沙特达曼港SGP项目水网（消防）施工技术

刘樊程

摘 要：沙特达曼港是一个综合性的码头，有码头、码头附属设施、道路、堆场、房建区、铁路区及地下管网的等，专业门类多，地下管网比较复杂水电埋管交叉作业点多，受施工场地影响水电管网带布置的位置有限，导致水电管道布置很紧凑，给施工带来了一定的难度。需要专门人员梳理统一规划组织施工。消防由独立的外部消防网和独立的内部消防外部管网组成均采用HDPE管，HDPE管连接用热熔法和电熔法二种连接方式。HDPE管（High Density Polyethylene）是一种新型耐酸、耐腐蚀、抗压、无毒的绿色环保管材，属于环保节能型高新技术产品，广泛的运用在日常生活中。

关键词：HDPE热熔焊接；HDPE电熔焊接；消防管网；耐高压

一、工程概况概述

沙特达曼港项目消防系统施工范围长为900米，宽为500m，消防管道总长9540米，属于压力流管道，工作压力10bar，试验压力1.5倍的工作压力，管材全部采用HDPE管（High Density Polyethylene），管径DN250mm。整个系统中布置2个消防水罐其储水能力分别为1150m?作为水源，消防泵房提供动力，消防栓人孔及配件，闸阀人孔及配件，气阀室人孔及配件，冲洗室人孔及配件，这些功能性结构构成整个消防网络。外部消防服务于整个区域，内部消防在每个房建单体处预留接口和房建的内部消防接口相连。

二、消防系统布置图

三、消防施工流程工艺

四、施工工艺阐明

（一）材料及设备采购

1、消防系统全部使用HDPE管，管材参数PN20、PE100、SDR9、DN250。HDPE管的使用寿命超过100年，很低的维修费用，具有很好的柔韧性，抵抗地震时的破坏力，耐腐蚀，重量轻，便于连接，连接的密封性好，材料到场后组织质检和咨工对管材进行验收，并一一核对等级，尺寸，数量及产品合格证书，等堆放时规划场地，下方垫木方，整齐堆放，严禁将管材放在尖锐硬物上，避免管道划伤，所有堆放的管材需要采取防止滚动，由于当地气温高，用遮阳布覆盖等。

2、回填材料管道底部及管道周围用配制的回填材料，回填材料的配制比例根据设计规范要求的筛分要求，筛分要求是一个大的范围，实验室经过多次反复试验，分析结果，经过比对沙和瓜米石的比例，及当地沙和瓜米石的价格比对最终选择沙和瓜米石配比为，1：1。配制的材料报批并通过咨工验收。

3、热熔焊接，电热熔焊接，削皮机等小型机具采购，这些都是专用设备，只需要告诉厂家要求就会有对应的焊机型号。

（二）开挖

消防管线是压力流，所以管道的埋深都处在一个相对的高度1.2m-1.9m之间，开挖不会到地下水的标高，开挖全部采用一级开挖，而且尽可能的减少开挖量。开挖坡比1：1，管道两侧留50cm的操作空间，即开挖最小下口1.25米宽。弃土的安全距离到开挖沟槽边大于等于1米并及时转运出沙，并在周围设置开挖标识及布置安全警示带。

（三）沙基础夯实

在开挖到设计标高上10cm的时候，这10cm已经被开挖设备扰动了，洒适量的水浸泡，让后用夯机夯实，夯实结束后测量标高是否符合设计要求，并报请咨工验收，验收通过后进入下一道施工工序。

（四）回填沙夯实

管道下方填30cm配制的材料，提前按比例混合好后运至施工场地，布置回填材料到沟槽，和沙基础夯实一样洒水浸泡夯实并报请咨工，验收通过。

（五）HDPE管道热熔焊接

1、人员培训

HDPE管道焊接是专业性比较强的工作，操作人员必须去管道厂家经过专门的培训，培训合格后取得证书方可持证上岗。为此项目部组织了9人去厂家培训，并一一取得合格证书。

2、热熔焊接法：在两个需连接的表面利用温度和用力挤压的方法将其粘接形成一个接缝。当接缝冷却并低于材料的熔化温度时就形成了热熔连接。对于特殊的材料，会在一个温度范围内产生热熔连接。一种材料的热熔温度应考虑该种材料的特性，使用的热熔及焊接环境。

