球墨鑄鐵管道鋪設(shè)的施工工藝

高申陽

（中國土木工程集團(tuán)有限公司，北京 100038）

1 引言

球墨鑄鐵管道是一種使用球墨鑄鐵材料制成的管道，具有優(yōu)良的防腐性能、延伸性、密封性和抗震性能，常用于自來水的輸送，是自來水管道理想的材料。在安裝過程中，需要注意一些施工要點，如檢查管道質(zhì)量和工具狀態(tài)、按照正確的安裝順序進(jìn)行安裝、保持管道口的封閉、注意弧形部分的支撐等。

2 球墨鑄鐵管與傳統(tǒng)鑄鐵管的區(qū)別

球墨鑄鐵管與傳統(tǒng)鑄鐵管的主要區(qū)別在于石墨的形態(tài)和管道的特性，球墨鑄鐵管使用特殊的鑄造工藝，將片狀石墨轉(zhuǎn)化為球狀石墨， 從而克服了片狀石墨對鐵基體連續(xù)性的阻止作用，這使得球墨鑄鐵管具有優(yōu)異的可延性、柔韌性和抗沖擊性，相比傳統(tǒng)鑄鐵管更能承受外部沖擊和變形。 球墨鑄鐵管的生產(chǎn)過程中， 通過離心力的作用將鐵水中的雜質(zhì)和氣體充分排出，使管壁變得十分密實（相對密度為7 050 kg/m3）。在保證國家標(biāo)準(zhǔn)公差壁厚可靠性和安全性的前提下， 球墨鑄鐵管相比原先的灰鐵管壁厚減薄，因此，在同等材料的情況下可以生產(chǎn)更多的球墨鑄鐵管。 球墨鑄鐵管的這些特性使其具有更好的強(qiáng)度和耐用性，同時還節(jié)約了鐵資源，取得了良好的社會效益。 因此，球墨鑄鐵管被認(rèn)為是鑄鐵管行業(yè)的一場革命[1]。

3 案例概況

非洲某項目于2020 年簽署合同， 由于新冠肺炎疫情影響，政府預(yù)算遲遲不能到位，2022 年下半年業(yè)主籌到部分項目資金，用于進(jìn)行部分項目施工。 本工程項目是為了改善當(dāng)?shù)爻鞘芯用竦娘嬘盟畻l件而實施的一項重要工程。 項目的三個重要節(jié)點為水源地、 凈水廠和配水中心， 共用720 根PVC 管和56 根球墨管組成管線全長4 480 m， 用于輸送清潔飲用水到所在地區(qū)的城鎮(zhèn)居民家中。

4 球墨鑄鐵管道鋪設(shè)的施工工藝

4.1 測量放線

在本工程項目中，設(shè)計單位會提供控制樁的基準(zhǔn)點，然后專業(yè)測量人員根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行測量，確定管線的準(zhǔn)確位置、標(biāo)高，并進(jìn)行打樁和轉(zhuǎn)角標(biāo)定，在控制樁上標(biāo)明樁號、里程和高程信息，轉(zhuǎn)角樁還要標(biāo)明角度。 球墨鑄鐵管鋪設(shè)允許偏轉(zhuǎn)角度如表1 所示。 在轉(zhuǎn)角地段會增加打樁的密度，在檢查井、管徑變換處和閥門井等位置， 會加設(shè)中心樁以提供額外的測量和控制點，必要時還會設(shè)置護(hù)樁和控制樁來支撐和固定管線，這些措施能夠確保管線的準(zhǔn)確布置和穩(wěn)固。

表1 球墨鑄鐵管鋪設(shè)允許偏轉(zhuǎn)角度

4.2 管溝開挖及基礎(chǔ)處理

1）開挖前，必須得到工程所在地區(qū)規(guī)劃部門、勘測部門的同意，或者是供電、電信、廣播以及埋設(shè)地下管線、設(shè)施等單位的會審，以保證施工進(jìn)程的順利進(jìn)行。

2）溝槽開挖時，需要根據(jù)本工程項目所在地區(qū)內(nèi)土壤的類別確定開挖斷面，不同土壤的穩(wěn)定性和承載力不同，因此需要根據(jù)土壤的性質(zhì)選擇合適的開挖斷面。 一般來說，土壤較好的地段可以采用較小的斷面， 土壤較差的地段則需要采用較大的斷面；在確定開挖斷面時，還應(yīng)考慮到管道的施工方便和將來回填土的需要， 開挖斷面應(yīng)保證土砂能夠充分回填至管底部位和管道施工操作面的需要， 同時也要考慮回填土的穩(wěn)定性和夯實度，槽底的寬度要滿足施工要求，保證能夠進(jìn)行必要的管道施工操作。

