球墨鑄鐵管安裝的施工工藝分析

涂 敏 郭偉才 詹 輝 方 智 張金波

城市給排水工程的運行效率、安全等直接決定著城市給排水服務質量及居民生活質量。為滿足城市居民及工業生產的用水需求，應選擇合適的管材及安裝工藝。球墨鑄鐵管具有良好的強度、耐沖擊力、耐腐蝕性、延展性等，能有效改善管道受力狀態，增強工程管網運行的穩定性與安全性。但是，若安裝工藝不規范，極易影響管網質量。對此，施工單位應針對工程實際選擇合適的安裝工藝，加強施工質量控制，以此提高工程質量與經濟效益。

1 工程概述

紅旗渠水系位于湖南省長沙市河東中心城區，水系匯水及納污范圍主要集中在雨花區、芙蓉區，僅小范圍位于天心區。紅旗渠水系匯水范圍為浦沅路以北、朝陽路與車站路以西、瀏陽河以南、芙蓉路以東的老城區，總匯水面積為11.66 km2。排水主渠從雨花亭經省化工設計院、政治干校、梓園路、省圖書館、曙光北路、五一路穿曉園公園至湘繡研究所，雨水進入三角塘泵站排至瀏陽河，污水截流后接入湘湖污水處理廠處理。

紅旗渠始建于20 世紀50 年代，主渠結構以磚拱涵、蓋板涵、麻石漿砌涵形式為主。受技術水平、建設標準及可實施條件等因素影響，紅旗渠管渠結構標準偏低，并且使用年限超出標準限值，導致管渠結構塌陷事故頻繁發生。例如，2016 年在湘農橋社區發生主渠塌陷事故，影響周邊居民出行、生活與生命財產安全。對此，施工單位需要利用球墨鑄鐵管安裝工藝加固，修復管渠結構，保證渠道結構安全、排水順暢。

2 球墨鑄鐵管概述

球墨鑄鐵是一類具有良好強度、耐磨性的鑄鐵材料。因鑄鐵是一類鐵的碳合金，所以球墨鑄鐵中含有碳、硅、錳、硫、稀土等元素。制造球墨鑄鐵時，因碳沉淀呈現為石墨狀態，所以直接稱呼為石墨。通常情況下，不同直徑的管道對球墨鑄鐵材料提出不同的要求。例如，小直徑管道要求球墨鑄鐵中的珠光體比例＜20%，大直徑管道的珠光體比例≤25%，以此保證材料性能。球墨鑄鐵管具有良好的延展性、耐腐蝕性及強度，已廣泛應用于城市燃氣、給排水管道中[1]。

在給排水工程中，球墨鑄鐵管道具有外殼堅硬、抗拉性好、耐腐蝕等優勢，既能承受較高壓強的水及荷載，又能適應多種地質條件。同時，施工單位在施工過程中用水泥包裹管道內壁，能增強管道的給排水功能。此外，此類管道具有安裝方便、操作靈活等優勢，能避免管網損耗，縮短施工周期，減少施工費用，深受城市給排水工程的歡迎。

3 球墨鑄鐵管安裝的施工工藝

紅旗渠作為市政工程，正處于老城區下方，上方建筑物密集、交通流量大，想要順利實施結構改造工程必須采取先進的技術。利用球墨鑄鐵管道安裝工藝能有效解決環境復雜、結構修復難度高等問題，增強紅旗渠調蓄處理水的功能。

3.1 準備工作

3.1.1 管材堆放

根據上文可知，此工程的現場施工環境比較復雜，施工單位難以沿著管溝一方堆積管材，需要設置專門的場地堆放管材。對此，施工單位應選擇合適場地及堆放方法。施工單位應保證場地平整、寬闊，運用平地機等設備進行平碾整平，并且根據場地面積及條件確定管材數量。通常情況下，管材堆放主要采用正方形、梯形堆放2 種方法。前者保證各層之間維持90°，提前設置木楔；后者保證各層之間維持0°，各層根數逐次遞減，采取交叉方式設置承插口。同時，管材和地面之間要設置方木，承插口高度超過地面約10 cm[2]。

