钢管切成单根。（10）切成单根钢管后，每批钢管都要进行严格的首检制度，检查焊缝的力学性能，化学成份，溶合状况，钢管表面质量以及经过无损探伤检验，确保制管工艺合格后，才能正式投入生产。（11）焊缝上有连续声波探伤标记的部位，经过手动超声波和X射线复查，如确有缺陷，经过修补后，再次经过无损检验，直到确认缺陷已经消除。（12）带钢对焊焊缝及与螺旋焊缝相交的丁型接头的所在管，全部经过X射线电视或拍片检查。（13）每根钢管经过静水压试验，压力采用径向密封。试验压力和时间都由钢管水压微机检测装置严格控制。试验参数自动打印记录。（14）管端机械加工，使端面垂直度，坡口角和钝边得到准确控制。2.2.4螺旋钢管的工艺性能（1）弯曲性能按下表规定的弯心直径弯曲180度后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。（2）反向弯曲性能根据需方要求，钢筋可进行反向弯曲性能试验。反向弯曲试验的弯心直径比弯曲试验相应增加一个钢筋直径。先正向弯曲45度，后反向弯曲23度，后反向弯曲23度。经反向弯曲试验后，钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。II\n（3）表面质量钢筋表面允许不得有裂纹、结疤和折叠。钢筋表面允许有凸块，但不得超过横肋的高度，钢筋表面上其他缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差。(4）尺寸、外形、重量和允许偏差①公称直径范围及推荐直径钢筋的公称直径范围为6～25mm，标准推荐的钢筋公称直径为6、8、10、12、16、20、25、32、40、50mm。②带肋钢盘的表面形状及尺寸允许偏差a.带肋钢筋横肋应符合下列基本规定：b.横肋与钢盘轴线的夹角β不应小于45度，当该夹角不大于70度时，钢筋相对两面上横肋的方向应相反；c.横肋与间距l不得大于钢筋公称直径的0.7倍；d.横肋侧面与钢筋表面的夹角α不得小于45度；e.钢筋相对两面上横肋末端之间的间隙（包括纵肋宽度）总和不应大于钢筋公称周长的20%；f.当钢筋公称直径不大于12mm时，相对肋面积不应小于0.055；公称直径为14mm和16mm，相对肋面积不应小于0.060；公称直径大于16mm时，相对肋面积不应小于0.065。③长度及允许偏差a、长度：钢筋通常按定尺长度交货，具体交货长度应在合同中注明；钢筋以盘卷交货时，每盘应是一条钢筋，允许每批有5%的盘数（不足两盘时可有两盘）由两条钢筋组成。其盘重及盘径由供需双方协商规定。b、长度允许偏差：钢筋按定尺交货时的长度允许偏差不得大于＋50mm。II\nc.弯曲度和端部：直条钢筋的弯曲变应不影响正常使用，总弯曲度不大于钢筋总长度的40%；钢筋端部应剪切正直，局部变形应不影响使用。2.2.5螺旋钢管用途螺旋钢管主要应用于自来水工程、石化工业、化学工业、电力工业、农业灌溉、城市建设，是我国开发的二十个重点产品之一。(1)作液体输送用：给水、排水。作气体输送用：煤气、蒸气、液化石油气。(2)作结构用：作打桩管、作桥梁；码头、道路、建筑结构用管等。2.2.6螺旋钢管的发展前景螺旋钢管在输送燃气，运输方面发挥了很大的作用。随着国内外多项重大管道工程的规划及建设，大变形管线钢、高强度级别热煨弯管和厚规格低温管件等高附加值产品，显现出良好的市场竞争能力和较大的市场需求，而国内企业在开发该系列产品方面进度比较缓慢。为了尽快开发出适用于工业应用的高附加值大变形管线钢、热煨弯管用钢、管道站场用低温管件用钢，X100直缝埋弧焊管、螺旋缝埋弧焊管和热煨弯管，螺旋钢管，国内公司企业开始了积极的合作与创新。如近日，首钢总公司与中石油渤海装备钢管制造公司经多次洽谈、协商，就联合开发高附加值石油天然气干线配套板材达成了合作意向。由此可见，螺旋钢管在日常生活中有着重要的作用和广阔的发展前景。2.3输水管道的柔性接口技术2.3.1输水管的一般接口分类根据接口的刚度不同，可将输水管接口大体分为柔性接口和刚性接口两种。或按照连接的方式不同分为承插式、划入式等。2.3.2柔性接口II\n柔性接口在输水管线中的地位经过曲折道路，得到了肯定。