引調(diào)水工程DN800大直徑承插鑄鐵管道安裝施工技術(shù)研究

賴國華 寧化縣水利局

1.前言

離心球墨鑄鐵管在很多領(lǐng)域中都得到很好的應(yīng)用，它憑借自身優(yōu)勢，成為非常重要的流體介質(zhì)，在市政工程，冶金等方面有較大的應(yīng)用潛力。引調(diào)水方面水循環(huán)就是引水管或抽水站從地下含水層，湖泊和河流取水，大直徑承插鑄鐵管道也有廣泛的應(yīng)用，球墨鑄鐵管材料強度介于剛性材料和彈性材料之間，使用的安全性可以得到保障。輸水管線基本沿鄉(xiāng)村公路或穿越村莊埋設(shè)，途徑農(nóng)田、池塘、河道等淤泥地段，施工工期短，工程戰(zhàn)線長，施工條件及環(huán)境較為復雜，這為大直徑承插鑄鐵管道安裝帶來了較大的難度。

寧化縣隆陂水庫引調(diào)水工程設(shè)計輸水流量為3×104m3/d，從石壁鎮(zhèn)隆陂水庫取水，經(jīng)新建輸水系統(tǒng)將源水輸送至寧化縣東山水廠。工程主要建筑物由進水口、輸水隧洞、輸水管道等組成。進水口為分層取水岸塔。輸水隧洞為城門型，輸水管道總長26.91km。其中，暗埋管為DN800球墨鑄鐵管,長26.36km；明管段及過河埋管段釆用焊接鋼管，長550m。工程涉及了大量的輸水管線軟基處理難題，本文進行了施工技術(shù)創(chuàng)新，很好的解決了此類工程問題。

2.管槽土方開挖與軟基處理

對于DN800管道鋪設(shè)在軟基上，在開挖排水管管槽時，當管道埋設(shè)深度較淺情況下，可以考慮放坡開挖。當埋設(shè)深度較深，周圍管線有較多時候，為了保護管線安全及工人安全，需根據(jù)工程實際地質(zhì)情況考慮支護。采用槽鋼支護、鋼板樁進行支護，通過支護計算后結(jié)合工程實際進行。管道動工前應(yīng)提前設(shè)計好掩埋管道的深度，在開挖時確定好開挖層數(shù)，嚴禁挖的深度大于管道掩埋深度。

2.1 管槽土方開挖

管槽土方開挖主要為清表土方開挖和管槽開挖，均采用常規(guī)方法，以機械為主，人工為輔進行施工。

2.1.1 清表土方開挖

①本項目場地清理以及田塊耕植土開挖。采用挖掘機開挖、攏堆、裝料，部分松散表土或分散表土可用裝載機或推土機攏堆，自卸車運輸。②在確定開挖深度的時候，需要根據(jù)實際情況完成設(shè)計，嚴格依照監(jiān)理指示來實施，確保深度控制在合理范圍內(nèi)，在滿足項目建設(shè)工程安裝需求的基礎(chǔ)上，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，集中對挖料進行堆放管理，圈劃好堆料范圍，并且要做好排水設(shè)施的安裝，做好廢水的排放工作。2.1.2管槽開挖設(shè)計要求

①在溝槽土方進行挖掘的過程中，需要根據(jù)挖掘方案來做好人工和機械的配合，選擇合適的挖機型號，運輸車輛等，在確?？梢詽M足要求的情況下，對成本進行嚴格有效控制。使用機械挖掘的過程中，需要確保槽底部留有20厘米的高度空位，可以對標高進行調(diào)整，整體的平整度需要達到要求。

②在實際挖掘的時候，明確回填范圍，能夠有效避免出現(xiàn)二次挖運的問題，節(jié)省時間的同時，確保原狀結(jié)構(gòu)不會受到影響。

③如果地下水位置較高，需要采用人工的措施來降低地下水水位，把水位控制在施工面下500毫米處。

④需要密切關(guān)注邊坡穩(wěn)定性，關(guān)注挖掘工作對周圍帶來的影響，如果存在的安全問題，那么就要及時停挖，對挖掘方案進行修改，以減少對建筑物帶來的負面影響。