3）在球墨鑄鐵管溝槽的開挖過程中，需要嚴(yán)格控制超挖的情況， 以避免擾動地基， 超挖可能會導(dǎo)致地基不穩(wěn)定，甚至引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對管道的安全和穩(wěn)定造成風(fēng)險；槽底預(yù)留20 cm 由人工清底是為了確保槽底的平整和清除掉可能存在的障礙物和雜物。 這樣可以使管道安裝更加順利和穩(wěn)定；對于有地下障礙物，如現(xiàn)有管纜等，需要采取人工開挖的方式進(jìn)行處理，嚴(yán)禁破壞。 破壞地下障礙物可能會引起管道損壞，甚至影響到其他重要設(shè)施的正常運行[2]。

4）球墨鑄鐵管溝槽的開挖應(yīng)該按照先深后淺的順序進(jìn)行，這樣可以更好地排水。

5）在球墨鑄鐵管溝槽開挖過程中，土方的處理可以按照現(xiàn)場暫存、場外暫存和外棄相結(jié)合的原則進(jìn)行。

6）對于地質(zhì)較差的地段，在球墨鑄鐵管溝槽開挖時需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)，以確保施工安全和保證溝槽的穩(wěn)定。 常見的支撐形式包括橫撐、豎撐和板樁撐等，支撐材料可以選用鋼材、木材或鋼木混合使用； 支撐結(jié)構(gòu)的具體選擇應(yīng)根據(jù)實際情況和施工方案來確定；在溝槽挖土結(jié)束后，需要進(jìn)行管道基礎(chǔ)的施工。 基礎(chǔ)厚度為30 cm，其中20 cm 為大片土，10 cm 為碎石層，這個基礎(chǔ)設(shè)計的目的是給管道提供穩(wěn)定的支撐和保護(hù)，并能夠分散管道受力， 基礎(chǔ)層設(shè)計的具體厚度和材料選取應(yīng)根據(jù)實際情況和相關(guān)設(shè)計規(guī)范來確定。

4.3 管道橡膠圈運輸、吊裝及堆放

在球墨鑄鐵管的吊裝和運輸過程中， 需要注意保護(hù)管道的成品，并防止損壞。

1）吊裝和運輸：球墨鑄鐵管應(yīng)小心輕放，避免碰撞和劇烈震動。 為了防止管道與管道、管道與車廂碰撞，可以在鑄鐵管與車廂之間使用大木方作為墊層，以及用木楞作為間隔，使用加長的汽車運輸球墨鑄鐵管，注意固定扎緊，確保安全穩(wěn)定。

2）管道堆放：管道堆放場地應(yīng)平整、寬敞。 如果需要堆放多層管道，第一排應(yīng)橫向放置，第二排應(yīng)縱向排列放齊，且最多不超過5 層。 在管道安裝前，按照施工設(shè)計的規(guī)定擺放管道和管件，便于起吊和運送。

3）起吊時的安全距離：起吊球墨鑄鐵管道時，起重機(jī)的架設(shè)位置應(yīng)在安全距離內(nèi)，避免與管道發(fā)生碰撞。 此外，當(dāng)起重機(jī)在高壓輸電線路附近操作時， 必須滿足當(dāng)?shù)仉姌I(yè)管理部門關(guān)于起重機(jī)距離高壓輸電線路的安全距離要求。

4.4 管道的檢查

球墨鑄鐵管及管件的規(guī)格、品種、尺寸公差和性能應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求，具體要求如下。

1）規(guī)格和品種：球墨鑄鐵管及管件的規(guī)格和品種應(yīng)滿足國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并與設(shè)計要求一致。

2）尺寸公差：球墨鑄鐵管及管件的尺寸公差應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確保尺寸精確度和一致性。

3）管壁厚度和表面要求：球墨鑄鐵管壁厚度應(yīng)均勻，內(nèi)外表面應(yīng)光滑整潔，不得有砂眼、裂紋、飛刺和疙瘩等缺陷。

4）承口插口規(guī)范：球墨鑄鐵管件的承口插口的內(nèi)外徑和形狀應(yīng)符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，確保連接的牢固性，管件出廠時應(yīng)有合格證明。

5）橡膠圈要求：球墨鑄鐵管件的橡膠圈應(yīng)具備完整的體型，無氣泡、重皮、表面光滑，無變形、扭曲和裂紋等現(xiàn)象。

6）安裝機(jī)具和工作狀態(tài)：在安裝球墨鑄鐵管道時，需要確保安裝機(jī)具齊全配套，并檢查機(jī)具的工作狀態(tài)是否良好，確保施工順利進(jìn)行[3]。