各种柔性接口的特点、性能水平各有不同。柔性接口作为管道的主要接口之一，以下对柔性接口做简单介绍。2.3.2.1柔性接口的共性与个性（1）胶圈柔性接口的共性胶圈柔性接口一般都为承插口方式,在承插口的环形间隙中压缩一个胶圈,由受压胶圈的反弹力完成接口的密封。这种连接允许承口管和插口管在连接处可以有轴向的相对移动,可以有以接口为支点的转动,所以,它可以释放因热胀冷缩起的轴向力,因不均匀沉降引起的弯曲应力,使埋设管线具有优秀的强度特性和水密特性。（2）胶圈柔性接口的个性虽然都是胶圈柔性接口,但性能是有很大差别的,特别是在适应不均匀沉降的能力这一点上。各个管材标准都列出了接口的允许转动角。但要注意的是即使列出的允许转动角相同,实际能力也是不同的。因各个设计采用的富裕度是不同的,有的设计其转动角的允许值仅仅取用实际极限能力的一半甚至更少,有很高的安全保证,但也有转动角允许值很接近极限能力的设计,有的役计甚至只有在标准边界条件时才能土作,一些不利条件出现时就会失效。各种胶圈反弹密封机制的柔性接口在口径较小时均表现出优越的性能,但随着口径的增大,对于不均匀沉降的适应能力就不同,这是管线设计工程师必须注意的。2.3.2.2胶圈接口的分类及特点目前,胶圈接口大致可分为以下几种：（1）机械式压紧接口II\n20世纪30年代这种接口率先在煤气管线上得到应用。现供水事业中,在球铁管上有一定应用。通常称为K型接口。由承口、插口、压盖（法兰圈）三者构成。一个环形填料函,胶圈置于其中,其承插口间隙不能自行产生胶圈压缩反弹,是靠螺栓收紧才达到胶圈压缩反弹的,这是与其他胶圈柔性接口的一个重大的不同点。它需要压盖和许多的螺栓,用料多,造价较高,安装操作虽较简便,但紧固螺栓的工作量很大,且有一定的技术要求。口径大时管重、水重、复土重三者相当大,胶圈单位面积受力非常大,大口径时可以是小口径的几十倍,另一方面,水重加复土重两者较管重大得多,管线运行时的状态同安装时有较大的差别,因此,这种接口的大口径管线,通水运行时,这些有方向性的荷载有可能会形成胶圈局部压缩增大,这时相应也会有部分胶圈松弛,其结果是在胶圈松弛部,内水压将胶圈外推,接口漏水,这已有工程实践证实。本文认为,应加大投人开发更有效率的接口,将能取得更好的效益。（2）滚人式接口滚入式接口主要在混凝土压力管上应用。插口端放上胶圈,承口有一斜面,形成喇叭口。安装时当插口向承口推人,胶圈由喇叭口导人承插口间隙,受压缩并在内滚动,由插口处的止台挡着定位。因承插口间隙较胶圈直径小,由受压缩胶圈自行反弹提供水密。由于内水压将胶圈向承口外侧推,胶圈靠近承口外端部,口径大时,稍有沉降胶圈就易被挤出失效。随着对管线工程质量的重视,混凝土压力管的升级,其应用越来越少。（3）插口槽滑入式接口应用此种接口的管道种类较多，如一种美国大面积生产应用而在我国还没有应用接口，暂且称它为O型接口；还有在我国因引黄工程得到推广的在PCCP管中应用的接口等。因其种类较多且尚未得到大面积应用这里不做详细介绍。（4）承口滑人式接口①承口滑入式接口的优点这是近年来在球墨铸铁管上迅速发展并采用的接口。通常将这种接口称为T型接口,现美国球墨铸铁管销售中95II\n%以上是这种接口的球墨铸铁管。这种接口,胶圈预置于承口内,承口外端部同插口有很精密的配合,所以接口发生转动或轴向位移时,胶圈不可能被挤出承口,且内压有使胶圈压缩量增大的倾向。承插口间隙设计成在各种不利条件迭加下仍能保证胶圈处于受压反弹状态,因此对不均匀沉降和高内压有极好的适应能力。这种接口只要安装合格,运行中难以找到使接口失效的理由,所以至今未见用这种接口的管线在运行时发生接口漏水的报道。②.承口滑入式接口的缺点这种接口对尺寸公差有较高要求,球墨铸铁管插口的尺寸精度受浇注工艺制约,要达到钢材辗轧、挤压加工那样的精度是有一定难度的,甚至可以说,是不可行的。目前,规模世界第二、中国第一的球墨铸铁管公司,这种接口的产品最大口径可做到DN1400,更大口径的产品还是用机械式压紧接口。2.3.2.3柔性接口的优点（1）认识柔性接口得以开始接口所承担的任务,不仅是通常所说的完成管节之间的连接并确保水密。