长距离排水钢顶管管节连接技术方案比选分析

长距离排水钢顶管管节连接技术方案比选分析

崔晨

上海城投兴港投资建设（集团）有限公司，上海 201103

摘要：通过对长距离排水钢顶管管节焊接连接坡口的对比分析，V型坡口较K型坡口焊接减小了管节内仰焊和管底焊接难度，改善了焊接环境，提高了焊接质量和顶管顶进安全。现场的长距离钢顶管V型坡口的焊接施焊以及焊缝质量检测均满足焊缝连接的各项指标要求，为类似工程提供一定的参考。

关键词：长距离；顶管；坡口

引言

顶管法作为一种非开挖的管道施工技术，施工效率高，对周边环境影响小。顶管法常用的管材主要有钢筋混凝土管、钢管、树脂管、玻璃钢夹砂管等。长距离的排水顶管工程，通常采用焊接连接的钢管[1]，钢管管节焊缝的连接性能、效率等直接影响顶管的施工安全、施工周期等。为此，本次结合现有的工程案例，分析对比长距离钢顶管管节不同焊接坡口连接的效能，为类似工程提供一定的参考。

1 工程概况

上海临港污水处理厂排海管工程为双线钢顶管，单线一次顶进长度约2600m，其中陆域段长度约100m，海域段长度约2500m，钢管内径为2.2m，每管节长度10m，净距4.8m，管顶埋深约0.78m~8.35m，顶管位于④层淤泥质粘土和⑤1层淤泥质粉质黏土。钢板管材调整为Q345钢，壁厚为26m，焊缝接口方式为V型坡口。

2 钢顶管管节接焊接连技术

2.1 钢管管节焊接形式

排水钢管管节焊缝连接方式主要有两种，小直径（内径≤800mm）钢管采用单边V型坡口焊接[2]，大直径钢管采用K型坡口焊[2]。

2.2 V型坡口和K型坡口特征

单边V型坡口为单面焊接，通常应用于6mm~40mm厚度构件的焊焊连接，坡口加工和焊接方便，但焊后构件容易发生变形。K型坡口为构件上下对称焊接，通常应用于12~60mm厚度构件的焊接连接，K型坡口较V型坡口性能好，坡口焊接的熔敷金属量少，由于坡口上下对称，焊缝处钢构件受热均匀，焊后构件变形小。坡口加工和焊接较V型坡口复杂，且焊接是需要翻转焊接或进行仰焊，对于工作量大的焊接工程，工效低。

3 钢顶管管节焊接连接坡口的选取及应用

排海管工程顶管距离长，管节数量多，管节焊接工程量大，单节管节的焊接连接时间长。管节焊接过程中，顶管管壁外侧的泥浆套需不断进行置换，以保证单结管节焊接完成后管节的安全、顺利顶进。因此，在管节焊接连接质量的前提下，应选取工效高的管节焊接连接坡口形式。

3.1 K型坡口焊接连接

K型坡口焊接连接时，如图1所示，管节上半部除在管外焊接外，还需在管内仰焊焊接，增加了管结焊接难度，降低了管节的焊接质量，管节下半部管外焊接难度高，尤其管底部难度更高，极大的增加了管结焊接时长，增加了顶管顶进的风险。

图1 K型坡口焊接连接示意

3.2 单边V型坡口焊接连接

单边V型坡口焊接连接时，以管道中部为界，管节上部采用管道外侧的单边V型坡口，管节下部采用管道内侧的单边V型坡口，连接示意图如图2所示，采用气体保护自动焊，管节上半部在管外焊接，管节下半部在管内焊接。而相较于K型坡口焊接，V型坡口焊接减小了管节内仰焊和管底焊接难度，改善了焊接环境，提高和保证了焊接质量，保证了顶管顶进安全。

图2 单边V型坡口焊接连接示意图

3.3 K型坡口焊接与V型坡口焊接工效分析

分别采用K型坡口焊接和V型坡口焊接对本工程钢顶管管节的焊接连接，其两种坡口焊接所需的焊缝数量、焊接时间以及焊缝体积量如表1所示。

表1 顶管钢管坡口焊缝工程量对比表

通过对比分析，采用V型坡口焊接连接较K型坡口焊接连接极大的减小了焊接时长，约45天，同时也降低了工程中潜在的风险。

3.4 焊接坡口的选取

通过以上对K型坡口和V型坡口的焊接效率、焊接成本以及潜在的工程安全风险分析，本工程经综合对比分析，钢管管节连接采用气体保护自动焊接的V型坡口焊接连接。通过现场钢顶管的焊接以及焊缝质量检测，V型坡口焊接连接均满足焊缝连接的各项指标要求。

4 结束语

临港排海管工程长距离钢顶管管节采用单边V型坡口焊缝连接，连接效果良好，满足管道承载安全要求的同时，极大的优化的顶管的施工周期。相较于K型坡口焊缝连接，V型坡口焊缝连接改善了管节焊接的施工环境，提高了焊接质量，极大的减小了施工周期，降低了潜在的施工风险。

参考文献：

[1]葛春辉.顶管工程设计与施工[M]，北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]给水排水工程顶管技术程(CECS246：2008)[S].北京:中国计划出版社,2008.

[3]钢结构焊接规范(GB50661-2011)[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[4]胡锋妹.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的研究与应用[D].2019.

[5]黄俊军.市政给排水施工中长距离顶管施工技术探讨[J].科技创新与应用.2020,(8).153~154

[6]赵文禹.市政给排水施工中长距离顶管施工技术的应用探析[J].砖瓦世界.2021,(14).

作者简介：

姓名:崔晨,性别：男，民族：汉族，籍贯：江苏省东台市，学历：研究生，职称：高级工程师；研究方向：市政工程