大管徑球墨鑄鐵管施工技術

摘 要：簡述大口徑球墨鑄鐵管現(xiàn)場施工技術方法，包括溝槽基坑開挖、管線存放及現(xiàn)場檢查驗收、管道水壓力試驗、安全技術要點以及大管徑球墨鑄鐵管安裝難度大的技術難點，并介紹管道壓力試驗方法和施工安全注意事項，為今后類似工程施工提供借鑒。

關鍵詞：大口徑；球磨；鑄鐵管；施工技術

1 工程概況

某給水干線工程采用雙管埋地管道輸水，管徑DN2400/DN2200，供水流量15.0 m3/s，年供水量3.0億m3。輸水管道管材為球墨鑄鐵管，管道公稱直徑為DN2400及DN2200兩種規(guī)格，采用承插式連接，采用唇形設計XT2膠圈，安裝省力，受到的阻力小。全線溝槽開挖分為放坡開挖及直槽鋼板樁支護開挖兩種開挖方式。溝槽開挖深度管道布設形式，雙管平行布置，管道間凈距離1.5 m。

2 施工難點分析

本工程球墨鑄鐵管管徑有DN2400及DN2200兩種規(guī)格，每根管道長約6 m左右，球墨鑄鐵管管徑大，管道質(zhì)量大，作業(yè)面空間有限，對于大口徑球磨鑄鐵管安裝有較大難度。本標段兩種規(guī)格球墨鑄鐵管設計試驗壓力為1.1 MPa，在試壓過程中，須采取措施保障水壓試驗過程安全。

3 主要施工技術

3.1 溝槽開挖

在溝槽基坑開挖前，采用探坑或觸探等方式勘探?？碧侥康氖遣槊鳒喜蹆?nèi)級溝槽周邊的各類建構筑物及各類地下設施，并對需要保護的各類管道進行保護。

管道溝槽土方以機械開挖為主，人工輔助清槽。必須嚴格按照設計施工方案開挖，嚴格按照設計要求開挖，溝底應有足夠的操作空間。施工過程中按坡度尺寸控制施工中線距離，用水準儀隨時監(jiān)控溝底高程，防止超挖欠挖，并提高設計基溝底的長度。

挖至槽底標高后，報請監(jiān)理單位、設計和勘察設計單位、業(yè)主單位共同驗槽，驗槽合格后方可進行下道工序[1]。

3.2 管道存放及現(xiàn)場檢驗

3.2.1 管道管現(xiàn)場存放

管道為 DN2600 鋼管和 DN2600 球墨鑄鐵管，管材存放時兩處墊物支點間距不超過管長的0.2倍，對墊物與管道接觸點進行支點固定，計劃單層存放，不多層堆放。存放時保證管道軸擺放正確，不得隨意改變擺放形式。存放時應有保證管道防滾動措施，以免造成管道外壁防腐層的磕傷，從而影響管道的使用壽命。管道存放處應設專人值守，防止施工以外人員進入而造成人員傷亡。

3.2.2管道現(xiàn)場檢驗

到達現(xiàn)場的管道必須附有質(zhì)量證明文件，對未提供質(zhì)量證明文件或質(zhì)量證明文件不符合設計及規(guī)范要求的管材不允許安裝使用。

管道在安裝前，必須逐根進行外觀檢查，確保符合現(xiàn)行質(zhì)量驗收標準規(guī)定。球墨鑄鐵管的橡膠密封圈必須符合規(guī)范，生產(chǎn)廠家必須提供橡膠圈的質(zhì)量合格證明書和檢測報告[2]。

3.3 球墨鑄鐵管安裝

在鑄鐵管運至施工現(xiàn)場后，待中粗砂墊層施工完畢后即可進行管道安裝。K9級DN2200型球磨鑄鐵管單節(jié)長度為8.15 m，起重吊裝機械采用80 t級起重機吊裝。吊裝時吊裝鋼繩應拴牢固，避免碰撞管道，鋼繩與管道接觸部位應采取防止鋼繩刮壞管道表面防腐層的措施。正式起吊前應先試吊，確保起重機及吊運構件安全可靠后，方可起吊移運。管道進入溝槽內(nèi)，溝槽內(nèi)嚴禁站人，防止出現(xiàn)脫鉤砸傷人事件，移運吊裝應有專人指揮，司索工應經(jīng)過專業(yè)培訓，合格后上崗。

