海洋馆地下维生系统超大口径管道安装关键技术研究

海洋馆地下维生系统超大口径管道安装关键技术研究
摘要：维生系统顾名思义指的是维持生物生存﹑延续生命的一套设备，该系统
要提供足够的氧气、适宜的温度和水质。

维生技术是海洋馆的核心技术之一，因
此对管道安装要求极其严格，设计难度较大，所以分析维生设计过程管道安装又
是其中的关键技术。

关键词：海洋馆；维生系统；技术
随着人们的生活水平不断改善，各类主题旅游活动逐渐受到人们的青睐，国
内以海洋为主题的公园建设得到了快速发展。

在海洋主题公园水族馆的建造工程中，为海洋生物提供新鲜海水的维生系统是核心技术之一，而维生系统的HDPE
大口径管道安装的关键技术，该技术的成功与否关系到展示的成败及未来整个馆
的维护和管理。

一、概况
维生系统管道的预埋安装，管道总长度达十几千米，供水管道通过各分水器
引入鲸鲨馆的水池内，然后通过回水管道经过水泵及各种形态的过滤砂罐，多路
配套的管径小于或等于DN1000的管道分水器引至各个水处理设施、水池进行消毒、杀菌、加药、调温、净化及循环，埋地HDPE管道深埋于地下-13m、-8m、-
6m至-3m。

二、维生系统的特点和难点
维生系统埋地部分管道施工安装技术要求高、交叉作业多；管道埋地深度深，管道最底层达-13m，埋地管道需合理规划并分段、分层、分内外进行施工；大口
径HDPE管道安装关键技术难点可以归结为以下几个方面。

