复杂条件下大口径球墨铸铁管人工安装

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1、复杂条件下大口径球墨铸铁管的人工安装技术摘要：本文对在复杂条件下的大口径球墨铸铁管施工进行了要素分析和介绍，对在施工过程中出现的技术问题作了相应阐述，如含泥量的选择和水压试验压力的选择等。并对常见的施工工艺在复杂条件下的应用进行了一些尝试性的探讨。关键词：铸铁管、安装、管沟处理。 1、工程概况DN1400 球墨铸铁输水管是南京市北河口水厂 30 万吨扩建工程中的一个分项。是自来水生产工艺中将长江水经过絮凝沉淀后，由絮凝沉淀池送往快滤池的一条输水管路，位于新建滤池北侧，是北河口水厂扩建工程中最大口径的铸铁管道，也是整个项目中条件最为复杂的管路之一。管道全长 51 米，为自流管，设计流量为 3.5

2、m3/s。2、施工分析在方案编制时，本条管道安装条件较为复杂，经过现场测量和勘查，主要表现在以下几个方面：（1）空间狭小，管道局部要通过滤池溢流井与原厂区排水井的中间位置处，其留给管道的距离仅为 1.55 米，造成下管、焊接非常困难。（2）施工道路狭窄，新建管道管沟边缘与原滤池间泥土小路仅 1.8 米，吊车、汽车均无法驰入，只能采用人工下管、安装，给施工带来很大困难。（3）新建滤池其北侧与老厂 DN1200 反冲洗排水管相邻很近，为保护原管道，在滤池基坑开挖时对其用钢板桩进行了支护。本次 DN1400 管道恰为钢板桩支护位置处，所以在拆除、开挖管沟时，对原管道的支护就非常重要。（4）因老厂滤池

3、存在未知位置的渗漏，导致地下水沿基坑边缘呈线性渗流，所以在施工过程中必须注意进行不间断的排水，并且沟底要作利水处理。针对以上情况，在编制施工方案时向业主、设计院建议该处采用承插式球墨铸铁管，一方面便于在狭窄空间下施工，另一方面也强化了管道的耐腐蚀能力。2.1 施工排水的方法对于施工排水，在不同的施工阶段采用不同的方法。（1） 在管沟的开挖阶段，由于该段范围内地下水位较高，且由于工期比较紧张，故采用明沟排水的方法进行施工排水（见示意图） ，施工前进方向为从低处到高处，开挖时水从高处流向低处的明沟，保证再次开挖的土方较前次干燥，无边坡失稳现象。 排 水 明 沟 断 面 尺 寸为 50（2） 垫层铺

4、设阶段，在管沟的东、西两侧靠近新建的溢流井处分别砖砌一个10001000500 的集水井，其中在碎石垫层中的 40cm 厚度为三面砌筑，留一面做进水口，放置较大的石块堵口。集水井最终砌筑到地面高度，使用 DN100 潜水泵 2 台不间断作业，收到良好的排水效果。2.2 基础制作DN1400 管道工程设计时未考虑到地下侧坡线性渗水的情况，所以并未给出基础的制作方法。经现场勘查后，我方提出方案，经各方会商后实施，具体情况如下：最底层铺设 500mm 中砂，分层铺设并分层夯实，中间铺垫 400mm 厚级配砂卵石，上铺 200mm 厚粗砂作为管底垫层，以保护管道和平整管底，采用水撼法使垫层很好的达到了

5、密实状态。在基础的制作过程中，针对基础材料的含泥量问题出现了两种选择方法：一种认为，既然是砂石料，那么含泥量的检验是必不可少的，因此基础材料在下管沟前先用水冲或购买洗砂，以保证含泥量的要求。一种认为，用于基础的砂石料与混凝土用的砂石料有所不同，混凝土用砂石料根据其设计强度的不同最大不超过 3%，而对于基础的砂石料具有一定的含泥量是必要的，这样在振动压实过程中会增加颗粒间的粘接，但含泥量不可过大。对于施工单位来讲，购买洗砂和用水对进场的材料进行冲洗都是不经济的。最后各方达成共识：基础材料在下管沟前不必用水冲洗，但在施工过程中，采用随机检查的办法来控制含泥量，控制范围在 5%以内。2.3 管道安装

