毕业论文（管道工程）——罗屋岗村山顶给水管道施工安装.doc

2011 届毕业论文届毕业论文 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 学学 生 生 学学 号 号 专专 业 业 管道工程技术管道工程技术 班班 级 级 管道 管道 2 2 班 班 指导教师 指导教师 能源工程系 2011 年 06 月 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 II 目目 录录 摘要 1 关键词 1 引言 1 1 工程介绍 1 2 施工准备 2 2 1 技术准备 2 2 2 施工准备 2 2 2 1 材料选择 2 2 2 2 物资准备 2 3 PE 给水管施工方法 2 3 1 概述 2 3 2 土方石开挖及爆破 3 3 3 管沟底的准备 4 3 4 管沟内管道的敷设 5 3 5 最终的管道连接与装配 5 3 5 1 热熔对接的原理 5 3 5 2 焊接方法和步骤 6 3 6 管道的压力测试 6 3 6 1 概述 6 3 6 2 水压实验 6 3 6 3 强度试验 8 3 7 水密性实验 8 3 8 回填与夯实 8 3 9 特殊地段的敷设 9 3 9 1 水下穿越工程 9 3 9 2 跨路保护 9 结束语 10 致谢 10 参考文献 10 福建交通职业技术学院 1 福建省长汀县罗屋岗村给水管道施工安装 摘要 随着改革开放给我国经济带来的巨大飞跃 国家对乡村建设日趋重视 三农政策 的提出 为我国乡村建设提供极大的政治指导 乡村水利建设也已成为三农建设的一项重 要课题 本文通过对罗屋岗村的管道敷设相关技术的讨论和研究 反映出当今乡村水利建 设的特殊性 并提出了在施工过程中遇到的若干问题及解决方法 为其他相似水利工程的 建设提供较好的参考 关键词 罗屋岗村 给水 管道敷设 引言 农村基础设施建设已成为我国重点项目工程 但是在很多偏远地带由于技 术上的缺陷 监管不严 条件恶劣等等原因 造成在施工过程中的盲目施工和 偷工减料等现象出现 本文通过现场调研及查看大量资料等等方法 对乡村给 水管道敷设进行科学的概括及总结 为偏远乡村提供科学的施工方法 解决乡 村管道敷设的技术盲点 1 工程介绍 罗屋岗村位于长汀县涂坊镇 其成土母岩主要有砂质岩 泥质岩 酸性岩 类等 其风化物发育而成红壤和黄壤 高丘多 低丘少 山顶圆 坡度缓 构 成高丘地貌特征 海拔在 400 米左右 沟浅谷宽 岗峦起伏 坡度在 30 以下 地处中亚热带季风气候区 夏季盛吹偏南风 冬季盛吹偏北风 随着冬夏季风 环流的转换 形成夏长冬短 春秋对峙 垂直气候明显 干湿两季分明 灾害 性天气较多的气候特征 年均气温 18 19 5 年雨量 1550 1750 毫米 1 过 去 村民饮水多为地下井水 尚能满足一般的供水需求 但到每年枯水期时供 水出现不足 加上最近几年兴建大量的猪场 及环境的恶化 大大提高了供水 的压力 经考察研究发现 罗屋岗村野猪岭山上有大量水源且符合城乡供水的 水质标准 经处理后可为人和家畜食用 为落实三农政策 实现国家加快我国 乡村建设的相关策略 现以拟建山顶供水工程 此工程的建设一方面可以解决 村民供水及灌溉 另一方面 村民可参加工程建设为村民提供除农作物外的收 入 此工程管道全长约 15 公里 供水需供 500 户大约 2000 人饮用 及大小猪 场 24 个 人均日需供水量 126 68 升 包括猪场用水 日共需用水 253360 升 用水高峰期 夏天 日用水量达 300000 升 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 2 2 施工准备 2 1 技术准备 1 详细勘察管道沿线实际情况 