应注意的是接口还有一个重大任务,就是释放埋设管线在运行中所遇到的种种设计中未预见的、难以计算的外来荷载所引起的应力,如沉降、位移、温度变化等等因素引起的应力。大量爆管实例的跟踪和分析表明,绝大部分的爆管是非正常荷载作用在管线局部构成特定受力模式而造成的,如是柔性接口,受力模式将会改变、荷载作用有所释放,爆裂发生条件就大大减少,爆裂就不一定发生。（2）通过对柔性接口和刚性大的接口比较研究可得出一些刚性接口的问题原因。如：铸铁管大量爆裂的一个主要原因是石棉水泥接口、膨胀水泥接口的应用。水泥接口刚性极大,将连接的两根管子牢固地结合成一体,不能释放不均匀沉降引起的弯曲应力、温度变化引起的拉伸应力,膨胀水泥接口因用了胶圈,所以即使水泥填料在承插口间隙内有所滑动,也不会有漏水先兆,一出问题就是爆裂。2.3.2.4柔性接口与钢管的现场对焊焊接接口对比分析（1）使用范围比较柔性接口使埋设管线具有优秀的强度特性和水密特性II\n,这是这些管材得到应用并取得长足发展的重要技术支持。对于柔性接口新颁布国家行业标GJJ92--2002《市供水管网漏损控制及评定标准》,其中4.2.4条款规定:新敷管道的接口应采用橡胶圈密封的柔性接口；国家标准GB50332--2002《给水排水工程管道结构设计规范》,其中5.0.1条款规定：对圆形管道的接口宜采用柔性连接。在条文说明中,又做了进一步的说明：给水排水工程中,各种材质的圆形管道广泛应用,这些管道可能出现的不均匀沉陷不可避免。……这些圆形管道接口,宜采用柔性连接,以适应各种不同因素产生的不均匀沉陷,并至少应该在地基土质变化处设置口。但是相对于许多管道的柔性接口，目前唯有钢管,其采用的代表性连接方法是现场沟槽中对接焊接。这些发展给输水钢管带来巨大发展空间的同时,也带来一项很严重的负面效应,就是使沟槽对接焊接的难度大大增加,以至于陷人了不合格焊缝难以避免的困境。2.3.2.5柔性接口的现状和发展（1）柔性接口的现状柔性接口在经过几十年的曲折展之后，得到了肯定。目前已有多种形式，每种形式各有特点。在我国，球墨铸铁管（DIP）、聚氯乙烯管（PVC管）、玻璃钢管（GRP）、钢管(SP)、预应力钢筒混凝土管(PCCP)等管材是我国城市输水管线中得到重视和应用的管材,其中球墨铸铁管、玻璃钢管、PVC管、PCCP管均已发展到以柔性接口为代表性接口的成品管阶段。（2）柔性接口的发展柔性接口与钢管的结合应用是柔性接口最大的发展前景。近二十年来人们对柔性接口在埋设管线中所起的重要作用有了新的认识,输水钢管钢管线需要柔性接口而且可以取得柔性接口的时机形成。钢管已成为柔性接口发展的新空间,也是柔性接口未被开发的最大空间。II\n新世纪中我国已成为世界第一的钢铁生产、应用大国,以商品钢板为主要原材料的钢管,必将取得钢铁规模生产给以的好处,强大的钢铁工业必定要推动钢管发展,当钢管采用柔性接口,进人成品管阶段,将取得性能提高、价格更低、容易得到、容易施工等竞争力，它在输水管中的地位将会重新排定。II\n第三章管道施工实例分析3.1工程概况中能取水口改造工程位于徐州市经济开发区境内，在京杭大运河右岸本期设计供水能力为8000m3/h。工程包括取水口一级泵站、螺旋钢管输水线路及厂区内二级提水泵站等。根据《泵站设计规范》、《提防工程设计规范》及《防洪标准》确定该项目工程等别为Ⅱ等，穿堤建筑物为2级，其他建筑物为3级。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），场地地震动峰值加速度为0.1g，相应场地基本地震烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.40s。由于现有取水口取水能力不能满足厂区用水需求，需实施取水口改造项目，而现有取水口已经不具备扩建条件，需另外择址新建取水口。根据现场情况，将新建取水口布置在现有取水口以西约200m处。3.2管沟开挖工艺分析3.2.1管沟开挖中注意的问题（1）管沟开挖行进按管线中心灰线进行控制；管沟开挖深度结合设计图纸、线路控制桩及标志桩综合考虑进行开挖控制。