OD250mm HDPE参数，PN20、PE100、SDR9、壁厚27.9mm

（1）预热阶段，预热前检查是否有卡具未紧固。检查电气连接是否正确，液压筒里的油够不够，电源供电是否符合焊机要求，对铣刀和油泵进行试运行。切削管端头把HDPE管用外径250mm的卡具准确的卡在焊机上，固定管道时，管子应伸出最后一个卡具20cm至50cm避免长度不够，管端擦干净，对正检查，合拢两端管子观察是否对正，误差在1mm。如果误差过大，检查原因，直至误差控制在1mm以内，解开安全锁取出铣刀把铣刀固定放在两端管子之间铣削直至出现连续削片，管子分开后才能关闭铣刀电源。如果在铣削过程中关闭铣刀，管端上会出现切痕，并且该管段需重新铣削。取出铣刀，再次合拢两管，检查两端的对齐情况，误差控制在1mm内，满足要求后，分开管段进行清理，清除管端内的碎屑，管段下的碎屑及焊机上的，碎屑集中收集，这样的好处避免碎屑附着在加热板上。接通加热板电源，通电前把加热板擦干净、没有划伤、无油污及粘黏物保证焊接质量。加热板上有温度可以调整，具体温度根据管子的大小来定，OD250mm的HDPE管温度220℃，即在加热板上把温度设置在220℃上，预热到达220℃后有对应的指示灯亮起，这时候就可以加热HDPE管了。

（2）吸热阶段，加热板温度达到220℃时，把加热板固定到焊机上，将两管端合拢， ，此时焊机上有一个拖动压力，此压力只要能使两个管段相互接触就够了，焊机压力一直加到46.6bar给管端加温，此处的压力不包括管道拖动压力，46.6bar是最终压力减去管道拖动压力后的压力值，当HDPE管的融环达到3mm时，停止加温，将压力降至吸热维持压力6.2bar，持续时间是10倍的壁厚，OD250mm的HDPE管壁厚为27.9mm，即持续时间为279秒，到时间后取出加热板。

4.4加热板就绪

（3）加热板取出阶段，吸热时间到后打加热板开安全锁，垂直于焊接取出加热板，防止碰伤管端面，因为是高温，取出时小心不被烫伤，焊机泄压并向两端分开，尽可能的快取出加热板，时间不超过15秒，快速对接。

（4）对接、冷却阶段，加热板取出后对接，压力逐渐达到46.6bar，然后稳压冷却34分钟，这个时间段不要碰触设备及HDPE管，到达冷却时间后泄压并取出卡具。

（六）热熔环境控制

热熔时对熔焊环境有一定的要求，必须采取有效的防风防尘等防护措施，最低周围温度不小于5℃，沙特的热带和亚热带沙漠气候反映了该国的一般气候情况。夏天长，炎热而又干燥，冬天短，凉爽。相对湿度低，沿海地区除外。年平均温度25℃。全年基本上都是高于最低周围温度的，如果小于5℃，采取在防护棚加温的方法，温度高于5℃后方可操作施工。由于当地炎热的气候条件及沙尘暴天气，现场施工时对管道焊接一直采取防护棚遮阳挡风措施。

（七）热熔焊缝检测

热熔结束后对焊缝进行检测，合格的焊缝必须是均匀加热并热熔，焊缝错边不超过允许错边误差，外部焊缝熔环向两侧外翻是均匀的，必须完全紧贴管道，OD250mm管道近似热熔焊缝宽度最大2cm。如果出现不合格的焊缝，如错边大于容许错边误差，熔环外翻不均匀及两边外翻不对称或变形，必须用切割机切掉重新安装流程焊接。在管道焊接过程中配专职人员对HDPE管焊接做好跟踪检查，并做好日常焊接记录，对每个部位里程的管道焊缝进行编号记录，以便以后查找。熔接缝外表检验合格的焊缝按规范和现场要求进行无损检测。