管道安裝施工之前，將承口連接部位清理干凈，尤其在膠圈安放部位，應用專業(yè)工具，例如鋼絲刷子、干凈抹布等，對承口連接處，特別是膠圈安裝位置進行清理。在安裝膠圈時承口處不得有砂石、灰塵、石塊、油污等雜物。

管道接口清理干凈后，將隨管配套的膠圈清理干凈并捏成“十字形”后，安放于承口內(nèi)，準確無誤后，將膠圈完全安放在承口凹槽內(nèi)。安裝完成后，在膠圈表面涂抹凡士林做潤滑劑，減少安裝阻力，使管道承插安裝時省時省力。膠圈安裝如圖1所示。

承插口管道中心線軸線對準一致，在管末端用撬棍（或千斤頂）將鑄鐵管向前撬，將插口插入承口，插入深度為插口處的兩條標志線。將鑄鐵管插到看不到第一條線，只看到第二條線的位置為止。待安裝符合設計要求和施工規(guī)范規(guī)定后，立即進行排水管閉水試驗。

3.4 管道打壓試驗

管道焊接及連接好后，根據(jù)工程自身情況和規(guī)范要求合理劃分水壓試驗段長度（不大于4.0 km）進行水壓試驗。打壓用水采用干凈衛(wèi)生的生活用水，試驗壓力為設計壓力（1.1 MPa）。

試驗前管道兩側及管頂以上回填高度不應小于 0.5 m，且具備抗浮條件，管路的鎮(zhèn)墩和錨固長度應超過設計質(zhì)量要求。焊縫水泥砂漿質(zhì)量超過設計規(guī)定后可開展水壓測試，以防止管線發(fā)生位移。

本工程水壓試驗管道內(nèi)徑為DN2200及DN2400，試驗管道端部的第一個接口應采用特制的柔性接口堵板。管道試壓準備工作如下：①確保管道、節(jié)點、接口、支墩等附屬構筑物的外觀以及回填驗收合格，并按設計要求檢查試驗設備能否正常排氣及放水。②對水試驗設施進行檢查，保證試壓系統(tǒng)的嚴密性和功能性滿足試驗要求。對管端堵板、彎頭等處的牢固性檢查。③在試壓管段上的消防栓、排氣閥門等構件，試壓時應設置堵板，將所有敞口封堵嚴密。

管道的水壓試驗規(guī)定如下：試驗前應對管道進行充分浸泡，浸泡時間不小于24 h。浸泡完成后按照規(guī)范和設計文件對管道進行水壓試驗（試驗壓力1.1 MPa）。試驗分為預試驗階段和主試驗階段，預試驗階段允許壓力降不超過0.03 MPa，并對管道表面質(zhì)量進行檢查，檢查是否有管體表面破損現(xiàn)象和管件連接處是否出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。如未出現(xiàn)上述情況，即可進入主試驗階段。主試驗階段試驗壓力為設計壓力，試驗期間不允許出現(xiàn)管道壓力下降情況，沒有出現(xiàn)壓力下降才表示管道水壓試驗合格。

試壓合格后，及時將閥門、消防栓等處的堵板拆除，并恢復這些構件的使用功能。管道水壓試驗設備示意圖如圖2所示。

3.5 管道除銹、刷油

采用人工用鋼絲刷或砂布對管道及支架進行除銹處理，除銹以支架管道表面漏出金屬光澤為合格標準，再用干凈的廢布等擦拭干凈。所有法蘭、管道及支架在涂刷底漆前要保證氣表面無灰塵、鐵銹、焊渣、油污及其他異物。刷油工作應選擇無雨無雪的天氣進行，空氣濕度溫度應符合規(guī)范要求，油漆色澤應一致、無漏涂[3]。