⑤基礎(chǔ)開挖具體措施。開挖時應(yīng)保證挖方邊坡的穩(wěn)定與排水。對槽底高程和寬度進行合理有效的觀察，并且合理地進行控制，確保不會破壞槽底土壤結(jié)構(gòu)。挖至基坑底時，應(yīng)會同建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計、勘察單位驗槽。溝槽開挖應(yīng)充分考慮雨水排除問題，以防泡槽。這就要求施工的時候做好排水施工。

⑥質(zhì)量保障措施。提高溝槽挖掘質(zhì)量，就需要確保溝槽挖掘的過程中，標高在合理范圍的控制中，把標樁間距控制在3米內(nèi)，如果需要進行超挖，那么就需要借助碎石來進行換填處理。

預防溝槽泡水問題的出現(xiàn)，需要合理地設(shè)置排水溝，溝槽挖掘深度至少達到50米，并且在底部設(shè)置集水井，借助排水泵來排放溝槽水，確?；A(chǔ)底面沒有積水。

在預防滑坡問題的過程中，需要對滑坡高度進行控制，控制在合理范圍內(nèi)，確保整體載荷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

相關(guān)對軟基進行處理，采取相關(guān)措施，確保軟基安裝使用能夠滿足要求，主要從以下幾個方面著手：第一，需要對地下水進行加強處理，確保降水效果滿足要求；第二，需要對管道基礎(chǔ)下軟基厚度進行設(shè)置，使其控制在80厘米范圍內(nèi)，完成軟基的清除工作，落實好分層夯實工作，確保整個基礎(chǔ)墊層的穩(wěn)定性；第三，如果管道基礎(chǔ)以下軟基厚度超過了80厘米，那么就需要軟基進行清除處理，目的是維護地基的穩(wěn)固，可以使用水泥石灰進行澆筑處置；第四，如果軟基清除80厘米之后，挖出物質(zhì)為淤泥，需要把淤泥全部擠壓出來，對地基主體結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)固，接著鋪設(shè)石灰土墊層，對鋪設(shè)水泥石灰土墊層厚度進行控制，控制在30厘米內(nèi)，對管道基礎(chǔ)進行正常澆筑，確保軟基澆筑處理方案，核定工程量。

2.2 粗砂墊層

在基礎(chǔ)驗收滿足要求后，對粗砂墊層施工進行明確，對承載能力和滲透力進行設(shè)計，做好良好級配，選擇粗砂，對含泥量控制在5%以內(nèi)，其中含泥塊低于2%，把機械和人工密切結(jié)合起來，做好攤鋪機械配合提高，把壓實度控制在93%以上。對攤鋪標高進行控制，控制在合理范圍內(nèi)，碾壓成型后對厚度控制在200毫米以上，對碾壓防治措施進行明確和設(shè)計。

3.管道運輸及堆放

球墨鑄管的成型長度為6m，每一根管重量近1t。鑄鐵管在吊裝、運輸過程中，對成品進行保護，進行輕放處理。球墨鑄鐵管管道和防腐層進行設(shè)計，減少對管道的損壞。使用大方木作為墊層，減少鑄鐵管和汽車車廂間的碰撞，起到良好的間隔作用。對管道進行平放擺放。如果溝槽開挖驗收結(jié)果滿足要求，那么就可以進一步輸運管道，嚴格按照管線方向進行排放，以提高工作效率。管材進入施工現(xiàn)場后，需要對質(zhì)量進行檢查。安排相關(guān)人員落實質(zhì)量檢查工作，強化對管件管理，對于不符合要求的管件進行標注處理。對每管長度進行丈量，對數(shù)據(jù)信息進行記錄，根據(jù)實際施工方案要求來檢查，確保施工材料都可以滿足要求。

