自来水管网不停输带压封堵技术在轨道交通工程中的应用

自来水管网不停输带压封堵技术在轨道交通工程中的应用

中铁城市发展投资集团有限公司610000

摘要:不停输带压封堵技术是在管道上开旁通孔,建立旁通管道,从而达到不停输封堵目的。不停输带压封堵技术适用管道材质钢、PE、铸铁、PCCP;适用管径根据厂家实验数据管道运行压力≧0.3MPa时,最大管道直径为1.4米,运行压力小于<0.3MPa时,最大管道直径可以达到2.2米。以成都轨道交通9号线一期工程黄田坝站自来水管网施工为例,通过采取不停输封堵技术保证了重点企业、周边居民的正常供水需求,为轨道交通顺利建设创造了有利条件。

关键词:自来水不停输带压封堵技术轨道交通

0引言

近年来,我国城市化发展进程不断加快,与此同时轨道交通建设也在不断加快推进。由于轨道交通自身的特点,施工区域往往地处繁华的闹市区,周围单位居民区较多,人口密度高。在轨道交通建设过程中不可避免的需对既有市政管网迁改,管网迁改过程中难免对区域的居民生活造成一定的困扰。成都轨道交通9号线一期工程黄田坝站自来水迁改通过不停输带压封堵技术保证了重点企业成飞集团正常供水,希望通过对该工程施工总结出的一些经验,对类似工程的施工起借鉴作用。

1工程概况

成都轨道交通9号线黄田坝站主体结构位于成飞路下方。车站采用盖挖法,一期先开挖并实施南侧顶板;二期再实施北侧顶板。车站顶板上方既有给水管DN800(铸铁)一根,现状管线位于道路中线附近,覆土约2m。施工站点南侧顶板时自来水管网临时迁改至道路北侧。

2停输、不停输封堵的对比

根据现场踏勘及相关资料,本次临时迁改DN800自来水管网,其材质为球墨铸铁,管外径840mm,实测壁厚11.7mm,管道运行水压0.4MPa,运行年限8年,内部结垢情况较严重。周边居民用户约5万户,且涉及成飞集团旗下重点企业。综合考虑此次临时迁改采取不停输封堵工艺。

3封堵技术的选择

现行的用于大口径管道带压封堵技术有:塞式封堵、筒式封堵和囊式封堵。

塞式封堵需在既有管道上焊接等径封堵三通,然后利用开孔机开等径的孔,再利用封堵器主轴将封堵头送入管道完成封堵。该方法封堵成本较低,管内情况良好时封堵效果好,可承受水压力10MPa。

筒式封堵需将既有管道完全开断,然后再下入筒式封堵头,通过外力作用使之膨胀,实现对管道的封堵。该方法在既有管道同一个位置开上下两个孔,钻孔功效低,施工成本相比塞式封堵更高,但密封效果基本不受管内壁情况的影响,封堵效果好。

囊式封堵需要在开孔封堵的同时,额外开一处孔用于下放封堵囊挡板,相比其余两种封堵工艺,该封堵方法的施工成本最高,且所需施工空间最大。

为确保良好的封堵效果,减小对管壁的作用力(尤其是集中荷载),降低施工成本,综合考虑采用筒式封堵工艺进行带压封堵作业。同时在施工过程中采用高压碳钢闸板阀进行安装及拆卸设备时的临时密封,其最大承压力2.5MPa(设计水压1.1MPa,实测水压0.4MPa)。施工完成后在四通管件与管外壁之间采用固态密封胶进行填充密封,并在四通管件外部浇筑混凝土密封墩进行永久密封,密封墩浇筑须完全覆盖四通管件,其保护层厚度≥10cm,混凝土面距法兰盘底部不低于10cm。

4相关参数

管材、外径、壁厚:球墨铸铁,840mm,11.7mm。

运行年限、运行水压:8年,0.4MPa。

封堵作业坑宽度:W(3.44m)=D(0.84m)+K(2.6m)

封堵作业坑长度:L(8.3m)=L1(3.5m)+L2(2.4m)+L3(2.4m)

封堵作业坑深度:H(2.84m)=h1(1.3m)+h2(0.7m)+D(0.84m)

5工艺流程

6带压封堵施工

6.3带压开孔

(1)首先应进行钻具空行程距离S1和切断管道全行程距离S2计算。在测量时一定要准确,且度量单位要一致,以便准确掌握开孔刀切削时的进给情况。

(2)将进给箱手柄打在手动进给,手摇进给箱上方头,将刀具空行程下降S1深度,手感中心钻已轻轻顶住母管管顶后,再回摇二圈。此时手摇蜗杆数圈,刀具在其中无阻卡则可启动开机,并再次确认钻杆旋向。