对施工现场情况进行摸底 2 组织工程施工技术人员参与设计单位 建设单位的施工图会审和企业内 施工技术交底 了解施工特点和技术要求 熟悉施工操作规程和各项技术数据 3 编制施工方案 2 2 施工准备 2 2 1 材料选择 聚乙烯 PE 材料具有使用寿命长 防腐性好 柔韧性良好 流体阻力小 化学性能稳定等特性 考虑施工环境和工程特点 结合技术经济与优化设计的 内容 此次罗屋岗村山顶给水管道安装工程全程均采用 PE 材料 2 2 2 物资准备 1 根据施工进度计划提前作好各种材料 设备 机具的进出场计划 2 及时同甲方及有关方面沟通联系 明确各种材料的供货渠道和技术要求 及时签订购货合同 确保材料的到货时间 3 对管材 管件及阀门等进行检验 确认并收集整理有关的技术资料 3 PE 给水管施工方法 3 1 概述 本工程 PE 管道施工参照 PE 给水管施工大纲要求及产品附带技术规程要求 进行施工 施工工艺如下 定位放线 开挖 清槽 验槽 垫层 管 道连接 铺管 人工填土方 水压试验 分层回填夯实 安装水道 标志 成品保护 在施工的过程中还应注意以下几点 1 安装前检验管槽是否达到安装要求 然后查看管道外观有无明显凹陷 裂痕 擦伤 划伤 发现质量隐患及时更换 2 在管道弯头 三通 渐缩接头 消防栓等处均用 C20 砼设置混凝土支礅 法兰阀门用砖砌支礅加固 3 PE 给水管与金属管道 阀门 消防栓连接时 必须采用钢塑过渡接头或 专门的法兰连接 4 在管路隆起部位或上坡地段均应设置排气阀 以减小气 水混压对管道 的冲击 管道与排气阀的比例设计为 1 8 福建交通职业技术学院 3 5 由于 PE 管材本身具有较好的柔韧性和伸缩性 所有管道安装均未考虑 伸缩节的安装 6 将聚乙烯管道埋设在土壤中 除应遵守一般给水管道敷设的基本要求外 还应遵循聚乙烯管敷设的特殊要求 由于聚乙烯管较金属管的强度低 所以一 定要注意埋深 聚乙烯管道的最小管顶覆土厚度应符合如下规定 埋设在车行道下时 不应小于 0 7m 埋设在非车行道下时 不应小于 0 6m 埋设在水田下时 不应小于 0 8 m 当采取有效的防护措施后 上述规定可适当降低 3 2 土方石开挖及爆破 土方石及爆破应自尽量注意环境保护 应尽量放小炮 以防止破坏管沟两侧 的山体 两侧陡坡石方爆破要采用专业用设备和防护措施 严格按照 石方爆破 作业指导书 进行施工 确保管沟成形质量和人员设备安全 利用管沟爆破的 石方和石渣修筑便道 由于山体两侧陡坡上的管沟内要安装轨道和脚手架 要 求沟底必须平直 高低误差在 50mm 范围内 没有浮石和陡台 同时安装安全防 护网 以利安全施工和做好水工保护 见表 3 1 表 3 1 管沟开挖时不同土种的开挖指标 项次土的种类 原状土 容许深度 米 1密实 中密的砂土和碎石类 充填物为砂土 1 00 2硬塑 可塑的粉质粘土及粉土1 25 3硬塑 可塑的粘土和碎石土 充填物为粘土 1 50 4坚硬粘土2 00 注 雨季或含水率较大时 应降低容许深度 管沟挖方超过表 1 容许深度时 沟壁应做放坡处理 坡值应按表 2 执行 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 4 表 3 2 管沟开挖时不同土种的开挖放坡指标 土的类别边坡值 高 宽 砂土 不包括细砂 粉砂 1 1 25 1 50 硬1 0 75 1 1 00 硬 塑1 1 00 1 1 25 一般性粘土 软1 1 50 或更缓 充填坚硬 硬塑粘性土1 0 50 1 1 00碎石类土 充填砂土1 1 00 1 1 50 注 1 设计有要求 应符合设计标准 2 如采用降水或其他加固措施 可不受本表限制 但应计算复核 3 开挖深度 对软土不应超过 4m 