球墨铸铁管在城市供水项目中的应用

2022-09-11

近年来球墨铸铁管因其具有承受供水压力高, 具备抵抗外部荷载能力强, 适应地质条件变化范围广, 管材强度高, 韧性好, 耐腐蚀, 柔性接口施工快捷方便, 施工成本低等特点, 在各类供水项目中得以广泛应用。特别是在大于DN1000管径施工时更能体现其安装便捷, 施工成本低的优势。中国水电集团公司在阿尔及利亚承揽的安纳巴市供水项目中管材主要采用球墨铸铁管, 管径为DN1000——DN1400滑入式T型接口。此工程自2006年6月开始施工, 2008年10月正式投入运行。目前运行状态良好, 未发生漏水、爆管事故。下面就结合该项目施工中的体会和认识作一探讨。

1 施工工序控制

1.1 施工准备

测量放线:沿管道中轴线在地面用白灰标志一条开挖控制基线, 在管道拐点处埋设木桩并进行必要的保护。

管道就位:将管道摆放在便于施工中轴线一侧, 按照大头 (小头) 一个方向首尾相接紧密摆放, 在吊装时注意保护关口和管身保护涂层材料。

1.2 沟槽开挖

(1) 沟槽开挖前工作。

开槽前要认真调查了解地上地下障碍物, 以便开槽时采取妥善加固保护措施, 根据业主方提供的现况地下管线图和我公司的现场调查, 统计出现况地下管线情况, 采取有效措施加以保护。

(2) 沟槽开挖形式。

根据设计图中设计管道的规格及埋置深度以及规范要求来确定沟槽开挖的形式。

(1) 槽帮坡度的确定:槽深h小于3.0米时, 槽帮坡度i为1:0.33～0.5。

(2) 槽底工作面的确定:管道结构外径D1≥1000时, 管道一侧的工作面b1≥400。

(3) 沟槽断面形式 (见图1)

(3) 开挖方法。

(1) 土方开挖采用机械开挖, 槽底预留20cm由人工清底。开挖过程中严禁超挖, 以防扰动地基。对于有地下障碍物 (现况管缆) 的地段由人工开挖, 严禁破坏。

(2) 沟槽开挖尽量按先深后浅顺序进行, 以利排水。

(3) 挖槽土方处置, 按现场暂存、场外暂存、外弃相结合的原则进行。开槽土方凡适宜回填的土选择妥善位置进行堆放, 但不得覆盖测量等标注, 均暂存于现场用于沟槽回填。回填土施工前制定合理土方调配计划, 作好土方平衡少土方外运及现场土方调运。

1.3 管基铺装

管基铺装前对开挖成型的管沟按照设计标高进行复核, 超挖部分要按照回填要求进行夯实处理, 防止不均匀沉陷;铺装管基材料时要均匀, 铺装中控制管基设计标高, 保证管道安装在承载均匀的管基上。

1.4 管道安装

(1) 管子就位。

在沟槽检底后, 经核对管节、管件位置无误后立即下管。下管时注意承口方向保持与管道安装方向一致, 同时在各接口处掏挖工作坑, 工作坑大小为方便管道撞口安装为宜。

(2) 清理管口。

清刷承口, 铲去所有粘结物, 如砂子、泥土和松散土涂层及可能污染水质、划破胶圈的附着物。插口端是园角并有一定锥度, 在胶圈内表面和插口外表涂刷润滑剂 (洗涤灵) , 润滑剂均匀刷在承口内已安装好的橡胶圈表面, 在插口外表面刷润滑剂刷到插口坡口处。

(3) 清理胶圈, 安装胶圈。

将胶圈清理洁净, 上胶圈时, 使胶圈弯成心形或花形放在承口槽内就位, 并用手压实, 确保各个部位不翘不扭。胶圈存放注意避光, 不要叠合挤压, 长期贮存在盒子里面, 或用其他东西罩上。

(4) 管子对接。

插口对承口找正, 支立三角架, 挂手扳葫芦, 套钢丝绳, 扳动手扳葫芦, 使插口装入承口。并注意撞口一定要撞到白线的位置, 保证角度不大于3度。

(5) 检查。

第一节管与第二节管安装要准确, 管子承口朝来水方向。安完第一节管后, 用钢丝绳和手板葫芦将它锁住, 以防止脱口。安装后, 检查插口推入承口的位置是否符合要求, 用探尺插入承插口间隙中检查胶圈位置是否正确, 并检查胶圈是否出位。

1-加压泵2-加压进水管3-钢结构支撑架4-压力表5-排气阀6-排水管7-回填砂8-千斤9-堵头1 0-试验管段

(6) 安装注意事项。

(1) 管子需要截短时, 插口端加工成坡口形状, 割管必须用球墨铸铁管专用切割机, 严禁采用气焊。

(2) 上胶圈之前注意, 不能把润滑剂刷在承口内表面, 不然会导致接口失败。

1.5 沟槽回填

(1) 水压试验前, 除接口处管道回填至管顶50cm以上。

(2) 管道两侧回填高差不超过20cm。

(3) 回填分层进行。管道两侧和管顶以上50cm用木夯夯实, 每层虚铺厚度不大于20cm;管顶以上50cm至地面用蛙式打夯机夯实, 每层虚铺厚度20cm～25cm;应做到夯夯相连, 一夯压半夯。

(4) 分段回填时, 相邻两段接茬呈阶梯形。

(5) 回填土不得有石块、房渣土等不能夯实的土质, 防腐层周围用细土回填, 检查井周围采用石灰土回填。

(6) 回填压实度标准。

(1) 胸腔部分大于等于95%。

(2) 管顶以上50cm范围内大于等于85%。

(3) 其余部位大于等于90%。

(4) 路面以下部分符合道路专业要求。

2 管道水压试验

(1) 进行水压实验应统一指挥, 明确分工, 对后背、支墩、接口、排气阀等都应规定专人负责检查, 并明确规定发现问题时的联络信号。

(2) 管道接口完成后, 用短管甲、短管乙及盲板将试压管段两端及三通处封闭, 试压管段除接口外填土至管顶以上50cm并夯实。做好后背及闸门、三通等管件加固。由低点进水, 高点排气, 注满水后浸泡24小时后, 在试验压力下10min降压不大于0.0 5 M P a时, 为合格。

(3) 水压实验应逐步升压, .每次升压以0.2MPa为宜, 每次升压以后, 稳压检查没有问题时再继续升压。

(4) 水压实验时, 后背、支撑、管端等附近不得站人, 检查应在停止升压时进行。

(5) 后背计算:该工程运行压力7bar, 试验压力14bar, 经计算, DN1400管端推力为275t。后背墙理论计算公式如下:

式中:Ep为后背墙允许抗力;

H为后背墙高度;

h为后背墙顶端至地面高度;

r为后背土体的重力密度;

Kp为被动土压力系数, Kp=tg2 (45+

<为后背土体摩擦角;

C为后背土体的粘聚力;

L为装配式后背墙的宽度;

K为全系数。

(1) 根据后背墙允许抗力计算公式:E p=L/k (0.5 r H 2 K p+r H h K p+2 C H K p) 分析, Ep与h、r、Kp成正比, 若使Ep增大, 调整h、r、Kp是有效实用的方法。具体实施中, 经过改变原状土质类别, 增强地面以上后备墙被动土高度, 有效地提高了后背墙允许抗力强度, 为水压强度实验提供了可靠的保证。

(2) 为使管端推力均匀地传递至后背墙, 后背墙与千斤顶间制作钢结构支撑架 (见图2) 。