6、的技巧DN1400 球墨铸铁管为橡胶承插式，接口形式为滑入式，长度为 6.4m，单根重量约为 3 吨，使用挖机进行安装是效率最高的，但是受到场地的限制，车辆无法驰到位，所以必须采用人工结合手动机械下管。 32型 工 字 钢 两 根 人 字 架点吊车停放处 原滤池32型 工 字 钢 两 根小 路 钢 板 桩路 轨如图所示，现场具体情况为，靠滤池侧的管沟在原滤池土建施工挖基坑时已完成，稍作整修，做好垫层的铺设。靠小路一侧即管道最终安装位置处为密实的钢板桩，土方标高为0 点。首先，用 DN100 钢管搭设人字型支架两个，高度与新建滤池池顶等高，顶部、底部均用钢板加强。在人字架与滤池顶架设两根 32a

7、 型工字钢，临时组成一组轻型行车轨道，分别安装两台滑车（带车轮制动装置） ，与两台 5T 手动葫芦相固定。新建滤池一侧亦固定一 3T 手动葫芦，操作时横向拉动，起到横向位移的作用。将小路整平，并做相应得压实处理，用木板铺平，上面使用槽钢作为路轨，同时铺以脚手架管用作滚动之用。紧靠滤池的管沟内侧亦照此方法布置。对人字架起吊处的管位位置的原支护钢板桩进行切割，宽度为 6.5m,在两端使用 32 号槽钢结合枕木对原 DN1200 排水管进行了支护，防止原管路发生测向位移。铸铁管运至现场后，直接用吊车卸至图示 A 点路轨处，人工推送至起吊点，使用两台 5T 手动葫芦将铸铁管吊起，然后经 3T 手动葫芦

8、横向牵引，到管位后下放，经管沟路轨人工运至顶端，同时下放其余管道。待管道全部放入管沟内侧后，从西侧顶端开始，对第一节管位的支护钢板桩进行切割，将铸铁管安装到位，并予以回填，避免塌方现象的发生。然后切割第二节管位，如此反复进行。采用切割开挖安装回填的步骤循环进行。管节的对接受条件限制无法采用机械式，故采用人工对接。在对接前认真的清洗了管道对接位置。顶进设备采用 2 台 10T 手动葫芦配钢丝绳，顺利地完成了对接施工。在下管过程中管节对垫层有所破坏，导致接口环形间隙不均匀，橡胶圈不好压入，针对这种情况，采用千斤顶调整管节空间位置的方法，使接口的环形间隙均匀，并涂抹润滑油脂，收到了良好的效果。2.4

9、 管道的水压试验本段管道因条件限制，暂时只能将铸铁管直线段安装到位并隐蔽，故隐蔽前对该段管道先行试验。由于本段管路为自流管，管内工作压力不到 0.1MP，其给水介质为生活用水，针对水压试验的压力确认，发生了两种看法。一种看法认为，既然是室外给水管网的一个环节，就应当按照室外给水铸铁管的水压试验要求，对该段铸铁管加压到六公斤，在此压力下 10 分钟内压力降不得超过 0.5 公斤，然后降至工作压力进行检查，压力应保持不变，不渗不漏为合格。但是另一种看法认为，从规范的制订依据来讲，给水管只所以要求打到较大的压力，使因为给水管一般都接压力设备，工作压力较大。从试验的目的上来讲，应使试验能正确的反映出管