3.6 頂管施工

頂管法采用頂推設備在工作坑內(nèi)頂推，配合機械和人工在管道內(nèi)部挖土。按設計中線和設計高程將管子按要求敷設頂入設計位置。頂管段兩側分別設置工作井和接收井各一處，工作井支護結構按設計要求布置。頂管設備擬采用起重機、空氣壓縮機、注漿機、油壓泵、水泵等，所有頂管施工工作人員培訓合格進場就位。

頂進過程中，為保證管節(jié)頂進質(zhì)量，需勤測量勤檢查及時糾偏，若發(fā)現(xiàn)管前土方坍塌、后背傾斜、偏差過大或液壓泵壓力表指針驟增等情況，應停止頂進，查明原因、排除故障后，再繼續(xù)頂進。球墨鑄鐵管頂進到位后，及時安裝其他管段或設備，避免因基坑暴露時間過長導致基坑失穩(wěn)。

3.7 溝槽回填

管道安裝完成經(jīng)檢查驗收合格后，及時進行回填?；靥钋皯獙喜蹆?nèi)雜物清理干凈，回填應分層、分段、對稱進行。管道兩側腋角處壓實機具無法作業(yè)的部位，采用人工小型機具夯實，管道溝槽土方回填應沿管道中心線兩側對稱進行，保證管道線性無變化。管道溝槽開挖回填如圖3所示。分層回填要及時按照回填部位進行釬探，以保證回填工作的壓實度滿足壓實度要求。

當管道位于車行道路或人行道下時，道路水穩(wěn)層以下回填料的密度，要求按道路路基的要求執(zhí)行，然后按原有道路結構進行路面恢復。

3.8 管道沖洗消毒

給水管道水壓試驗后、竣工驗收前進行沖洗消毒。本工程球磨鑄鐵管管徑較大，采用人工第一遍清理管道內(nèi)污漬雜物，人工清理后再采用清潔水浸泡24 h。沖洗消毒嚴格按照規(guī)范要求進行，直至管道出口水樣濁度符合規(guī)范要求，沖洗流量應大于規(guī)范要求流量。沖洗完畢后，管道中使用濃度大于20.0 mg/L氯離子含量的清潔水浸泡24 h，再重新沖洗，直到合格為止[4]。清水直至水質(zhì)管理部門取樣化驗合格為至。

4 管道安裝安全措施

具體有以下3個措施：①因汽車起重機在溝槽邊下管，為此施工前編制起重吊裝專項施工方案，對溝槽支護的強度、剛度、穩(wěn)定性、汽車起重機地基承載力進行驗算，并組織專家論證。②施工過程中對支護變形過程檢測，一旦變形達到預警值應立即停止施工，對支護結構進行加固，達到安全要求后方可繼續(xù)施工。③起重吊裝前確認起吊設備回旋范圍0.5 m內(nèi)無障礙物。起重機在吊起滿載荷重物時，應先吊離地面 300 mm左右，檢查起重機、吊鉤、吊繩的穩(wěn)定性，制動器的可靠性和綁扎的牢固性，確認安全后方可繼續(xù)起吊。起吊過程中，溝槽內(nèi)嚴禁站人。

5 結束語

隨著雄安新區(qū)建設進程不斷加大，為滿足新區(qū)常住人口的用水需要，需要先進的施工技術。只有加強每一施工工藝的質(zhì)量控制，才能保證施工工期和質(zhì)量。雄安干渠施工技術人員、要不斷學習探索先進的管道施工技術，才能夠成為適合社會發(fā)展的施工技術中堅力量。

參考文獻

[1] 劉勇軍.高速鐵路隧道二次襯砌脫空原因和整治及預防措施分析[J].價值工程，2021，40（7）：120-122.

[2] 明雪.單線隧道復雜軟弱地層微臺階快速施工技術應用研究[J].科技與創(chuàng)新， 2022（24）：108-111.

[3] 馬輝.中條山隧道穿越斷層破碎帶施工技術研究與安全風險分析[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2023.

[4] 趙偉，陳鴻.淺析中條山隧道高地應力F7斷層軟巖破碎段施工技術[C]//2017鐵路重載運輸建設與裝備安全學術研討會.[2023-10-30].

收稿日期：2023-10-13

作者簡介：邸璐（1987—），女，吉林長春人，本科，工程師，研究方向：水利水電工程。