大管径球墨铸铁管施工技术

摘 要：简述大口径球墨铸铁管现场施工技术方法，包括沟槽基坑开挖、管线存放及现场检查验收、管道水压力试验、安全技术要点以及大管径球墨铸铁管安装难度大的技术难点，并介绍管道压力试验方法和施工安全注意事项，为今后类似工程施工提供借鉴。

关键词：大口径；球磨；铸铁管；施工技术

1 工程概况

某给水干线工程采用双管埋地管道输水，管径DN2400/DN2200，供水流量15.0 m3/s，年供水量3.0亿m3。输水管道管材为球墨铸铁管，管道公称直径为DN2400及DN2200两种规格，采用承插式连接，采用唇形设计XT2胶圈，安装省力，受到的阻力小。全线沟槽开挖分为放坡开挖及直槽钢板桩支护开挖两种开挖方式。沟槽开挖深度管道布设形式，双管平行布置，管道间净距离1.5 m。

2 施工难点分析

本工程球墨铸铁管管径有DN2400及DN2200两种规格，每根管道长约6 m左右，球墨铸铁管管径大，管道质量大，作业面空间有限，对于大口径球磨铸铁管安装有较大难度。本标段两种规格球墨铸铁管设计试验压力为1.1 MPa，在试压过程中，须采取措施保障水压试验过程安全。

3 主要施工技术

3.1 沟槽开挖

在沟槽基坑开挖前，采用探坑或触探等方式勘探。勘探目的是查明沟槽内级沟槽周边的各类建构筑物及各类地下设施，并对需要保护的各类管道进行保护。

管道沟槽土方以机械开挖为主，人工辅助清槽。必须严格按照设计施工方案开挖，严格按照设计要求开挖，沟底应有足够的操作空间。施工过程中按坡度尺寸控制施工中线距离，用水准仪随时监控沟底高程，防止超挖欠挖，并提高设计基沟底的长度。

挖至槽底标高后，报请监理单位、设计和勘察设计单位、业主单位共同验槽，验槽合格后方可进行下道工序[1]。

3.2 管道存放及现场检验

3.2.1 管道管现场存放

管道为 DN2600 钢管和 DN2600 球墨铸铁管，管材存放时两处垫物支点间距不超过管长的0.2倍，对垫物与管道接触点进行支点固定，计划单层存放，不多层堆放。存放时保证管道轴摆放正确，不得随意改变摆放形式。存放时应有保证管道防滚动措施，以免造成管道外壁防腐层的磕伤，从而影响管道的使用寿命。管道存放处应设专人值守，防止施工以外人员进入而造成人员伤亡。

3.2.2管道现场检验

到达现场的管道必须附有质量证明文件，对未提供质量证明文件或质量证明文件不符合设计及规范要求的管材不允许安装使用。

管道在安装前，必须逐根进行外观检查，确保符合现行质量验收标准规定。球墨铸铁管的橡胶密封圈必须符合规范，生产厂家必须提供橡胶圈的质量合格证明书和检测报告[2]。

3.3 球墨铸铁管安装

在铸铁管运至施工现场后，待中粗砂垫层施工完毕后即可进行管道安装。K9级DN2200型球磨铸铁管单节长度为8.15 m，起重吊装机械采用80 t级起重机吊装。吊装时吊装钢绳应拴牢固，避免碰撞管道，钢绳与管道接触部位应采取防止钢绳刮坏管道表面防腐层的措施。正式起吊前应先试吊，确保起重机及吊运构件安全可靠后，方可起吊移运。管道进入沟槽内，沟槽内严禁站人，防止出现脱钩砸伤人事件，移运吊装应有专人指挥，司索工应经过专业培训，合格后上岗。

管道安装施工之前，将承口连接部位清理干净，尤其在胶圈安放部位，应用专业工具，例如钢丝刷子、干净抹布等，对承口连接处，特别是胶圈安装位置进行清理。在安装胶圈时承口处不得有砂石、灰尘、石块、油污等杂物。

管道接口清理干净后，将随管配套的胶圈清理干净并捏成“十字形”后，安放于承口内，准确无误后，将胶圈完全安放在承口凹槽内。安装完成后，在胶圈表面涂抹凡士林做润滑剂，减少安装阻力，使管道承插安装时省时省力。胶圈安装如图1所示。

承插口管道中心线轴线对准一致，在管末端用撬棍（或千斤顶）将铸铁管向前撬，将插口插入承口，插入深度为插口处的两条标志线。将铸铁管插到看不到第一条线，只看到第二条线的位置为止。待安装符合设计要求和施工规范规定后，立即进行排水管闭水试验。

3.4 管道打压试验

管道焊接及连接好后，根据工程自身情况和规范要求合理划分水压试验段长度（不大于4.0 km）进行水压试验。打压用水采用干净卫生的生活用水，试验压力为设计压力（1.1 MPa）。

试验前管道两侧及管顶以上回填高度不应小于 0.5 m，且具备抗浮条件，管路的镇墩和锚固长度应超过设计质量要求。焊缝水泥砂浆质量超过设计规定后可开展水压测试，以防止管线发生位移。