10、道在工作状态下的工作可靠性，该段管道属于自流管，没有必要对其进行超出工作压力十几倍去试验。所以最终建议参照室外排水管网的水压试验要求，做灌水试验即可。在对管道灌水进行 24 小时的浸泡后，试验水头以试验上游水位最高点加 1.0m，时间不小于 30 分钟，不渗不漏为合格。经验教训：在水压试验前，因为是铸铁管，两端较难封死，所以分别用钢管制作了承口和插口，并分别焊接钢板堵口。在灌水时进水口和透气孔均在管道上方，当时恰遇台风，雨势很大，短时间内管沟积水，水位高于管道内的灌水。导致管道一端上浮了 2cm，所以对于室外管道的水压试验，应充分考虑到一些外在因素的影响，预先做好施工的安全性、可靠性分析并准备

11、应急准备方案。2.5 管沟回填的关键因素（1）管沟的回填应该分两次，首次在安装之后试压之前，先将管沟两侧和高出管顶 0.5m 范围以内进行回填，其管道接口部位不得回填，以便水压试验时观测。试压合格后，再对沟槽其它部位进行回填。（2）采用中松侧实法进行回填，要保证压实度。管道两侧回填压实度应达到95%，管顶回填压实度应达到 85%。（3）回填清理沟内杂物，严禁带水回填，且只能采用人工夯实，每层厚度按部位的不同依照规范的要求，要做到夯夯相连。（4）要注意管道两侧要对称回填，防止管道发生位移。3、技术总结对于室外给水管道的施工，其主要工序为施工排水、管沟开挖、基础制作、管道安装、管沟回填。在施工过程

12、中抓关键工序可以使施工质量得到保证。（1）施工排水的方法应该视具体情况加以选用，关键在于保证沟底作业人员的施工安全，保证管沟边坡的稳固，使后序工作得以顺利进行。（2）用于管道基础材料的级配砂卵石和砂，其含泥量是否有明确规定。（3）对于大口径管道施工，下管的同时进行管道对接，且必须先检查在管节承口端的橡胶圈，若发生失误改正的程序很繁琐。（4）对水压试验的方法要根据具体情况进行分析，依据管道的功能来确定。（5）水压试验的合格并不完全意味着单位工程管道安装的合格。施工段的碰接处管口的质量检查可以进一步讨论。（6）在施工中采用了钢质柔性接口，改善了施工工艺，提高了施工速度。（7）DN1400 输水管道

13、施工资料的重要性不仅在于立卷归档，更重要的是为以后的建设提供了真实的参考资料，同时为同类工程的施工积累了科学的依据和方法。4、效益分析该段管道的安装工程，如果采用原设计使用碳钢管，以普遍的深管沟机械下管法进行施工，因管沟要先考虑支护安全的前提，必须采用分段分时开挖，这样无疑会直接导致大量机械台班的浪费。并且要在各焊缝处设置操作孔，对管道进行焊接，不但耗时较长，而且对人员的安全保证也提出了很高的要求。我项目部从该段管道的施工筹划阶段起，就进行了认真的计划分析，及时地向设计院提出了管材变更的技术校核，采用了 DN1400 球墨铸铁管。这样一方面提高的施工的易操作性，一方面解决了公司库存积压的一大批

14、铸铁管道，收回了被长期占用的 20 余万资金，取得了良好的经济效益。同时，在施工阶段，我项目部认真分析每道施工程序，严格细致的编制了施工方案和施工作业指导书。积极地开拓思维，不断创新，试验性的采用了本次文章所阐述的综合人工安装法，利用人工快速、高效、安全的完成了施工任务。本工艺方法的实施，不但为公司节约了相当一部分的机械台班 、人力资源，而且提高了施工的安全性，降低了事故风险。更是从手动平台的搭设、施工排水的各方面进行了大量的签证工作，大大的提高了该段施工的利润率。并且在业主、监理的非常关注下圆满的完成了施工任务，受到了参建单位的充分肯定和积极赞扬，为公司创造了一定声誉的无形资产。从实践操作的结果来看，该套方法是可靠、安全和容易操作了，重点是结合现场实际情况进行必要的工法和组织创新。我们认为在今后的同类工程的施工中有必要加以推广。