球墨铸铁管道铺设的施工工艺

高申阳

（中国土木工程集团有限公司，北京 100038）

1 引言

球墨铸铁管道是一种使用球墨铸铁材料制成的管道，具有优良的防腐性能、延伸性、密封性和抗震性能，常用于自来水的输送，是自来水管道理想的材料。在安装过程中，需要注意一些施工要点，如检查管道质量和工具状态、按照正确的安装顺序进行安装、保持管道口的封闭、注意弧形部分的支撑等。

2 球墨铸铁管与传统铸铁管的区别

球墨铸铁管与传统铸铁管的主要区别在于石墨的形态和管道的特性，球墨铸铁管使用特殊的铸造工艺，将片状石墨转化为球状石墨， 从而克服了片状石墨对铁基体连续性的阻止作用，这使得球墨铸铁管具有优异的可延性、柔韧性和抗冲击性，相比传统铸铁管更能承受外部冲击和变形。 球墨铸铁管的生产过程中， 通过离心力的作用将铁水中的杂质和气体充分排出，使管壁变得十分密实（相对密度为7 050 kg/m3）。在保证国家标准公差壁厚可靠性和安全性的前提下， 球墨铸铁管相比原先的灰铁管壁厚减薄，因此，在同等材料的情况下可以生产更多的球墨铸铁管。 球墨铸铁管的这些特性使其具有更好的强度和耐用性，同时还节约了铁资源，取得了良好的社会效益。 因此，球墨铸铁管被认为是铸铁管行业的一场革命[1]。

3 案例概况

非洲某项目于2020 年签署合同， 由于新冠肺炎疫情影响，政府预算迟迟不能到位，2022 年下半年业主筹到部分项目资金，用于进行部分项目施工。 本工程项目是为了改善当地城市居民的饮用水条件而实施的一项重要工程。 项目的三个重要节点为水源地、 净水厂和配水中心， 共用720 根PVC 管和56 根球墨管组成管线全长4 480 m， 用于输送清洁饮用水到所在地区的城镇居民家中。

4 球墨铸铁管道铺设的施工工艺

4.1 测量放线

在本工程项目中，设计单位会提供控制桩的基准点，然后专业测量人员根据设计图纸进行测量，确定管线的准确位置、标高，并进行打桩和转角标定，在控制桩上标明桩号、里程和高程信息，转角桩还要标明角度。 球墨铸铁管铺设允许偏转角度如表1 所示。 在转角地段会增加打桩的密度，在检查井、管径变换处和阀门井等位置， 会加设中心桩以提供额外的测量和控制点，必要时还会设置护桩和控制桩来支撑和固定管线，这些措施能够确保管线的准确布置和稳固。

表1 球墨铸铁管铺设允许偏转角度

4.2 管沟开挖及基础处理

1）开挖前，必须得到工程所在地区规划部门、勘测部门的同意，或者是供电、电信、广播以及埋设地下管线、设施等单位的会审，以保证施工进程的顺利进行。

2）沟槽开挖时，需要根据本工程项目所在地区内土壤的类别确定开挖断面，不同土壤的稳定性和承载力不同，因此需要根据土壤的性质选择合适的开挖断面。 一般来说，土壤较好的地段可以采用较小的断面， 土壤较差的地段则需要采用较大的断面；在确定开挖断面时，还应考虑到管道的施工方便和将来回填土的需要， 开挖断面应保证土砂能够充分回填至管底部位和管道施工操作面的需要， 同时也要考虑回填土的稳定性和夯实度，槽底的宽度要满足施工要求，保证能够进行必要的管道施工操作。

3）在球墨铸铁管沟槽的开挖过程中，需要严格控制超挖的情况， 以避免扰动地基， 超挖可能会导致地基不稳定，甚至引发地质灾害，对管道的安全和稳定造成风险；槽底预留20 cm 由人工清底是为了确保槽底的平整和清除掉可能存在的障碍物和杂物。 这样可以使管道安装更加顺利和稳定；对于有地下障碍物，如现有管缆等，需要采取人工开挖的方式进行处理，严禁破坏。 破坏地下障碍物可能会引起管道损坏，甚至影响到其他重要设施的正常运行[2]。

4）球墨铸铁管沟槽的开挖应该按照先深后浅的顺序进行，这样可以更好地排水。

5）在球墨铸铁管沟槽开挖过程中，土方的处理可以按照现场暂存、场外暂存和外弃相结合的原则进行。

6）对于地质较差的地段，在球墨铸铁管沟槽开挖时需要设置支撑结构，以确保施工安全和保证沟槽的稳定。 常见的支撑形式包括横撑、竖撑和板桩撑等，支撑材料可以选用钢材、木材或钢木混合使用； 支撑结构的具体选择应根据实际情况和施工方案来确定；在沟槽挖土结束后，需要进行管道基础的施工。 基础厚度为30 cm，其中20 cm 为大片土，10 cm 为碎石层，这个基础设计的目的是给管道提供稳定的支撑和保护，并能够分散管道受力， 基础层设计的具体厚度和材料选取应根据实际情况和相关设计规范来确定。

4.3 管道橡胶圈运输、吊装及堆放

在球墨铸铁管的吊装和运输过程中， 需要注意保护管道的成品，并防止损坏。

1）吊装和运输：球墨铸铁管应小心轻放，避免碰撞和剧烈震动。 为了防止管道与管道、管道与车厢碰撞，可以在铸铁管与车厢之间使用大木方作为垫层，以及用木楞作为间隔，使用加长的汽车运输球墨铸铁管，注意固定扎紧，确保安全稳定。