（八）消防栓、闸阀、气阀，冲洗室人孔安装及配件安装

在消防网络中，在不同的地方设置不同的附属设施，消防栓人孔布置间距不超过90米两个之间，闸阀人孔，气阀室设置线路标高的高点提高排气效率，冲洗室设置在线路标高的低点便于排出废水。人孔提前预制，预制后现场吊装，人孔现场安装好后，开始对应部分配件施工，配件施工组建专门的班组施工，各种闸阀的配件组合、消防栓的配件组合、气阀的配件组合，冲洗室的配件组合并上紧螺栓。上螺栓采用对称循环拧紧螺栓的方法。

（九）HDPE管道电热熔焊接

比起热熔焊接，电热熔焊接更为简便易于操作，OD250mmHDPE管道需要采购对应ID250mmHDPE管道的连接套筒，套筒上面有条形码，接通电热熔焊机后，焊机上有一根激光笔，激光笔扫一扫条形码，就开始给套筒加热达到预设加热时间后，焊机自动停止工作，成功的连接会在套筒两端突出二个指示点，有知识点突出来表示焊接成功，对应不同的管径加热的时间不一，可以查询厂家说明查找对应管径的加热时间，这些都已经是预设，不用操作时单独设置。电热熔焊接适用于已经焊接好的管道需要更换或者在管道中添加控制设备需要截断的部位，因为是已经焊好的管道不能移动，不能提供热熔焊机所需的行程，只能用电热熔焊。此方法可以作为一种管道完成后的一种补救措施，大面积使用不建议，因为这需要采购专用连接套筒，而套筒的价格比较贵，不利于成本控制。

五、消防栓、闸阀、气阀、冲洗室安装

消防栓、闸阀、气阀，冲洗室由两部分组成，一部分是砼人孔，另一部分是各种功能性组件（如闸阀，消防栓，气阀，法兰，伸缩节，橡胶垫圈等）。混凝土人孔分部位提前预制，分为底板，墙体及盖板，实际现场中需要安装时，先安装底板，管道连接过底板或连接各个功能构件的三通，管底到底板订预留30cm距离，便于设置砼支撑，安装墙体前安装对应每种功能性组件，没有墙体施工人员可以有大的操作空间，各种功能性组件用螺栓连接，由于消防管道的高压力，采用等级8.8的高强螺栓，螺栓连接操作安装相应的规章操作，螺栓连接的好坏直接影响管道与构件直接的气密性。连接完成后，安装盖板。

六、压力试验

在整个消防管道焊接完成后检测并合格后，准备压力试验，现场有二个独立的外部消防网络和内部消防网络构成，分别做压力试验，管材OD250mm的HDPE管，消防网络的工作压力是10bar，试验压力是1.5倍的工作压力即15bar。用淡水作为试压介质，试压前对管道进行冲洗，冲洗掉管道内的杂质及沙子，排空管道内的气体，管道上设置了排气阀，分多次排空气体，气体的排空与否影响试压时的稳压数值，最后气体排空后开始缓慢加压，达到压力后，稳压30分钟，检查管网，无泄漏，无变形。

七、回填

在压力试验完成后，合格并取得见证后，可以回填管道，回填前沟槽内的杂物清除干净，管顶以上30cm不得含有有机物及大块砖石，用配制的回填材料回填，对称回填，不得用压力机碾压，管顶30cm以上可以用小型夯机夯实，铺设警示带，30cm一层回填料用水浸泡后夯实，压实度验收通过再继续回填。

八、结束语

消防网络使用HDPE管，HDPE有其优越的特性，给焊接带来很多方便，易于操作，而且使用年限长，更换维修费用低，相信在HDPE会有更广泛的运用。本工程HDPE管道长9540米，施工量比较大，需合理的协调组织施工，交叉施工时的先后顺序，减小穿插作业的影响，更快的推进工程进度。