3.1.2 管材吊裝與運輸

吊裝運輸管材時，施工單位應采用附帶橡膠的吊鉤扣，扣在管材承插口處，隨后吊車吊裝運輸。若管子長度約為9 m，施工單位應采用≥16 t的履帶吊車進行起吊，采用高平板拖車等進行運輸。同時，施工單位應提前在板車上設置鋼管架，并用膠皮、木楔等固定。

3.1.3 管材處理與質量檢查

管材處理與質量檢查的措施如下：

1）防腐處理。管道安裝前，施工單位應進行防腐處理。第1，施工單位應在管道外層涂刷防腐瀝青漆，涂刷厚度≥25 μm。常溫條件下，此類防腐材料具有良好的黏合性，能黏結纏管帶，但是施工單位需要在1 d 內完成纏管工作，避免重新涂刷防腐漆。第2，施工單位應采用自黏式聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）纏管進行作業，為增強管道的防腐性，應保證纏管橫向搭接厚度≥2.5 cm，縱向厚度≥30 cm。第3，施工單位應對纏管帶進行漏涂抹檢驗，并將檢驗電壓維持在約10 kV[3]。

2）質量檢查。管材質量檢查非常重要，其主要分為2 項。第1，施工單位應檢查管身的完整度，避免出現損壞或變形處。若發現管道遭遇撞傷或形變，應將此部位改造為雙插短管。第2，施工單位應檢查承口處。此部位構造復雜，極易出現裂紋。檢查前，施工單位先用濕布擦拭，讓裂紋更加清晰。若發現鑄鐵管水泥內襯出現裂紋，裂紋≤8 mm 時不用處理，若裂紋＞8 mm 時需要剔槽并且用專門的修補水泥進行修復，在其上方覆蓋薄膜進行養護，養護周期超過24 h。

3.2 溝槽切割放樣

為避免紅旗渠上方的市政道路路面不被強力破壞，施工單位應先用混凝土切割機進行切割放線，保證邊線整齊，方便后期開挖。切割前，施工單位先用金屬探測器檢測地下金屬管線，標注管線位置、深度等。針對非金屬管線，施工單位應提前咨詢相關部門、周圍居民，并且采用挖深坑、檢測地表井蓋等方式進行標注，并且依據上述材料、設計圖紙等進行放樣作業[4]。放樣過程中，不同地段需要采取不同的措施，例如直線段可不考量放樣長度，而彎曲段需要考量后期鋪設管道的偏轉量。施工單位可以利用管道可允許偏轉角進行鋪設，其具體數值如表1 所示。施工單位應根據鋪設管道長度設定放樣段長度，若需要提前放置彎頭，應控制各管道長度并且計算彎頭鋪設位置。

表1 工程各類管道的偏轉角

3.3 溝槽開挖

針對無特殊路面的路段，施工單位可直接采用反鏟開挖。同時，施工單位還應采用破碎錘輔助開挖，各挖掘機配備4 個以上破碎錘。針對存在地下障礙的路段，施工單位應采用“小型反鏟+人工風鎬”開挖方式。為縮短人工作業周期，提高施工進度，施工單位在挖掘溝槽最底層時，用鏟斗平鏟[5]。在土質較好地段，無需設置支撐，但是在土質較脆弱的地段應提前設置支撐開挖，并且根據施工具體情況設置防護疏密。針對直管段，施工單位可在垂直方向焊接工字梁的鋼板支撐；針對閥室等，施工單位應設置鋼板支撐系統，將絲桿鋼管等設為橫撐。作業過程中，施工單位應根據管徑變化調整開挖寬度，例如相較于管外徑，承插口應超出約60 cm，法蘭管應超過約1.2 m，直線段略微減小，曲線段略微增寬。此外，針對“T”型接口與“K”型接口，施工單位應針對性采取開挖措施，前者在承插口處可進行超深開挖，保證管身接觸地面；其后者在承插口處，底部與兩邊均應超出法蘭外徑約0.5 m[6]。溝槽開挖斷面如圖1 所示。