2）管道堆放：管道堆放场地应平整、宽敞。 如果需要堆放多层管道，第一排应横向放置，第二排应纵向排列放齐，且最多不超过5 层。 在管道安装前，按照施工设计的规定摆放管道和管件，便于起吊和运送。

3）起吊时的安全距离：起吊球墨铸铁管道时，起重机的架设位置应在安全距离内，避免与管道发生碰撞。 此外，当起重机在高压输电线路附近操作时， 必须满足当地电业管理部门关于起重机距离高压输电线路的安全距离要求。

4.4 管道的检查

球墨铸铁管及管件的规格、品种、尺寸公差和性能应符合国家相关标准和设计要求，具体要求如下。

1）规格和品种：球墨铸铁管及管件的规格和品种应满足国家有关标准的规定，并与设计要求一致。

2）尺寸公差：球墨铸铁管及管件的尺寸公差应符合国家相关标准的规定，确保尺寸精确度和一致性。

3）管壁厚度和表面要求：球墨铸铁管壁厚度应均匀，内外表面应光滑整洁，不得有砂眼、裂纹、飞刺和疙瘩等缺陷。

4）承口插口规范：球墨铸铁管件的承口插口的内外径和形状应符合国家相关标准的规定，确保连接的牢固性，管件出厂时应有合格证明。

5）橡胶圈要求：球墨铸铁管件的橡胶圈应具备完整的体型，无气泡、重皮、表面光滑，无变形、扭曲和裂纹等现象。

6）安装机具和工作状态：在安装球墨铸铁管道时，需要确保安装机具齐全配套，并检查机具的工作状态是否良好，确保施工顺利进行[3]。

4.5 铺设流程

4.5.1 准备工作

1）确保管道和管件均符合规格、品种和尺寸公差要求。

2）准备好所需的施工设备和工具。

4.5.2 接口准备

1）清理和涂抹防腐蚀剂：清理插口和承口口径表面的杂质，清除锈蚀，并涂抹防腐蚀剂。

2）检查橡胶圈：确保橡胶圈完好无损，没有变形或裂纹。

4.5.3 插口插入承口

1）将插口缓慢而稳定地插入承口，直至插口插入位于承口上印有指示线的位置；

2）若插口未完全插入承口，可使用橡胶锤轻轻敲击插口，使其完全插入。

4.5.4 确认安装

1）检查插口与承口之间是否有均匀的接触；

2）检查接口是否安装正确，没有偏斜或错位的情况；

3）检查橡胶圈是否完全包裹在插口和承口之间。

4.5.5 清理和涂防腐层

1）清理接口周围的杂质和过多涂抹的防腐蚀剂；

2）涂抹适量的防腐蚀剂，以保护接口和管道。

4.6 管道回填

1）管道施工完毕并检验合格后，应及时回填沟槽。 在球墨铸铁管水压测试前，需要将管道接口处回填至管顶0.5 m 以上。对于三通的两侧，在试压前还需回填土壤至管顶的上方1 m。

2）球墨铸铁管道两侧回填的高差不应超过20 cm。

3）回填应分层进行。球墨铸铁管道两侧和管顶以上50 cm范围内，应对称地填土，并使用木夯进行夯实。 每层虚铺的厚度需要根据压实机具确定（见表2）。 管顶以上50 cm 至地面的区域使用蛙式打夯机进行夯实， 每层虚铺的厚度一般为20～25 cm。 应保证夯实的连续性，即一次夯实的范围应该与上次夯实的范围有所重叠。

表2 每层回填土的虚铺厚度

4）分段回填时，相邻两段应呈阶梯形状，以增加回填土的稳定性和密实性。 这样可以避免出现较大的高差，减少回填土坍塌的风险。

5）回填土应排除石块、渣土等不能夯实的杂质。 特别是防腐层周围，应使用细土进行回填，以保护防腐层的完整性。 检查井周围则可采用石灰土进行回填。

6）当局部覆土＜1.3 m 时，需要采取额外的保护措施。 特别是在过街部分和通道下部，可以在管线两侧砌砖墙，并在中间填充砂土，最后在上方盖上盖板，以增加管线的保护和稳定[4]。

4.7 管道试压

试验压力应按设计规定进行，并分段进行试压，每个分段的长度不得大于1.0 km。试验时应考虑管内泄水的问题。对于管道穿越河流、铁路、架桥等特殊情况，应单独进行试压以确保其安全性。 冲水装置应设置在整个试验管段的最低处，充水速度应尽量慢，以确保管道内的空气能够被完全挤出。 试压应在管段充满水后， 在不超过工作压力条件下， 进行至少48 h的充分浸泡后再进行试压。

4.8 冲洗消毒

给水管道冲洗是竣工验收前的重要工作， 为了确保冲洗工作顺利进行，需要认真拟订冲洗方案，特别是对于长距离管道应采取分段进行、分区冲洗的方式，并做好冲洗设计。 在进行管道冲洗时，需要保证充足的水源。同时，应避开用水高峰期进行冲洗，以确保水源的稳定性。冲洗水的流速应≥1.5 m/s，并连续冲洗，直至出口水的浊度、色度与入口水相一致时，才可进行取水化验。

5 结语

综上所述，水管道工程是关于民生的重要工程，因此，球墨铸铁管道的安装施工质量非常重要。 虽然球墨铸铁管道的安装施工技术并不复杂，但是如果出现质量问题，后果将非常严重。 为了确保球墨铸铁管道安装施工质量，需要严谨、有序地进行施工，并加强管控。 在施工过程中，一定要及时发现并解决问题，消除质量隐患，只有确保施工过程中的质量和管道运行安全，才能保证球墨铸铁管道的正常运行和使用。