（1）现场管道系统复杂，项目中维生系统的HDPE管道施工，各种不同路线
的上翻、下翻。

标高和尺寸也相对复杂，某一路管线存在好几个标高，以及和其
他管路进行连接和分叉。

竖直管道的连接形式一般采用法兰连接，不进行竖直方
向的焊接作业。

（2）管道的临时支架固定。

由于管道分层施工，标高育很多种，和土建配合施工，因此不可避免在很多情况下，土建不能进行托梁托板，或者施工标高超过
土建临时地面标高，架空管道施工。

易造成管道坐标、标高偏移。

（3）分层试压。

由于管道数量繁多，分为不同系统，不同标高层。

因此管道施工也分为不同的层次，试压不能一起完成，必须根据不同层次进行分层试压。

试压过程中需要考虑HDPE管道材质的柔性、热膨胀因素。

三、地下维生系统超大口径HDPE管道安装技术
1、管线综合排布、预制分割的技术。

维生系统管线设计复杂，埋设深度不一，上下交错，某一路管线存在好几个标高，以及和其他管路进行连接和分叉，给管
线施工造成了很大困难。

为了便于施工，需要对设计图纸进行综合排布，合理分割。

依据业主提供的施工图纸，结合现场实际情况重新对管线位置、标高进行测
绘确定，绘制管段图纸指导现场管道预制和施工。

对图中管线绘制单线图，把管
线分割成若干部分，并预留最后焊接口，按照深化设计图纸的要求，对弯头和三
通管线进行预制，便于施工。

2、超大口径HDPE管道焊接工艺。

为了保证HDPE管道的施工质量，首先需
要保证管道的热熔连接质量。

工程中HDPE管道最深埋设深度达到-13m，连接过
程中任何焊口的渗漏，都需要切割重新组对焊接，将严重影响到整个施工的周期。

保证热熔连接原理。

热熔对接的连接界面是平面，其方法是将两相同的连接
界面用热板加热到粘流态后，移开热板，再给连接界面施加一定压力，并在此压
力状态下冷却固化，形成牢固的连接。

其主要工艺过程为调整、加热、切换、合
缝加压和冷却。

因此，对接工艺的关键是要在对接过程中调整好温度、时间、压
力三参数，要把连接界面材料的性能、应力状况、几何形态以及环境条件等因素
一起考虑，才能实现可靠的熔焊。

保证热熔焊接参数精确。

热熔连接加热时间、加热温度和施加的压力以及保压、冷却时间，应符合热熔连接工具生产企业和聚乙烯管材、管件以及管道附件
生产企业的规定，并结合样本的试焊确定。

3、管道定位支撑
（1）管道偏移原因分析。

项目中埋地管道分三层敷设，分别深埋于地下-
13m、-8m、-6m至-3m。

在同一层面的管道试压合格后分层进行回填，致使已敷
设的管道不能及时定位固定，易受其他专业施工人员的碰撞及大面积回填时土方
的挤压，造成管位偏移。

项目中维生系统管道布置复杂，连接主水池、其他工作
水池、特殊水池、各类设备的预留管口很多，如果管道得不到及时定位固定，易
造成预留管口坐标偏移。

HDPE管道相对于钢管质量较轻，且具有一定柔性，在
试压过程中受试压泵的水流冲击，也易造成管位偏移。

（2）在可能发生偏移位置设置定位支撑系统
固定支架的支撑要求在管道的弯头、三通等管件处按图纸或标准图集要求浇
筑好混凝土支墩，确保管道稳定，试压时各管段受力均匀。

并对试压管道的盲板
端或其他封堵端采取与其封堵相向的钢管支护，确保安全试压。

大口径主管道的
分支管道的支撑上，主管的每条分支管道均由土建按其蓝图设置结构支墩。

管道
支墩设置间距，依据深化的管道图纸深化土建结构的支墩及吊筋位置、坡度、尺
寸图纸，并由土建施作。

大直径管道上的直管段下设置专用支架支撑，不能让管
道直接承受自重和管道内压力见图。

临时支架支撑要求连接主水池、其他工作水池、特殊水池、各类设备的预留
支管应设置临时支架。

一般采用槽钢，对管道进行临时固定。

固定端一般为托板
和梁柱，形式多种多样，支架安装尽可能避开管道焊口，管架离焊口距离必须大
于50mm。

临时支架在管道回填土的过程中，需要进行拆除，防止槽钢埋地后腐蚀，或者对管道本体产生负约束、破坏原托板和管道，消除临时支架在地下不稳定、不安全的隐患。

4、管道与水池连接处防渗漏的技术。

根据设计要求，HDPE管道与水池采用
直埋连接的方式，不再另外加设钢性防水套管，而HDPE管道与混凝土有不同的
热膨胀系数。

在混凝土水合作用和固化作用过程中，混凝土常常会收缩和脱离这
些材料，形成一条冷缝，易造成HDPE管道与混凝土连接处渗水。

为此，施工中
在水池墙体内增设止水法兰。

止水法兰采用与管道材质相同的聚乙烯焊接连接，
同时在混凝土和HDPE管连接处再增加防水密封胶，防止发生防止漏水等情况。

5、管道系统试压技术。

考虑到HDPE管的粘弹性材料的蠕变和松弛特点，管
道材料的蠕变导致压力随时间连续降低，温度的变化也会引起压力变化。

因此HDPE管这类柔性管的压力变化与一般刚性管有显著不同，HDPE管试压无法达到
一般试压方法的压降要求。

理论上，若HDPE管道内有大量空气存在，则由于管
内空气的影响导致管材变形不明显，管内压力下降不明显；无空气时，则管道在
一段时间内受力变形明显，因体积变化导致压降明显。

压力下降慢，不能作为试
压成功的充分条件，导致压力下降慢的原因可能是内部所含空气。

因此，对HDPE管道试压，需要采用预试验加主试验的二次试压方法。

预试验阶段：将试压管道内的水压降至大气压，并持续60min，期间确保空气不进入管道。

缓慢地将管道内水压升至试验压力并稳压30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。

检查管道接口、配件等处有无渗漏现象。

停止注水补压并稳定60min。

当60min后压力下降不超过试验压力的70%时，则预试验阶段的工作结束。

维生系统埋地管安装工程，通过采取完善焊接工艺，解决了埋地管道的综合布置、管道接口处理以及埋地管道试压、安装后成品保护、管道支承系统安全等一系列难题，从而形成一套成熟的超大口径HDPE地下管道安装工艺，为今后承接和建造同类工程，提供了技术上的保证。

参考文献
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