4.5 鋪設(shè)流程

4.5.1 準(zhǔn)備工作

1）確保管道和管件均符合規(guī)格、品種和尺寸公差要求。

2）準(zhǔn)備好所需的施工設(shè)備和工具。

4.5.2 接口準(zhǔn)備

1）清理和涂抹防腐蝕劑：清理插口和承口口徑表面的雜質(zhì)，清除銹蝕，并涂抹防腐蝕劑。

2）檢查橡膠圈：確保橡膠圈完好無損，沒有變形或裂紋。

4.5.3 插口插入承口

1）將插口緩慢而穩(wěn)定地插入承口，直至插口插入位于承口上印有指示線的位置；

2）若插口未完全插入承口，可使用橡膠錘輕輕敲擊插口，使其完全插入。

4.5.4 確認(rèn)安裝

1）檢查插口與承口之間是否有均勻的接觸；

2）檢查接口是否安裝正確，沒有偏斜或錯位的情況；

3）檢查橡膠圈是否完全包裹在插口和承口之間。

4.5.5 清理和涂防腐層

1）清理接口周圍的雜質(zhì)和過多涂抹的防腐蝕劑；

2）涂抹適量的防腐蝕劑，以保護(hù)接口和管道。

4.6 管道回填

1）管道施工完畢并檢驗合格后，應(yīng)及時回填溝槽。 在球墨鑄鐵管水壓測試前，需要將管道接口處回填至管頂0.5 m 以上。對于三通的兩側(cè)，在試壓前還需回填土壤至管頂?shù)纳戏? m。

2）球墨鑄鐵管道兩側(cè)回填的高差不應(yīng)超過20 cm。

3）回填應(yīng)分層進(jìn)行。球墨鑄鐵管道兩側(cè)和管頂以上50 cm范圍內(nèi)，應(yīng)對稱地填土，并使用木夯進(jìn)行夯實。 每層虛鋪的厚度需要根據(jù)壓實機(jī)具確定（見表2）。 管頂以上50 cm 至地面的區(qū)域使用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實， 每層虛鋪的厚度一般為20～25 cm。 應(yīng)保證夯實的連續(xù)性，即一次夯實的范圍應(yīng)該與上次夯實的范圍有所重疊。

表2 每層回填土的虛鋪厚度

4）分段回填時，相鄰兩段應(yīng)呈階梯形狀，以增加回填土的穩(wěn)定性和密實性。 這樣可以避免出現(xiàn)較大的高差，減少回填土坍塌的風(fēng)險。

5）回填土應(yīng)排除石塊、渣土等不能夯實的雜質(zhì)。 特別是防腐層周圍，應(yīng)使用細(xì)土進(jìn)行回填，以保護(hù)防腐層的完整性。 檢查井周圍則可采用石灰土進(jìn)行回填。

6）當(dāng)局部覆土＜1.3 m 時，需要采取額外的保護(hù)措施。 特別是在過街部分和通道下部，可以在管線兩側(cè)砌磚墻，并在中間填充砂土，最后在上方蓋上蓋板，以增加管線的保護(hù)和穩(wěn)定[4]。

4.7 管道試壓

試驗壓力應(yīng)按設(shè)計規(guī)定進(jìn)行，并分段進(jìn)行試壓，每個分段的長度不得大于1.0 km。試驗時應(yīng)考慮管內(nèi)泄水的問題。對于管道穿越河流、鐵路、架橋等特殊情況，應(yīng)單獨進(jìn)行試壓以確保其安全性。 沖水裝置應(yīng)設(shè)置在整個試驗管段的最低處，充水速度應(yīng)盡量慢，以確保管道內(nèi)的空氣能夠被完全擠出。 試壓應(yīng)在管段充滿水后， 在不超過工作壓力條件下， 進(jìn)行至少48 h的充分浸泡后再進(jìn)行試壓。

4.8 沖洗消毒

給水管道沖洗是竣工驗收前的重要工作， 為了確保沖洗工作順利進(jìn)行，需要認(rèn)真擬訂沖洗方案，特別是對于長距離管道應(yīng)采取分段進(jìn)行、分區(qū)沖洗的方式，并做好沖洗設(shè)計。 在進(jìn)行管道沖洗時，需要保證充足的水源。同時，應(yīng)避開用水高峰期進(jìn)行沖洗，以確保水源的穩(wěn)定性。沖洗水的流速應(yīng)≥1.5 m/s，并連續(xù)沖洗，直至出口水的濁度、色度與入口水相一致時，才可進(jìn)行取水化驗。

5 結(jié)語

綜上所述，水管道工程是關(guān)于民生的重要工程，因此，球墨鑄鐵管道的安裝施工質(zhì)量非常重要。 雖然球墨鑄鐵管道的安裝施工技術(shù)并不復(fù)雜，但是如果出現(xiàn)質(zhì)量問題，后果將非常嚴(yán)重。 為了確保球墨鑄鐵管道安裝施工質(zhì)量，需要嚴(yán)謹(jǐn)、有序地進(jìn)行施工，并加強(qiáng)管控。 在施工過程中，一定要及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，消除質(zhì)量隱患，只有確保施工過程中的質(zhì)量和管道運行安全，才能保證球墨鑄鐵管道的正常運行和使用。