穿越地下设施时，设施两侧3m范围内采用人工开挖，与其穿越间距符合设计要求。对于重要设施，开挖前应征得其管理单位同意，并在其监督下开挖。（2）管沟开挖时，弃土堆置在施工作业带的另一侧，堆土距沟边不小于1m；且施工作业带应设在靠公路侧，弃土应远离公路侧。（3）地表有植被的地区和耕地作业区管道开挖时，将表层耕作土和中下层的土分别堆放，表层土靠近边界线，下层土靠近管沟。（4）管道与电力、通信电缆交叉时，其垂直净距不小于0.5m；管道与其他管道交叉时，除保证设计埋深外，应保证两管道间垂直净距不得小于0.3m。II\n3.2.2排水3.2.2.1轻型井点降水在管沟开挖过程中对于其底部积水宜采用轻型井点降水。轻型井点降水是在基坑开挖之前预先在四周打入或沉入若干根井管，井管下1.5m处为滤管上面钻2mm左右的滤孔，外面用过滤层包扎起来，各个井管用集水管连接并抽水，使井管两侧一定范围内的水位下降，各个井管相互影响形成一个连续的疏干区。其特点如下：(1)机具设备简单、易于操作、便于管理。(2)可减少基坑开挖边坡坡率，降低基坑开挖土方量。(3)开挖好的基坑施工环境好，各项工序施工方便，大大提高了基坑施工工序。(4)开挖好的基坑内无水，相应的提高了基底的承载力。(5)在软土路基，地下水较为丰富的地段应用，有明显的施工效果。3.2.2.2降水原理沿基坑四周每隔一定间距布设井点管，井点管底部设置滤水管插入透水层，上部接软管与集水总管进行连接，集水总管为Φ150钢管，周身设置与井点管间距相同的Φ40吸水管口，然后通过真空吸水泵将集水管内水抽出，从而达到降低基坑四周地下水位的效果，保证了基底的干燥无水。3.2.2.3降水设备井点管、连接管、集水总管、滤料和抽水设施包括真空泵、离心泵、集水箱等。3.4.2.4施工工艺（1）井点布置对于铁路桥涵的基础在地下水丰富地段，一般采用单排环型布置，利用单排井点降水，降水深度不宜超过5m。II\n首先进行基坑处原地面标高的测量，根据地面标高及基底设计标高确定基坑开挖深度，计算开挖坡率及开挖尺寸，依据开挖尺寸，在距离基坑边缘约1.0m处，布置井点吸水管位置。（2）高程布置井点吸水管的滤水管必须埋设在透水层内，埋设深度可按式（1）计算。H1≥h2+h1+il1（m）…………………………………………………式（1）式中：h2：井点管埋置面至基坑底面的距离；h1：基坑底面至降低后的地下水位线的距离，一般取0.5～1.0m；i：水力坡度，环型井点降水一般取1/10；l1：井点管距基坑中心的水平距离（m）。按照式（1）计算出来的H1值，一般情况不超过６m，井点管露出地面高度不超过０.３m，如果大于６m，则要降低井点系统顶面标高。（３）施工顺序测量放线、挖井点沟槽、冲孔、下设吸水井点管、灌填粗砂滤料、铺设集水管、连接集水管与井点管、安装抽水设备、试抽、正式抽水、基础施工、撤离井管。①利用7.5kW高压水泵，通过软管与一根特制的Φ40钢管相连，钢管端部设有喷水孔，由两名操作工人手持钢管在集水管位置上下抽动，直至成孔，成孔深度一般比滤管深0.5m，冲孔时注意冲水管垂直插入水中，并做左右上下摆动，成孔后立即拔出Φ40冲水管，插入井点管，坍塌，集水管放入完成后，向孔内灌入少量粗砂，保证流水畅通。②每根井点管埋设完成后应检查其渗水性能，检查方法为，在正常情况下，井点口应有地下水向外冒出；否则从井点管口向管内灌清水，看管内水下渗情况，如果下渗越快，说明该管质量优良。③然后铺设Φ100集水钢管，集水管与井点水管之间的连接采用L=1.2m，Φ40的橡胶软管连接，两头用铁丝拧紧，外涂抹黄泥，以防漏气，最后连接真空水泵进行试抽。④II\n试抽的主要目的是检查接头的质量，井点的出水状况，真空泵的运转情况，如发现漏水、漏气现象，应及时进行加固或采用黄泥封堵处理，因为漏气会影响整套系统的正常工作，影响整体的降水效果。井点降水在使用时，要求不间断的连续抽水，真空泵旁侧必须配有备用发电机，一但停电，立即要进行恢复，否则可能造成基坑大面积坍塌，井点降水的正常规律是“先大后小，先混后清”原则应立即检查纠正，在降水过程中，要派专人观测水的流量，对井点系统的维护观察。⑤质量标准a、井点管间距、埋设深度应符合设计，一组井点管和接头中心，应保持在一条直线上。