热带雨林气候条件下消防阀门井及管道支墩施工优化

时间：2024-04-25

段连斗张海波刘志军

1.山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100

2.山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100

1 项目的气候条件及消防阀门井、管道支墩的设计

印度尼西亚Kar-1 2X100MW 燃煤电厂项目（以下简称“印尼西加项目”）位于印度尼西亚西加里曼丹省山口洋市西南海边，属于热带雨林气候，年降水量1600-2200 毫米。该项目的消防系统地下埋管采用PE 钢骨架复合管材，执行NFPA 标准进行设计、调试、采购和验收[1]。消防管道原阀门井采用砖砌阀门井，管道支墩采用混凝土支墩。项目所在地常年多雨，增加了土方开挖及后续项目的施工难度，容易造成阀门井的积水，造成后期的维护成本增加。

2 消防室外阀门井分析及改进

印尼西加项目室外消防阀门井设计为砖砌井，我们结合项目当前实际情况和其他项目相关阀门井的施工经验，通过查阅文献和相关资料，对该项目阀门井的优缺点进行分析。

（1）该阀门井设计采用了传统工艺，有利于保护阀门不受碰撞、适合于寒冷地区采取保温措施。但对于印尼西加项目的实际情况，该设计存在以下两个缺陷：①当地气温常年在25℃以上，雨水较多，地下水丰富，容易造成阀门井内长期积水，阀门长期泡在水中，无法检修、维护和操作，且容易导致阀芯、阀体腐蚀而缩短使用寿命。②即使在井内无积水的情况下，由于阀门两端为设置伸缩装置，会导致后期阀门拆卸困难，不便于检修和维护。

（2）根据现场实际情况采用取消阀门井，将阀门改为地上式安装，此种方式有效的解决了传统阀门井设计在本项目存在的缺陷问题，节约了施工成本，简化了施工工艺，特别是该施工方式形成的“门”字上返弯，即可起到伸缩装置的作用，又方便了阀门的后期拆卸和维护。

3 消防管道支墩分析及改进

印尼西加燃煤电站项目室外消防埋地管道支墩设计，小组结合项目当前实际情况进行计算，通过查阅文献和相关资料，对三通、弯头处的可能受力情况进行分析[2]。根据现场实际勘察，管线敷设区域在厂区分布区域广，大部分施工区域车辆无法驶入，给现场混凝土支墩的施工造成很大困难，个别区域根本无法具备施工条件。即使能够制作混凝土支墩的区域，在施工完成后，由于土质软，造成支墩稳定性差，再加上管道与土壤之间摩擦力较小，如果按照设计支墩施工，将不足以支撑管道的位移和轴向推力。

管道纵向变形量的计算：

管道由温差引起的纵向变形量计算公式为：△L=KL(△t)

式中：△L----由温差产生的纵向变形量m

K---管材膨胀系数

L----管道长度

△t----敷设与使用中内外介质温差

材料厂家提供PE 钢骨架复合管材膨胀系数为15×0.0000001m/m.℃；管道长度从图纸中不同区段的转弯至转弯处、分支处分别取值进行计算；管道外空气最大温差变化经现场测量计算所得为11℃；管道介质最大温差变化经现场试验所得为6℃。例如计算某一段100m 长的管道，将数据代入公式中：

△L=15×0.0000001m/m.℃×100m×(11+6)℃=0.000255m

由此可见PE 钢骨架复合管道在该项目受温度影响产生的纵向变形量非常小，几乎可以忽略不计，在施工时需要重点考虑自然沉降、外力重压对管道焊接部位带来的影响。而原设计支墩对以上问题无法发挥作用，且施工难度较大。经小组研究决定采用钢管桩代替原设计混凝土支墩，对管网中弯头、三通处起到防位移、侧滑的作用，同时在三通、弯头处设置简易加固支架，以防止地下管线受外力作用时，焊口部位直接受力导致开裂。

4 PE 钢骨架复合管安装焊接工艺

4.1 电热熔管件安装焊接流程

布管→试装→去氧化层→清理、晾干→装配管件→调整管件编号→焊接→冷却

4.2 管件的焊接要求

管件焊接时，必须按照专用焊接的操作规程和说明书进行操作，一般需注意将输出调节旋钮逆时针调制零位；注意电压档位，缓慢调制电压、电流设定值[3]。因天气、配合间隙、材料差异造成影响时，根据实际情况决定是否需要进行参数调整；如在焊接过程中出现电压、电流突发上升，则需要暂停再做处理；如不能完成整套焊接参数，则需要报废管件，重新焊接；焊接过程中若受外界因素影响导致管件四周温度不一致，冒料不正常等异常情况，则需做参数停顿、延长或缩短等处理。焊接时及时记录焊接参数进行存档，便于后期对焊接质量进行跟踪分析。

5 优化设计后的成果

5.1 预期成果

取消阀门井的优化：①省去阀门井施工的所有工作内容，预计节约成本混凝土、砖砌体及人工成本5%；②省去因阀门井积水而产生的后期维护成本；③简化施工工艺，工期缩短30%，取消阀门施工，减少土建与安装的工序交叉和等待时间，安装时间大大减少。管道支墩的优化：①改为钢管桩固定和加固支架后，部分工作可以预制完成，现场安装仅用人工即可实现，减少机械成本和混凝土材料成本；②制作固定桩和加固支架的材料可利用现场的废弃的管道和角钢下脚料制作，节约了材料成本；③简化施工工艺，省去土建与安装工序交叉和等待时间，缩短工期20%。