当钻杆进给至S2尺寸时,无断续切削声音,切削完成,切断电源,将开孔机进给箱手柄打到手动进给位置,手摇上部方头,手动将开孔刀提至连箱中,关闭夹板阀。打开连箱上的截止阀,排放平压介质,拆卸开孔机并吊下躺倒卸刀(先将刀筒内的整段切块取下,再卸中心钻)。

(3)开孔过程中,刀具在切削开始后至孔被切削开通前,开孔机主轴不允许反转。如遇刀具卡阻时应立即停机,将进给箱上的进给手柄打到手动进给位置,用手柄摇动进给箱上的四方头,上提钻杆1~2mm,手摇蜗杆感觉刀具无卡阻时,再继续启动开孔机开机。

(4)开孔作业时管线内介质压力、流速应保持稳定。

6.4带压封堵

把组装好的封堵器安装到夹板阀上,先确定封堵方向无误后(膨胀桶有缺口的一侧对着来水方向),打开夹板阀,并关闭平衡阀门,进行封堵作业。手动或液压转动封堵结合器上的螺杆,通过机械转动,将膨胀桶撑开涨大,膨胀桶外侧粘贴耐高压的密封橡胶垫。封堵后,打开连箱泄压阀进行放空,并确认封堵的严密性。应在封堵结合器排气孔上安装压力表,以便观察封堵完成情况,下封堵时应先下下游封堵头,后下上游封堵头。封堵头到位后,应锁紧封堵器主轴,并拆下液压接管头。

6.5拆除封堵器

在原管道切割及盲板安装完成后,即可进行封堵器拆除。

6.6安装堵塞

(1)首先对开孔所取出的整段切块进行预处理,以保证切块能放置回原位,清边后切块直径不得比孔径小20mm以上。

(2)将切块焊接到塞堵上,切块的顶部中心线应对准塞堵中心线。

(3)将堵塞连接到下堵器上,将下堵器安装在夹板阀上,并施压确认无泄漏后,转动下堵器螺杆将堵塞送入四通零件法兰盘内正确位置后,锁上插销。

(4)下塞堵数据测量

①测量塞堵卡环槽上部至开孔结合器底部的距离H1,并进行记录。

②测量阀门顶部至三通管件限位卡环片顶部的距离H2,并进行记录。

(5)塞堵下到位置后,按先前记录的圈数旋入限位卡环。

(6)完成下堵后,放空结合器内的介质,关闭放散阀,憋压三分钟,观察压力表,连续三次,无压力升为合格。

6.7设备拆除及盲板安装

(1)设备拆除

完成下塞堵作业后,应拆除各四通管件上的夹板阀及下塞堵设备。

(2)安装盲板

安装前,应对盲板的密封面、密封垫片进行外观检查,不应有缺陷,然后进行盲板安装。盲板安装完成后,应观察盲板与四通结合处是否存在渗漏,无渗漏则为合格。

7注意事项

(1)封堵点的选择:开孔、封堵作业点应选择在直管段上,管线壁厚必须均匀。开孔部位应尽量避开管道焊缝,无法避开时,对开孔刀切削部位的焊道应适量打磨。开孔刀中心钻不应落在焊缝上。

(2)封堵管件与旁通管件之间间距应至少为封堵管件长的2.5倍。以保证管道封堵时,原管道自身的稳定。

(3)封堵施工前,需要在工作坑基础与封堵三通、旁通三通间设置支撑,确保管道稳定,防止施工过程中原管道发生变形。

(4)施工现场应有足够的作业场地和操作空间,道路通畅。

8不停输带压封堵技术执行效果

本次自来水管网临时迁改工程历时15天,通过不停输带压封堵技术保证了轨道交通的顺利建设,不停输带压封堵技术安全可靠,既不影响管道的正常输送,又能高效完成新旧管线的碰管工作。

9结术语

近年来不停输带压封堵技术在天然气施工上应用较为广泛,但在自来水管网作业中应用较少,主要受到成本、周边条件的制约。不停输带压封堵技术在自来水管网中应用可以保证民生和重要的工业生产及节约水资源,但许多地方需要进一步的优化,特别是成本控制、工艺流程上还可进一步研究。

参考文献:

[1]成都轨道交通9号线一期工程黄田坝站主体结构施工图纸;

[2]成都轨道交通9号线一期工程黄田坝站管线综合图;

[3]《钢制管道封堵技术规程第1部分:塞式、筒式封堵》(SY/T6150.1-2011);

[4]秦红《不停输带压封堵技术研究》.管道技术与设备.1004-9614(2009)02-0043-03;

[5]《城市工程管线综合规划规范》GB50289-2016;

[6]蔡彪;李敬恩;带压封堵技术在冀东油气管道上的应用[J];机械研究与应用;2012年04期;

[7]李贵宾.《管道不停输带压封堵施工新技术》.油气储运.2005,24(1)48_51;

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