b、井点埋设应无严重漏气、淤塞、出水不畅或死井等情况。c、埋入地下的井点管及井点联系总管，均应除锈并刷防锈漆一道，各焊接口处焊渣应凿掉，并刷防锈漆一道。d、各组井点系统的真空度应保持在55.3～66.7kPa，压力应保持在0.16MPa。3.4.3.5注意事项(1)土方挖掘运输车道不设置井点，这不影响整体降水效果。(2)在正式开工前，由电工及时办理用电手续，保证在抽水期间不停电。（3）在抽水过程中，应经常检查和调节离心泵的出水阀门以控制流水量，当地下水位降到所要求的水位后，要减少出水阀门的出水量，尽量使抽吸与排水保持均匀，达到细水长流。（4）真空度是轻型井点降水能否顺利进行降水的主要技术指数，现场设专人经常观测，若抽水过程中发现真空度不足，应立即检查整个抽水系统有无漏气环节，并应及时排除。（5）在抽水过程中，特别是开始抽水时，应检查有无井点管淤塞的死井，可通过管内水流声、管子表面是否潮湿等方法进行检查。（6）在打井点之前应勘测现场，采用洛阳铲凿孔，若发现场内有旧基础、隐性墓地等应及早上报。（7）如粘土层较厚，沉管速度会较慢，如超过常规沉管时间时，可增大水泵压力，但不要超过1.5MPa。II\n（8）主干管流水坡度流向水泵方向。（9）如在冬季施工，应做好主干管保温，防止受冻。（10）基坑周围上部应挖好水沟，防止雨水流入基坑。（11）井点位置应距坑边2～2.5m，以防止井点设置影响坑边土坡的稳定性。水泵抽出的水应按施工方案设置的明沟排出，离基坑越远越好，以防止渗下回流，影响降水效果。（12）如场地粘土层较厚，这将影响降水效果，因为粘土的透水性能差，上层水不易渗透下去，采取套管和水枪在井点轴线范围之外打孔，用埋设井点管相同成孔作业方法，井内填满粗砂，形成二至三排砂桩，使地层中上下水贯通。在抽水过程中，由于下部抽水，上层水由于重力作用和抽水产生的负压，上层水系很容易漏下去，将水抽走。3.3布管3.3.1布管准备（1）浅丘地段一般使用挖机、运设管等备进行布管。（2）操作人员对布管设备进行检修，保持设备运转良好，并准备好布管用的吊具、垫管用的沙袋等材料。（3）布管人员了解并掌握沿线伴行公路、进管施工通道、作业带内沟边道的情况，制定出合理的布管线路。（4）布管前，按选管人员标注于管端的管子两端的尺寸、长度等参数，调整布管位置和顺序，以保证管口组对质量。3.3.2布管作业（1）已运至作业带内的管子，用挖机直接布放于作业带内制定的位置。II\n（2）布管在施工作业带的组装一侧进行，布管前用灰线放出布管中心和定位的十字线。3.4坡口加工、管道组对3.4.1坡口加工（1）根据本工程的焊接工艺要求，坡口加工要求如下：业主供应的管材坡口为30±0.5ºV型坡口，采用30±0.5ºV型坡口的焊接工艺时，用磨光机清理坡口表面后可直接使用。3.4.2管道组对（1）用直尺或自制卡规检查管口椭圆度，采用胀管器、千斤顶等专用找正工具进行管口矫正。（2）标出管长的中心线，利于管口组对过程中的平稳吊装。（3）管口清理完毕后，立即转入组装焊接工序，其间隔不宜超过3h，以避免二次清管。（4）管口组对的错变量均匀布在圆周上，根焊完成后，禁止校正管子接口的错变量，严禁用锤击方法强行组对管口。（5）焊口间需要短节时，最小短节长度1mm。（6）直管段组对采用外对口器方式，在连头、弯管处两相临管的原有焊缝在对口时相互错开距离不小于100mm。（7）施工过程中，特别是在村间简易公路穿越时，尽量少留死口，减少连头数量。（8）管道组对完毕后，由操作者按以下标准进行对质量检验，填好组对记录，并与焊工进行互检，合格后办理工序交接，经监理复查合格后方可允许焊接。3.5焊接II\n本过程以手工和半自动焊组合的焊接方法为主。3.5.1焊机准备（1）被焊接表面应均匀、光滑，不得有起磷、磨损、铁锈、渣垢、油脂和其他影响焊接质量的有害物质；管内外表面坡口两侧25mm范围内应清理至显现金属光泽。（2）接头坡口角度、钝边、根部间隙、对口错边梁应符合焊接工艺规程的要求。（3）对口处原有管焊缝必须修模，并符合焊接工艺规程要求。（4）焊接设备应能满足焊接工艺要求，具有良好的工作状态、准确的量值显示和安全性。