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摘要 大直径管道的建造对于任何水利水电设施都是一个大投资，完成高质量的建设项目对任何输水系统的整体性能和可靠性紧密关联，建设质量还关系到管道更长的使用寿命，因此，所建造的管道质量对于任何水利设施的成功是至关重要的。 大直径管道的施工检查对业主的施工检查团队提出了许多挑战，与直径较小的管道相比，大直径管道通常使用更复杂的管材，垫层和回填材料，附件，腐蚀保护要求和施工方法。通常，缺乏经验的检查小组忽略了大直径管道和小直径管道之间的一些差别。 本文通过对大口径管道检查的关键工序的解释叙述，给出一个方便现场检查人员的检查列表。检查清单是通过诸多管道设计项目以及管道失效的调研总结汇总的。本文重点介绍大直径钢管和混凝土钢筒管的输水管道，检查表包括重要的检查和测试程序，如： · 场地整理和恢复 · 管道吊运 · 安装前管材检查 · 管沟开挖 · 管道铺设 · 管道的垫层和埋置 · 管道的回填 · 管道外部和内部现场接口补口 · 安装后管道内部检查 · 附属物的检查 · 外涂层和衬里的修补 · 穿过隧洞安装 · 管道的静水压试验，管侧土压实和非破坏性测试 介绍 大直径管道的构造有许多关键工序，不幸的是，在当今的成本削减环境中，管道检查团队分到的费用通常太少，无法覆盖管道项目的所有关键工序，往往在许多管道工程中这个问题被忽视了。一个完整的合格检查人员团队更多的额外费用将付出更少的建设成本，降低管道维护费用和更长的使用寿命。 全时管道检查通常占管道建设成本的一到两个百分点。 管道维护通常每年花费1％; 因此，检查成本是在项目的整个生命周期内收回大量维护成本的一个小投资。 以下组成部分是获得建设项目成功的关键。 · 管材质量 · 管道内部和外部接口补口 · 垫层，埋置和回填 · 现场水压试验 管材质量 管道应在符合行业标准和技术要求的条件下制造并交付给现场。检查人员应熟悉管道质量标准，并在安装之前验证管道材料的状况，存在瑕疵的管道在安装前应该被拒绝或修理。此外，监制人员应定期监测管道制造过程，如果不能全时的话，应监测管道一些组件的制造过程，例如在涂覆应用之前的表面准备，这个在管道制造之后不容易判别。 管道外涂层和衬里是脆弱的，损坏的涂层或衬里通常会导致管道过早失效。在没有监制人员的要求时，一些严格的施工方也会自发地精心修复管道。大多数损坏的管道涂层在安装和回填后不能被检测到，只能通过管道内部检查或密间隔电位测量检测。安装后的管道检测可能是昂贵的，并拖延项目完成。因此，审慎的做法是在安装前和安装期间仔细检查管道是否损坏。 接口内外补口 提供现场外部接口的完整性以确保管道的防腐性能。外部接口补口通常包括混凝土钢筒管暴露的钢接口上的砂浆涂层，或者聚氨酯或冷缠带涂层的绝缘涂层钢管，其暴露的钢接口上的热收缩套。对于混凝土钢筒管，砂浆质量差或砂浆厚度不足会导致腐蚀和管道过早失效。砂浆涂层通过使钢免于电化学腐蚀而保护钢。如果没有水泥砂浆来钝化钢，暴露的钢可能会加速腐蚀。，通常，钢材涂层不当会在5到10年内发生腐蚀失效。 对于绝缘涂层钢管，结合的涂层通过阻挡腐蚀电池中阴极到阳极的电流而防止钢表面腐蚀。涂层必须粘结牢固以防止涂层下面钢发生腐蚀。 需要内部砂浆补口来保护管道内部的钢免受化学侵蚀和结垢。此外，内部接口提供了平滑的表面，这将减少管道中水流的摩擦损失，从而节省电力成本。 管材质量 管道应在符合行业标准和技术要求的条件下制造并交付给现场。检查人员应熟悉管道质量标准，并在安装之前验证管道材料的状况，存在瑕疵的管道在安装前应该被拒绝或修理。此外，监制人员应定期监测管道制造过程，如果不能全时的话，应监测管道一些组件的制造过程，例如在涂覆应用之前的表面准备，这个在管道制造之后不容易判别。 管道外涂层和衬里是脆弱的，损坏的涂层或衬里通常会导致管道过早失效。在没有监制人员的要求时，一些严格的施工方也会自发地精心修复管道。大多数损坏的管道涂层在安装和回填后不能被检测到，只能通过管道内部检查或密间隔电位测量检测。安装后的管道检测可能是昂贵的，并拖延项目完成。因此，审慎的做法是在安装前和安装期间仔细检查管道是否损坏。 