4.承插式球墨鑄鐵管道安裝

球墨管每根單重1.394噸，設(shè)計壓力1.6Mpa，實驗壓力2.0Mpa。把鑄鐵管運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，需要等待碎石墊層施工工作全部完成，確保施工安裝所需要的鑄鐵管能夠運輸?shù)焦潭ǖ奈恢茫瑴p少二次運輸，提高運輸效率。在對鑄鐵管進行吊裝的過程中，需要確保鋼絲繩部位加入橡膠墊，目的是減少摩擦，達到防腐效果，也確保吊鉤使用的安全性，減少安全事故發(fā)生的風險。需要對吊裝鋼繩進行拴牢處置，在起吊和下放的時候，需要對速度進行嚴格控制，避免受到慣性的影響，減少管道間的碰撞。在施工前，需要把各個端外表面都進行清理處理，確保不會受到一些泥沙等異物的影響，確保管道表面和內(nèi)部保持清潔。完成管道接口清理后，就需要對膠圈進行清理處理，專門性地形成一個固定的形狀，對膠圈安裝位置進行檢查，確保安裝位置的合理性與有效性。完成后，使用木槌來在安裝部位周圍進行敲打，用力較輕，確保橡膠和承口凹槽進行契合，詳情如圖1所示。對膠圈進行處置后，借助肥皂水來進行潤滑處理，確保承口內(nèi)膠圈內(nèi)部保持充分濕潤，能夠起到很好地潤滑效果。在安裝管道承插的時候，需要對施工難度進行控制，對勞動力進行節(jié)省處理，降低施工難度。把鑄鐵管下放到溝槽過程中，可人工方式來進行處置，確保可以做到壓繩下管。鑄鐵管在下放的時候，需要使用單根下放的方式，避免出現(xiàn)鑄鐵管之間摩擦、碰撞的問題。根據(jù)承口深度進行管控，在具體下溝前，對環(huán)向走位線進行標注，明確吊裝下溝位置后，需要對定位線進行明確，確保承口端面處于相互重疊的位置，確保承插口有良好的配合度，確保誤差控制在10毫米以內(nèi)，對鑄鐵管的尺寸和型號進行選擇，通過丈量來獲取數(shù)據(jù)信息，把偏差控制在合理范圍內(nèi)，達到更好的修正效果。

圖1 膠圈完全安放在承口凹槽措施

需要對承插式鑄鐵管道角度進行合理調(diào)整，確保敷設(shè)操作滿足設(shè)計要求。如果存在過量調(diào)整，那么就會導致間隙存在明顯不均勻的問題，接口操作有非常大的難度，出現(xiàn)漏氣的情況。對沿曲線敷設(shè)鑄鐵管道進行明確，對承插口轉(zhuǎn)角進行明確，把公稱直徑控制在設(shè)計方案要求的數(shù)值內(nèi)，變化區(qū)間在1度到2度間，如果不符合區(qū)間數(shù)值要求，那么就需要增設(shè)敷設(shè)彎管。如果想要達到良好的施工效果，那么就需要對管道末端和水平方向的垂直距離進行調(diào)整，鑄鐵管在實際安裝的過程中，能夠做好各個部位的起吊處理，能夠維持良好的起吊高度，把碎石土墊層厚度控制在5厘米左右。確保插口和承口管道中心線保持一致，在起吊管末端進行向前撬處理，把插入深度控制在合理范圍內(nèi)，找到位置所在。

鑄鐵管承插在完成施工操作后，需要根據(jù)事前設(shè)計好的方案，選擇合適的材料進行回填處理，進行夯實處理，確保鑄鐵管在具體施工過程中沒有發(fā)生偏移，能夠確保安裝坡度控制在合理范圍內(nèi)，可以做好施工處理，對坡度進行控制，重復操作步驟，完成整個安裝過程。

5.管道試壓、沖洗和消毒

5.1 水壓試驗

（1）對彎頭承插管中空留出一部分位置，設(shè)置試壓段，在此段兩端安裝盤承和短節(jié)，能夠做好盲板處置，在設(shè)計的位置上，鉆孔后與DN40 的鋼管銜接，并且落實好排水、排氣等工作。

（2）做好準備工作后，可以在管段內(nèi)注水，注水滿后把管內(nèi)的空氣排除出去，合理地進行壓力調(diào)整，可以做好升壓處理，對壓力標準進行明確后，進行水壓實驗，時間控制為9min,確保實驗過程中的壓力下降幅度不超過0.05兆帕，并且附件以及其他部位組件沒有出現(xiàn)損壞問題。