圖1 溝槽開挖斷面圖（來源：網絡）

3.4 管道安裝

3.4.1 插口校正

在球墨鑄鐵管安裝的施工過程中，施工單位應首先檢查插口，如果發現插口位置的形狀呈現橢圓形，則說明已經變形，可能會影響管道的連接質量和施工效果。為了確保插口位置形狀符合施工要求，施工單位應結合實際情況，利用專業設備精準矯正插口的形狀。在此過程中，千斤頂是一種常用的工具，可以提供較大的力量，并且高度可調節，非常適合于球墨鑄鐵管插口形狀矯正工作。

在使用千斤頂矯正插口形狀時，施工單位應遵循以下步驟：第1，確定需要矯正的插口位置和方向，并將千斤頂放在合適的位置；第2，慢慢旋轉千斤頂桿，對插口施加適當的力量，從而使插口逐漸恢復至圓形狀態；第3，仔細檢查插口的形狀和尺寸是否滿足施工要求，如不滿足，還應采取上述方法進行微調；第4，確認插口已經矯正后，應及時使用適當的方法固定插口，防止再次變形。

3.4.2 管道清潔

安裝球墨鑄鐵管前，施工單位需要使用鋼絲刷對承接口及其后方進行清潔，確保表面沒有雜物、銹蝕或污垢，提高承接密封性和連接質量。將“T”型膠圈放置在承口內部，將“K”型膠圈放置在插口上方，為減小插入過程的摩擦力，施工單位可以在承口內部和插口外部涂抹潤滑油，使插入過程更順利[7]。

3.4.3 吊管就位

安裝過程中，施工單位應將吊車起吊管子入口與承口精準對接，一般采用70 t 汽車起吊管道。對于雙管同溝段，施工單位可采用50 t 履帶式吊車，以此提升起吊效率。

3.4.4 安裝就位

針對施工常用的“T”型接口，施工單位可提前在裝管承口周圍連接短鋼絲繩一端，并將另一端連接于待安裝管插口周圍。安裝過程中，吊車輕微移動，通過上下左右搖擺方便插入。若條件允許，施工單位可借助反鏟鏟斗施加一定力，方便后續安裝[8]。

3.4.5 安裝到位

待插口處的2 道白線正式進入承口內，則代表管道安裝到位。針對不同型號的管道，施工單位應布置不同數量的手動葫蘆，將其安裝于管道兩側及頂部。

若技術人員的技術不夠嫻熟，施工單位可采用機械施工配合人工施工，單吊點起吊，讓管道插口位置略低，承口略高，方便安裝。若技術人員的技術較為嫻熟，施工單位可直接通過挖掘機鏟斗頂進，先讓吊管與承口對接，然后用鏟斗水平推進待裝管承口，上下左右微微擺動，以此提高安裝效率。為避免破壞承口，施工單位在二者中間提前安裝廢舊輪胎。

3.5 管道防腐與回填

管道安裝作業結束后，施工單位需開展清理、防腐及回填工作。具體施工步驟如：第1，施工單位應清潔承插口、兩端纏繞纏管位置，涂刷底漆，并且將膩子填入承插口連接位置。第2，將用液化氣噴槍加熱后的熱縮卷材填充在承插口處，待檢測防腐層漏電絕緣等合格后實施回填作業。第3，回填時，施工單位將破碎篩離后的開挖料包裹管底與管頂的部分區域，每隔約15 cm 分層夯實，并且要求壓實度超過95%，如圖2 管道防腐與回填所示[9]。

圖2 管道防腐與回填（來源：網絡）

4 結語

紅旗渠承擔著排污等重要職能，直接影響著城市水系及流域間排水規劃。對此，施工單位應深入分析工程實際情況，選用球墨鑄鐵管并且采取相應的安裝工藝，做好準備工作，嚴格控制溝槽開挖、管道安裝、管道防腐等施工環節，做好細節工作，提高施工質量，以此延長工程使用壽命，加快現代化城市建設步伐。