对硬土不应超过 8m 4 雨季或含水率较大时应加大坡值 因场地限制不能按上表放坡时 要采取有效的沟壁支护措施 防止沟壁坍 塌 管沟边坡值和沟壁支护方案要在 施工方案 中明确 沟壁放坡和支护图例 附后 供参考 施工方案 应首选放坡方案 确无放坡空间时 必须实行分段 分层开 挖 分层 分段支护 分段施工 2 3 3 管沟底的准备 一般规定 当在地面连接时 开沟宽度为 D 0 3 当在沟内安装或开沟回 填有困难 不能满足回填土密实度要求时 开沟宽度为 D 0 5 且总宽度不小 于 0 7 米 对于长距离供水管线的压力管道 除非设计图纸有特殊要求 一般 来说 管沟底的水平精度要求不是很高 如果管沟底部相当平直 而且土壤内 基本上没有大的石块 那么就没有必要再进行平整 当然 如果是一个没有受 到扰动的管沟底层就更好 但如果管沟底已经被扰动或在开挖的过程中必须被 扰动 那么其密实度至少应该达到其周围填埋材料的密实度 开挖的管沟底部 一般要用直径不超过 50mm 的没有尖锐棱角的小石头再混和一些沙土和粘土等 材料垫平 所有规格的 HDPE 管道一般都可以适应少量局部的管沟底的不平坦 但如果在回填材料中含有带尖棱的石头或坚硬的页岩 那么就可能会在管道表 面产生应力集中区以致损伤管道 对于在页岩及松散的岩石土壤中的开挖 为 了避免与松散的岩石接触 必须为 HDPE 管道提供一个均一的沟床 所以要开 福建交通职业技术学院 5 控管沟底时应比规定的等级挖深至少 150mm 然后用适当的填埋材料回填至规 定高度 并夯实到 90 或更高的密实度 对于支撑强度较小的湿粘土或沙土等类似的不稳定土壤 管沟的开挖的深 度要比规定的值深 100 150mm 然后用指定的或原开挖的材料进行回填 这样 即可保证为 HDPE 管提供一个均一的支撑 在不稳定的有机土壤中 如果安装 地点的地下水位较高以致于淹没了管道 可以在管道上增加额外的重量来抵抗 管道受到的浮力 但这个额外的设计重量不应该超过基础层的支撑强度 3 3 4 管沟内管道的敷设 在管道被放入管沟之前 首先应该对管道进行全面检查 在没有发现任何 缺陷的情况下 管道才被允许吊入或滚入管沟内 下管可用人工下管 下管时 可有地面人员把管材传递给沟槽底的施工人员 由于 PE 管道较轻 可采用人 工下管 用麻绳系管身多处 下管时不得与槽壁碰撞 不得在砂垫层上拖动 PE 管 下管作业中 必须保证沟槽排水通畅 严禁跑沟槽 管材长短的调整可用 电锯切割 但断面应垂直平整 不应有损坏 管道通常会在地面预先连接好 有时管道可能会被预先连接成几十米长的许多管段 贮存在某一个地方 当需 要下放及连接时 再被运到安装地点 然后采用热熔连接的方式从下向上连接 这些管段 4 3 5 最终的管道连接与装配 PE 管道的连接方式采用热熔连接的方式 PE 管道的管沟内管道的热熔连 接同地面上管道的热熔连接方式相同 但必须保证所连接的管道在连接前必须 冷却到土壤的环境温度 3 5 1 热熔对接的原理 1 什么是热熔对接 热熔对接是将塑料管材的末端利用加热板加热熔融后 相互对接融合 经 冷却固定而连接在一起的方法 2 热熔对接主要分为五个阶段 1 预热阶段 即电热板预热卷边阶段 两管材 件 端口施加一定压力使 其熔融卷边 2 吸热阶段 施加一个较小的压力和一定的时间使热量在所要连接的管材 件 内扩散 达到均匀吸热 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 6 3 转换阶段 加热板抽击阶段 使连接管材 件 相接触的时间越短越好 4 焊接阶段 两管材 件 熔化端融合在一起 并施加一定压力 5 冷却阶段 熔合的自然冷却 注意不能有张力和机械应力 3 5 2 焊接方法和步骤 1 焊接前的准备 