本工程水压试验管道内径为DN2200及DN2400，試验管道端部的第一个接口应采用特制的柔性接口堵板。管道试压准备工作如下：①确保管道、节点、接口、支墩等附属构筑物的外观以及回填验收合格，并按设计要求检查试验设备能否正常排气及放水。②对水试验设施进行检查，保证试压系统的严密性和功能性满足试验要求。对管端堵板、弯头等处的牢固性检查。③在试压管段上的消防栓、排气阀门等构件，试压时应设置堵板，将所有敞口封堵严密。

管道的水压试验规定如下：试验前应对管道进行充分浸泡，浸泡时间不小于24 h。浸泡完成后按照规范和设计文件对管道进行水压试验（试验压力1.1 MPa）。试验分为预试验阶段和主试验阶段，预试验阶段允许压力降不超过0.03 MPa，并对管道表面质量进行检查，检查是否有管体表面破损现象和管件连接处是否出现漏水现象。如未出现上述情况，即可进入主试验阶段。主试验阶段试验压力为设计压力，试验期间不允许出现管道压力下降情况，没有出现压力下降才表示管道水压试验合格。

试压合格后，及时将阀门、消防栓等处的堵板拆除，并恢复这些构件的使用功能。管道水压试验设备示意图如图2所示。

3.5 管道除锈、刷油

采用人工用钢丝刷或砂布对管道及支架进行除锈处理，除锈以支架管道表面漏出金属光泽为合格标准，再用干净的废布等擦拭干净。所有法兰、管道及支架在涂刷底漆前要保证气表面无灰尘、铁锈、焊渣、油污及其他异物。刷油工作应选择无雨无雪的天气进行，空气湿度温度应符合规范要求，油漆色泽应一致、无漏涂[3]。

3.6 顶管施工

顶管法采用顶推设备在工作坑内顶推，配合机械和人工在管道内部挖土。按设计中线和设计高程将管子按要求敷设顶入设计位置。顶管段两侧分别设置工作井和接收井各一处，工作井支护结构按设计要求布置。顶管设备拟采用起重机、空气压缩机、注浆机、油压泵、水泵等，所有顶管施工工作人员培训合格进场就位。

顶进过程中，为保证管节顶进质量，需勤测量勤检查及时纠偏，若发现管前土方坍塌、后背倾斜、偏差过大或液压泵压力表指针骤增等情况，应停止顶进，查明原因、排除故障后，再继续顶进。球墨铸铁管顶进到位后，及时安装其他管段或设备，避免因基坑暴露时间过长导致基坑失稳。

3.7 沟槽回填

管道安装完成经检查验收合格后，及时进行回填。回填前应将沟槽内杂物清理干净，回填应分层、分段、对称进行。管道两侧腋角处压实机具无法作业的部位，采用人工小型机具夯实，管道沟槽土方回填应沿管道中心线两侧对称进行，保证管道线性无变化。管道沟槽开挖回填如图3所示。分层回填要及时按照回填部位进行钎探，以保证回填工作的压实度满足压实度要求。

当管道位于车行道路或人行道下时，道路水稳层以下回填料的密度，要求按道路路基的要求执行，然后按原有道路结构进行路面恢复。

3.8 管道冲洗消毒

给水管道水压试验后、竣工验收前进行冲洗消毒。本工程球磨铸铁管管径较大，采用人工第一遍清理管道内污渍杂物，人工清理后再采用清洁水浸泡24 h。冲洗消毒严格按照规范要求进行，直至管道出口水样浊度符合规范要求，冲洗流量应大于规范要求流量。冲洗完毕后，管道中使用浓度大于20.0 mg/L氯离子含量的清洁水浸泡24 h，再重新冲洗，直到合格为止[4]。清水直至水质管理部门取样化验合格为至。

4 管道安装安全措施

具体有以下3个措施：①因汽车起重机在沟槽边下管，为此施工前编制起重吊装专项施工方案，对沟槽支护的强度、刚度、稳定性、汽车起重机地基承载力进行验算，并组织专家论证。②施工过程中对支护变形过程检测，一旦变形达到预警值应立即停止施工，对支护结构进行加固，达到安全要求后方可继续施工。③起重吊装前確认起吊设备回旋范围0.5 m内无障碍物。起重机在吊起满载荷重物时，应先吊离地面 300 mm左右，检查起重机、吊钩、吊绳的稳定性，制动器的可靠性和绑扎的牢固性，确认安全后方可继续起吊。起吊过程中，沟槽内严禁站人。

5 结束语

随着雄安新区建设进程不断加大，为满足新区常住人口的用水需要，需要先进的施工技术。只有加强每一施工工艺的质量控制，才能保证施工工期和质量。雄安干渠施工技术人员、要不断学习探索先进的管道施工技术，才能够成为适合社会发展的施工技术中坚力量。

参考文献

[1] 刘勇军.高速铁路隧道二次衬砌脱空原因和整治及预防措施分析[J].价值工程，2021，40（7）：120-122.

[2] 明雪.单线隧道复杂软弱地层微台阶快速施工技术应用研究[J].科技与创新， 2022（24）：108-111.

[3] 马辉.中条山隧道穿越断层破碎带施工技术研究与安全风险分析[D].石家庄：石家庄铁道大学，2023.

[4] 赵伟，陈鸿.浅析中条山隧道高地应力F7断层软岩破碎段施工技术[C]//2017铁路重载运输建设与装备安全学术研讨会.[2023-10-30].

收稿日期：2023-10-13

作者简介：邸璐（1987—），女，吉林长春人，本科，工程师，研究方向：水利水电工程。