（5）正式焊接之前，按焊接工艺规程要求在试板上调整好焊接参数，参数包括：电压、电流、焊速、电源极性等。（6）焊接前，准备好加热器、测温计、保温被以及焊工使用的焊梯、焊台、隔热胶皮板等辅助工具，保证焊接工作顺利进行。（7）焊接底线与管材的接触点必须位于焊接坡口内部，采用自制卡具将地线与管表面接触牢固，避免产生电弧伤害母材。3.5.2焊接操作及要求（1）焊接前，管口准备和焊前准备工作应达到工艺规程要求。（2）焊接前应在焊接试板上试焊，调整焊接参数。（3）焊接时，应严格执行焊接工艺规程。在五名焊工收弧交接处，先到达交接处的焊工应多焊部分焊道，便于后焊焊工的收弧。II\n（4）焊道的起弧和收弧应相互错开30mm以上。严禁在坡口以外的管表面上起弧。焊接前两个引弧点和接头必须修磨。必须在前一焊层全部完成后，才允许开始下一焊层焊接。（5）根焊之前，先将预热后的表面污垢清理干净。（6）撤离外对口器前应完成全部根焊道。（7）焊接时，用自制防风套封管口，以有效防止管内产生穿堂风。（8）根焊道必须熔透，背面成型良好。根焊完成后，用角向磨光机修磨清理根焊外表面熔渣、飞溅物、缺陷及焊缝凸高，修磨不得伤及管外表面的坡口形状。（9）手工焊根焊与填充时间间隔不大于10min，焊道层间温度符合焊接工艺要求。3.5.3返修（1）进行返修前，先将返修表面的铁锈等杂物清理干净，标示出返修位置。（2）每次返修长度小于焊缝长度不大于50mm，用动力角向磨光机将焊接缺陷找出，并彻底清理干净，且修磨出便于焊接的坡口形状。（3）当裂纹长度小于焊缝长度的8%时，经业主同意后使用评定合格的返修焊接规程进行返修；否侧所有带有裂纹的焊缝必须从管线上切除，按死扣处理，执行连头工艺。（4）焊缝一次返修部合格时，必须将焊口从管线上切除，按死扣处理，执行连头工艺。3.5.4焊缝的检验与验收3.5.4.1外观检验（1）焊缝外观成型均匀一致，焊缝及其附近表面上不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅、夹具焊点等缺陷。II\n（2）焊缝表面不应低于母材表面，焊缝余高不大于为1.6mm、局部不得大于3mm，超标部分可以进行打磨，但不能伤及母材并与母材进行圆滑过度。（3）焊后错边梁不大于1.6mm。（4）焊缝宽度为两侧外表面坡口宽度没测增加0.5mm～2.0mm。（5）咬边深度不超过0.5mm；咬边深度小于0.3mm的任何长度均为合格；咬边深度在0.3mm～.5mm之间，单个长度不超过30mm，累计长度不大于焊缝圆周全长的15%。（6）认真填写焊缝工艺记录、焊缝表面质量严查记录。（7）编写焊口编号图并按规定进行焊口标记。3.5.4.2无损检测（1）焊接、修补或返修完成后应及时进行外观检查，检查前应清除表面熔渣、飞溅和其他污物。焊缝外观应达到《钢制管道焊接及验收》SY/T4103-95规定的验收标准。外观检查部合格的焊缝不得进行无损检测。（2）所有对接焊缝应进行10%超声波检测。（3）对以下焊口进行100%超声检测：①三级地区、四级地区的所有管道焊口；②穿越地下管道、电缆、光缆的管道焊口；③特殊地质带、地震带管道焊口；④钢管与弯头连接的焊口；⑤分段试压后的碰头焊口；⑥每个机组最初焊接的前100道焊口；3.5.4.3合格级别II\n（1）外观检查质量应符合《钢制管道焊接及验收》（SY/T4103-95）。（2）超声检测应按《石油天然气钢制管道无损检测》SY/4109-2005，一级。3.6施工中注意的问题（1）焊丝、焊条应存放在移动焊材库内，做到随用随取。（2）雨季施工严格控制烘干温度，焊条放在保温桶中存放，做到用一根取一根，并将焊条保温桶盖盖好。严禁一手焊接，另一手拿一把焊条，或把焊条放在地上或放到被焊工件上。（3）焊条及实芯、药芯焊丝存放在干燥的环境中，当其受潮后，严禁烘干再次使用。（4）雨后进行焊接作业，被焊接工件的表面干燥后，方可进行焊接。（5）每天收工前，将管子两端用自制的管口密封套密封，以防雨水、泥沙、杂物等进入管内。(6）沟下焊接时，管沟沟底宽度及管蹲必须满足焊接操作需要。3.7.