检查热熔机电源是否接好 铣刀是否能切削 加热板加热是否正常 机架 油缸是否运行 2 焊接 1 清除管道端口的污物 油 尘 泥 水 2 将管材 件 置于机架卡瓦内 3 将管材 件 端面用铣刀盘铣平 4 测量机架油缸托动力 5 检查加热板温度是否达到温度值 190 230 之间 常温下为 210 10 6 将加热板放入机架 7 减小熔接压力 0 02Mp 8 时间达到后迅速切换 9 将压力升高使之达到一定要求 一般为 2 3Mp 视油缸托动力而定 10 进行保压冷却 管沟内管道的热熔连接同地面上管道的热熔连接方式相同 但必须保证所 连接的管道在连接前必须冷却到土壤的环境温度 3 6 管道的压力测试 3 6 1 概述 一般规定当管道工作压力大于或等于 0 1Mpa 时 应按下列方法规定对 管道系统进行强度和严密性实验 管道严密性及强度实验必须以水为介质 采用水压实验法实验 严禁以气体为介质用气压实验法实验 管道水压实验 法的分段长度不宜大于 0 1km 对有中间连接件的城镇配水管网管道 可根 据其位置分段进行试压 每段试压长度不宜大于 500mm 采用两种和两种以 上材质的管道 应按不同材质的试压要求分段进行实验 管道水压实验前 应做好水源引接及排水疏导路线的设计 冬季进行管道水压实验时 应采取 防冻措施 实验完毕应及时放水降压 福建交通职业技术学院 7 3 6 2 水压实验 3 6 2 1 试验前准备 1 试压管段除管道接口处外露外 管顶覆土必须按要求回填 厚度不 小于 0 5m 不具有抗荷载强度的机械端应临时用支撑固定或锚固使之在承压 时不产生运动 2 当管道中最后一个焊接接头焊完一个小时以上 方可注入进行压力 实验 3 管道水压实验前 应编制实验设计 其内容包括 a 后背及堵板的 设计 b 进水管路 排气孔或排水孔的设计 c 加压设备 压力表的选择及安 装设计 d 排水疏导措施 e 安全措施 4 后背应设在原状土上 土质松软时应采取加固措施 后背墙面应平 整并与管道直线垂直 5 当采取弹簧压力计时 其精度不应低于 1 5 级 最大量程宜为实验 压力的 1 3 1 5 倍 表壳的工程直径不应低于 150mm 使用前应校正 6 水泵 压力计应安装在试验段下游的端部与管道垂直的进水管上 7 试验管段不应采用闸阀做堵板 不得有消火栓 水锤消除器等附件 已设置的这类附件必须设堵板 控制阀必须在试验过程中全部开档 3 6 2 2 管道水压试验 1 管道灌水应从下游缓慢灌入 灌入时 在试验管段的上游管顶及管 段中的突起点应设排气阀 2 管道升压时 管道内气体应排除 升压过程中 当发现弹簧压力计 表针摆动 不稳且升压较慢时应重新排气后升压 3 应分级升压 每升一级应检查后背 支墩 管身及接口 当无异常 现象时再继续升压 4 对系统缓慢升压至工作压力后 停止加压 稳压两小时 当压降达 到 0 02Mpa 时 对管道进行补水以维持内压 检查管道及所有的接头 附配 件等是否有渗漏现象 5 在约 6 分钟内 将系统升压至系统试验压力 及工作压力的 1 5 倍 但不得小于 0 6Mpa 稳压时间保持两小时 当压降大于 0 02Mpa 需对管道 进行补水 使其保持设定的压力 检查管道及所有的接头 附配件等 若无 渗漏现象时 管道强度试验为合格 罗屋岗村山顶给水管道施工安装 8 6 用六分钟的时间将检测压力回降到工作压力然后关闭阀门 按下面 的公式进行补水量的计算 Q 1 50 D 1 L km h 式中 Q 补水量 L D 管道内径 mm 若补水量满足上式要求 则认为该管段水密性试验合格 强度试验时 若 在管道系统试压时间内压降小于 0 02Mpa 可不进行补水量的计算而判定合当 管径小于或等于 D 100mm 在试压持压一小时内压降不超过 