（3）如果進行水壓實驗的季節(jié)為冬季，那么就需要采取合理有效的防凍措施，做好管道回填工作，增加一些草簾，對接口進行包嚴處理，確保保溫材料選擇的合理性。

（4）水壓試驗過程中，需要隔離人員，在升壓停止后再進行檢查。

（5）施工場內(nèi)取水難度大，如果沒有水源，就需要提前使用運輸車來運輸水，確保水壓試驗順利實施，并且做到節(jié)約用水。

5.2 管道清洗

在施工階段，需要減少管道內(nèi)部異物，需要每天對管道進行清洗，對雜物進行清除，做好管口封堵工作。

施工管道比較長，可以進行整體清洗，以此來減少水量的使用，根據(jù)水濁度變化來判斷是否合格。

5.3 管道消毒

在管道整體貫通后，管道打壓沖洗合格，用氯離子含量不少于20mg/L的清潔水浸泡24小時，再放走消毒水，用清水沖洗。

5.4 排水點

若由于施工局限，部分管道需要施工現(xiàn)場就近清洗消毒處理，把沖洗液和消毒液放在合適的位置，可以滿足使用需求，把排水管和排水閥連接起來，集中進行排水處理。

6.安裝排水、排氣閥及管件

蝶閥、排氣閥結(jié)構(gòu)非常的牢固，靈活性較高，不能夠出現(xiàn)松動的問題，能夠滿足全開和全關(guān)要求，根據(jù)方位、角度的波動變化，對安裝運行要求進行明確，確保負荷壓力能夠控制在合理范圍內(nèi)，減少彎曲變形問題的發(fā)生。

在具體實施過程中，對技術(shù)有嚴格的要求：蝶閥、排氣閥安裝位置正確，選擇的安裝位置可以滿足后期修理、調(diào)整等操作要求；對排氣閥安裝進行擰緊處理，對墊片位置進行明確，把螺母控制在相同側(cè)。對排氣閥進行安裝檢查，提前做好水壓試驗，滿足要求后再安裝。選擇的外形、尺寸大小等都能夠滿足要求，對管道標高進行合理控制。

7.回填土施工操作

閉水試驗檢驗結(jié)果滿足要求后，就需要進一步進行原狀土回填作業(yè)，主要進行分層回填，減少沖擊力帶來的影響，保障管道使用安全，管側(cè)回填土同步進行夯實，采用低能量輕夯，確保管側(cè)壓實系數(shù)≥0.92。管頂每層虛鋪厚度不超過0.3m，并采用低能量輕夯逐層夯實，確保管頂壓實系數(shù)≥0.87±0.02。技術(shù)要求如下：管道工程安裝、實驗等操作環(huán)節(jié)都可以滿足要求，在實驗結(jié)束后，需要清理管道內(nèi)的異物，把管道內(nèi)的積水排出，杜絕出現(xiàn)水中回填土。尤其是在雨季季節(jié)，需要進行夯實處理，確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在回填處理的過程中，需要對溝槽排水方向進行調(diào)整，從低到高，確保可以做好切實夯實，減少管道過度位移問題的出現(xiàn)。對排氣井進行回填處理，減少裂損問題，能夠?qū)穸冗M行控制，管道頂50厘米以上部位使用打夯機進行夯實處理。

8.結(jié)論

鑄鐵承插管道在使用過程中主要利用橡膠進行密切處理，操作比較簡單，在管道承管道處理過程中，通常會經(jīng)過池塘等軟弱地基，軟基對排水管道產(chǎn)生的破壞主要有以下幾點：①在采用打口方式的承插口處，接口易松脫發(fā)生漏水事故；在采用橡膠圈密封的承插口處，往往是橡膠圈被擠出。②容易導致焊接口處的鋼管造成環(huán)向的斷裂，其形狀為中間大兩邊小。③在長時間的受力作用下，管道伸縮節(jié)的接頭易被拉裂。本文在寧化縣隆陂水庫引調(diào)水工程C2標段施工中，對此問題進行了技術(shù)總結(jié)，形成了成套施工技術(shù)，在施工中取得了良好的施工質(zhì)量，杜絕了此類軟基管道安裝質(zhì)量通病，可以為類似工程施工提供參考。