顶管施工3.7.1工程概况本标段顶管长约375.44m，顶管材质为d1000mm钢管，钢管防腐形式：埋地钢管外防腐采用聚乙烯冷缠防腐胶带防腐层，防腐层等级为特加强级，防腐层总厚度104mm；内防腐采用IPN8710聚氨酯聚乙烯互穿网络涂料，干膜厚度≥250um。3.7.2施工部署3.7.2.1施工程序按总体布局本标段顶管施工时间安排在月底，日平均气温低、顶管工作量大、所耗用的工期最长、施工难度较大，因此顶管工程要先行施工。由于顶管在（还不知道的环境）内施工，其工作坑和检查井的施工给周边美观带来不利影响，为了及时恢复原貌，因此每施工完一个井（坑）段，及时回填。II\n3.7.2.2主要施工机械的选择选择原则：为了加快施工进度，提高机械化施工程度，减轻劳动强度，并根据公司自身的条件以及施工经验来选择本工程的施工机械。3.7.3、施工方法（1）测量放线①采用经测量监理工程师批复的测量控制网进行施工放样，固定保护好控制点，并经常复核。工作坑定位采用全站仪，管道中线控制采用经纬仪，标高控制采用水准仪。②地面坐标点导入井下采用直接导入法，利用坑口埋设的坐标点和测量控制网控制点，以支导线的形式，建立井下顶管掘进使用控制点。③地面高程点导入井下采用悬挂刚卷尺，导入标高时，用两台S3水准仪同时进行，并独立导入三次，其互差不超过井筒深度的1/8000。每一个工作坑设置三个水准点。（2）工作井、接收井开挖、支护①工作井、接收井位的布置工作井、接收井位的布置根据现场道路通行条件，设计管线位置、顶进距离、土质等因素综合确定，在施工沿线每间隔80米设置一个顶坑，上下对顶，顶进距离80米，如遇检查井部位距离根据实际尺寸作出调整，以节省成本。②工作井、接收井位支护流程人机配合挖至自然地面下2m→设第一道盘撑→插大板→挖土降板至第一撑下2m设第二道撑→循环施工→工作坑底。③工作坑开挖采用人机配合作业，在挖至距离底标高20cm时，采用人工挖土，以防拢动坑底原状土。开挖过程中根据挖深情况进行边坡支坑避支护，严禁一步到底开挖后再支护的开挖方法，开挖时必须有专职安全人员进行看护。④坑底支护，采用钢木支撑法支护。工作井、接收井位分两支护。（3）顶管机及泥水处理设备安装①顶管工作井、接收井基础：工作井、接收井位基础采用土槽木枕基础。将工作坑底部平整后，在坑底挖槽并埋枕木，枕木上安放导轨并将导轨用道钉固定于枕木上。②顶管后背墙设计II\n图2顶管后背图顶管利用坑壁土体作后背，后背所能承受的最大的顶力取决于顶管管道所能承受的最大顶力，在最大顶力确定后，据此可进行后背的结构设计。后背的尺寸主要取决于管径大小和后背土体被动土压力。所设计的后背具有充分的强度、刚度、且后背墙表面要平直。1）后背墙布置顶管后背采混凝土浇制2）后背墙核算工作坑后备的受力分析见右图：反力R应为总推力P的1.2～1.6倍,确保安全。后背墙每米宽度上的被动土压力：P被=0.5×rh2×KP+2chKP0.5=0.5×19×6.25×5.26+2×7.8×2.5×2.29=401.62kN/m总被动土压力（3）管口加热与测温II\n①用火焰加热器对补口部位进行加热，加热温度应符合产品说明书的要求。②管口加热完毕应立即采用点式温度计进行测温，测量管口表面上下左右4个点的温度，温差≯±5℃。（4）涂刷底漆测温合格后，按生产厂家使用说明书调配底漆并均匀涂刷，底漆厚度不小于150µm。3.9检查验收（1）补口外观应逐个检查，热收缩带表面应光滑平整、无皱折、无气泡，涂层两端坡角处与热收缩带粘结紧密，无空隙，表面没有烧焦碳化现象。(2）热收缩带与防腐层塔接宽度≮100mm，采用热收缩带时，应用固定片固定，周向塔接宽度≮80mm。（3）热收缩带补口应用电火花检漏仪逐个进行针孔检查，检漏电压15KV。如出现针孔，应重新补口。第四章结论与建议II\n4.1小结本文对输水管道的性能及施工工艺流程进行了简单的分析，其中主要对螺旋钢管的基本性能、标准分类、生产工艺、工艺性能、基本用途及柔性接口等做了介绍，对顶管施工工艺流程做了较为详细的分析。通过对于以上问题的分析，得出以下结论：（1）管道与人们的日常生活息息相关，从人民的生活角度来看，城市里的给水、排水、供热、供煤气的管道干线和长距离的输油、气管道等等，由此可见管道在人们日常生活中占有重要的地位和不可替代的作用。