0 05Mpa 时可认 为合格 管道试验合格后 竣工验收前应进行冲洗和消毒 5 3 6 3 强度试验 在排除待测试的管道内的空气之后 以稳定的升压速度将压力提高到要求 的压力值 压力表应尽可能放置在该段管道的最低处 压力测试可以在管线回 填之前或之后进行 管道应以一定的间隔覆土 尤其对于蛇行管道 压力试验 时 应将管道固定在原位 法兰连接部位应暴露以便于检查是否泄漏 压力试验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配件 的压力等级的 1 5 倍 开始时 应将压力上升到规定的测试压力值并停留足够 的时间保证管子充分膨胀 这一过程需要 2 3 小时 当系统稳定后 将压力上 升到工作压力的 1 5 倍 稳压 1 小时 仔细观察压力表 并沿线巡视 如果在 测试过程中并无肉眼可见的泄漏或发生明显的压力降 则管道通过压力测试 在压力测试过程中 由于管子的连续膨胀将会导致压力降产生 测试过程 中产生一定的压力降是正常的 并不能因此来证明管道系统肯定发生泄漏或破 坏 3 7 水密性实验 水密性实验的测试压力不应超过管材压力等级或系统中最低压力等级的配 件的压力等级的 1 15 倍 当管道压力达到实验压力后 应保持一定时间使管道 内实验介质温度与管道环境温度达到一致 待温度 压力稳定后 开始计时 一般情况下 水密性实验应稳压 24 小时 实验结束后 如果没有明显的泄露或 压力降 则通过水密性实验 3 8 回填与夯实 一般情况下 可以采用以下三类材料作为 HDPE 管道的回填材料 第一类 5 40mm 的棱角石头 第二类 最大直径 40mm 的粗沙及砂砾 包括含有少量粉末的不同等级的 福建交通职业技术学院 9 沙子或砂砾 一般是粒状的且是不粘的 可以是湿的也可以是干的 第三类 优良的沙子与粘土砂砾 包括细沙 粘沙及粘土砂砾的混和物 一般情况下 初回填要求至少要达到 90 以上 夯实层应该至少达到距管 顶 150mm 的地方 对于距管道顶部少于 300mm 的地方应该避免直接捣实 最终回填可能会采用原开挖土壤或其它材料 但其中不得含有结块粘土及 最大直径不得超过 200mm 的石块 3 9 特殊地段的敷设 特殊地段系指穿越河流 桥梁 重要道路等地段 由于聚乙烯管相对钢管 而言较易遭受人为破坏 原则上在这些地段不宜使用聚乙烯管 若一定使用聚 乙烯管材 则应增加套管或采取其它防护措施 此外 PE 管道不得从建筑物 和大型构筑物的下面穿越 不得在堆积易燃 易爆材料和具有腐蚀性液体的场 地下面穿越 不得与其他管道或电缆同沟敷设 PE 燃气管道不宜直接引入建筑 物内或直接引入附属在建筑物墙上的调压箱内 当直接用 PE 燃气管道引入时 穿 越基础或外墙以及地上部分的 PE 燃气管道必须采取硬质套管保护 3 9 1 水下穿越工程 3 9 1 1 穿越点的选择 穿越点的选择应考虑线路走向以及不同的穿越方法对施工场地的要求 穿 越点宜选择在河流顺直 河岸基本对称 河床稳定 水流平缓 河底平坦 两 岸具有宽阔漫滩 河床地质构成单一的地方 不宜选择在含有大量有机物的淤 泥地区 穿越河流的管线应垂直于主槽轴线 特殊情况需斜交时不宜小于 60 3 9 1 2 穿越工程的设计内容 在选定穿越位置后 根据水文地质和工程地质情况决定穿越方式 管身结 构 稳管措施 管材选用 管道防腐措施 穿越施工方法等提出两岸河堤保护 措施 并绘制穿越段平面图和穿越纵断面图 6 因为此段工程为地处山林 水流很慢 河床稳定 不通航的中 小河流上 的小口径管线敷设 所以敷设方式采用裸露敷设 管道采用厚壁管 复壁管或 石笼等方法加重管线稳管 将管线敷设在河床上 裸露敷设不需挖沟设备 施 工速度快 缺点是管道直接受水力冲刷 常因河床冲刷