接口内外补口 提供现场外部接口的完整性以确保管道的防腐性能。外部接口补口通常包括混凝土钢筒管暴露的钢接口上的砂浆涂层，或者聚氨酯或冷缠带涂层的绝缘涂层钢管，其暴露的钢接口上的热收缩套。对于混凝土钢筒管，砂浆质量差或砂浆厚度不足会导致腐蚀和管道过早失效。砂浆涂层通过使钢免于电化学腐蚀而保护钢。如果没有水泥砂浆来钝化钢，暴露的钢可能会加速腐蚀。，通常，钢材涂层不当会在5到10年内发生腐蚀失效。 对于绝缘涂层钢管，结合的涂层通过阻挡腐蚀电池中阴极到阳极的电流而防止钢表面腐蚀。涂层必须粘结牢固以防止涂层下面钢发生腐蚀。 需要内部砂浆补口来保护管道内部的钢免受化学侵蚀和结垢。此外，内部接口提供了平滑的表面，这将减少管道中水流的摩擦损失，从而节省电力成本。 垫层，埋置和回填 管道的结构完整性需要垫层和埋置材料来支撑土荷载和活荷载。AWWA C200输水钢管和AWWA C303钢筋缠绕混凝土钢筒管都属柔性和半柔性管，严重依赖周围土壤使管道保持圆度。 管道顶部的负载使管道向下变形，这导致管道的侧面向外变形，其向外变形由管周埋置材料的被动强度抵抗。根据管道材料类型，允许变形限制为管道直径的1%～3%。 如果管周埋置土没有被适当地压实，则管道可能会发生结构失效。 AWWA C301预应力混凝土钢筒管是一种刚性管道，依赖于管道的强度，管底四分之一以下的垫层材料抵抗土荷载和活荷载。荷载通过管壁传递到管下方的垫层材料。刚性管不会严重依赖于管道周围材料的侧支撑。管道直径的微小偏差将导致管道裂纹，也会导致过早失效。 因此，重要的是垫层和埋置土被正确地回填和压实。垫层和埋置材料通常是异地材料，例如洗净的砾石或碎石。材料必须分层铺设并压实至指定密度。典型的压实方法包括碾压轮，或安装在挖掘机端部的振动板。有时使用混凝土振动器或跳跃冲击夯实机，因为它们效率较低，一般不经常采用。 施工方使用的材料，手段和方法因每个项目而异，并且必须在每个项目开始时进行检测，以验证预期获得的结果。压实试验应在管道侧面埋置区内的几个深度进行，试验应验证材料在管道腰线以下处充分流动并满足规定的密度，而不会损坏管道。通常这是一个试验和纠错过程，需要改变辊轮直径，辊脚，埋置分层，以及改变施加的压实力。振动板的调整包括分层的深度，振动力和板的尺寸。有些情况下，必须控制埋置材料的水分含量。 现场密度（压实）测试通常包括砂锥密度测试（ASTM D 1556）或核子密度测试（ASTM D 2922）。两种测试都应在项目开始时进行，直到获得一致和可靠的测试结果。砂锥密度测试在管沟环境中更可靠，但是更费时。核子密度测试可以由经验丰富的技术人员使用。核子密度测试需要校准以考虑来自管道和管沟壁的干扰。在进行这些测试时，检查人员应该注意施工方使用的手段和方法，并且应使用探针棒探测指定密度下的探头电阻。有关压实测试的更多内容，请参阅管道检查清单。 一种常见的误解是埋置材料可以“倾倒”到管沟中，并且将自行实现要求的密度。这种情况即使有的话也很少见，尤其是沙或砂砾被用于埋置材料。根据许多管道失效的调查，其中对失效的管道执行了大约140次压实密度测试。大部分管道用砂做埋置材料，在一些管段中使用粉质砂土，将材料倾倒入管沟中而不压实，大部分管道结构失效都没有通过这些测试。 还应该检测管道顶部回填土的压实，特别是在地面将要铺路的情况下。除非管道上方的回填材料正确压实，否则可能会出现一些沉降。值得注意的是，可以为沿管道的已开发和未开发区域提出不同的压实要求。 管道回填后，检查人员应对管道进行全面的管内检查，确定内衬是否过度挠曲和开裂。检查还应包括内部砂浆补口和管道的清洁度。这个最终检查可以发现许多管道缺陷，但不是全部的管线缺陷。 现场水压试验 检查人员应监察管道的静水压力试验，静水压试验检测橡胶垫圈接口，焊接接口和推力约束系统是否完好，静水压试验还对管道质量，垫层和埋置质量进行了有限的检查。 结论 管道建设过程中有许多关键工序，应由合格的检查人员进行检查。管道检查的成本将通过降低管道的维护成本来支付。这里提供一个大直径输水管道的检查清单。 ————— 待续 ————— 福安管道技术 | 新型管道的引领者
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