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場施工技術方法，包括溝槽基坑開挖、管線存放及現場檢查驗收、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DN2200兩種規格，每根管道長約6 m左右，球墨鑄鐵管管徑大，管道質量大，作業面空間有限，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。勘探目的是查明溝槽內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，報請監理單位、設計和勘察設計單位、業主單位共同驗槽，驗槽合格后方可進行下道工序[1]。

3.2 管道存放及現場檢驗

3.2.1 管道管現場存放

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管道現場檢驗

到達現場的管道必須附有質量證明文件，對未提供質量證明文件或質量證明文件不符合設計及規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，確保符合現行質量驗收標準規定。球墨鑄鐵管的橡膠密封圈必須符合規范，生產廠家必須提供橡膠圈的質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，溝槽內嚴禁站人，防止出現脫鉤砸傷人事件，移運吊裝應有專人指揮，司索工應經過專業培訓，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，準確無誤后，將膠圈完全安放在承口凹槽內。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范規定后，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，根據工程自身情況和規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，管路的鎮墩和錨固長度應超過設計質量要求。焊縫水泥砂漿質量超過設計規定后可開展水壓測試，以防止管線發生位移。

本工程水壓試驗管道內徑為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，并對管道表面質量進行檢查，檢查是否有管體表面破損現象和管件連接處是否出現漏水現象。如未出現上述情況，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管道壓力下降情況，沒有出現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頂推，配合機械和人工在管道內部挖土。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，為保證管節頂進質量，需勤測量勤檢查及時糾偏，若發現管前土方坍塌、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。

3.7 溝槽回填

管道安裝完成經檢查驗收合格后，及時進行回填?；靥钋皯獙喜蹆入s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，道路水穩層以下回填料的密度，要求按道路路基的要求執行，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范要求進行，直至管道出口水樣濁度符合規范要求，沖洗流量應大于規范要求流量。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施工。③起重吊裝前確認起吊設備回旋范圍0.5 m內無障礙物。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起吊。起吊過程中，溝槽內嚴禁站人。

5 結束語

隨著雄安新區建設進程不斷加大，為滿足新區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量控制，才能保證施工工期和質量。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。