（2）顶管施工在整个管道施工中有着重要的意义。首先，顶管施工工作量大、技术复杂所耗用的工期最长、施工难度较大，因此顶管工程要先行施工。其次，由于顶管在（还不知道的环境）内施工，其工作坑和检查井的施工给周边美观带来不利影响，为了及时恢复原貌，因此每施工完一个井（坑）段，及时回填。再次，顶管施工相对于一般的管道施工来说机械化程度高，对所需要的施工人员、机械设备都有较高的要求，这也同样体现在它较高的造价成本上。（3）管道施工时，管沟的开挖是个很值得注意的问题尤以市政管网施工最为突出。在管沟开挖时最重要的是取得最新的施工地的地下管网图并小心开挖，现场安排经验丰富施工技术员指挥施工作业，特别注意地下国防光缆、天然气管道等重要通讯、能源设施。（4）管道的其他方面，如管道的焊接、现场补伤补扣、布管以及管沟的开挖、排水等对整个管道施工来说都是很重要的的组成部分。在整个施工中，应该根据相应的施工规范仔细的完成每一个施工步骤，不放过没干施工细节，注重检查记录工作，做到尽早预防、及时补救，安全生产放在第一位。管道、城市地下管网担负这个整个城市的雨水和污水等城市排泄物的输送工作，需要定期的清理疏通，确保其通畅。4.2相关建议(1II\n)管道施工中要注意防腐问题，对于钢筋螺旋输水管来说防腐极其重要。管道的防腐方法有多种，其中最主要的两种方法是对管道进行喷漆处理和图沥青涂料。在对管道管节焊接表面进行喷漆或图防腐沥青时，应先确定管道焊接表面光滑无刺、无焊瘤、棱角，若不符合进行喷漆或图防腐沥青，应先进行焊接表面处理。喷底漆前，应先对钢管表面进行除锈，并在除锈后8小时内用高压喷漆工艺在除管道两端150mm～250mm范围内喷涂环氧煤沥青。除此外，面漆喷涂和包扎玻璃布应在底漆干后进行且第一道面漆的喷涂时间与底漆的喷涂时间不能超过24小时。（2）管道无论是做给水管、输气管、输油管、供热管都需要其本身必须完好无损，因此除管道产品本身合格外，管道的运输、搬运及堆放直接关系到管道的使用。管道在运输时，注意管道的临时性保护包装、外包或是板条箱要保存好以起到临时的保护作用，直至管道的安装，另外，还要注意运输中要足够平稳，防止管道相互撞击造成损坏。在搬运过程中，要用专用起吊工具起吊，要轻起轻落，要有施工员现场指挥。临时堆放时，要堆放在平整的地方，地下应有不低于150mm的木头垫层，不立即安装的管道要有临时性保护措施，堆放的高度要依照有关规定。II\n致谢本文的研究工作是在我的导师吕凡任博士的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和论文的研究工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。导师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在多年的学习生活中，还得到了许多领导和老师的热情关心和帮助，如仝老师等。在日常学习和生活中，我的师兄弟尹、叶、孙、王等给予了我很大帮助。在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、老师！参考文献[1]交通部公路公司和中国工程建设标准化协会公路工程委员会公路工程技术标准（JTGB01——2003）北京人民交通出版社.2004II\n[1]中华人民共和国建设部给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-2008）.人民交通出版社，2008[2]袁聚云,钱建固土质学与土力学（第四版）人民交通出版社2009[3]中国建筑标准设计研究院市政给水设施管道工程及附属设施图文集（07MS101）.中国建筑工业出版社.2007[4]张保成工程测量.人民交通出版社.2008[5]篮世昌.DN2600球墨铸铁管输水工程简介.城镇供水1997[6]陈涌城.长距离输水工程设计总结.全国长距离输水技术研讨会论论文.长沙1996[7]中国非开挖技术协会顶管施工技术及验收规范人民交通出版社.2006II\nII