球墨铸铁管在深圳地铁工程中的应用

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摘要：随着城市轨道交通事业的快速发展，越来越多的新材料、新技术被投入工程实践。而墨铸铁管以其优越的机械性能、长期的使用寿命等优点脱颖而出，因而得到了施工人员的青睐。本文介绍了球墨铸铁管在深圳地铁工程的应用，主要就其设计和安装做一个介绍，供同行参考。

关键词：球墨铸铁管；地铁工程；设计；安装

球墨铸铁管是当今世界普遍运用的一种优质管材。目前国内球墨铸铁管的生产和使用已经逐步展开,具备设计、制造、生产中、小口径球墨铸铁管技术和设备,已建成年产数十万吨的生产能力,球墨铸铁管质量已经达到了国际标准。墨铸铁管是铸铁的一种，是一种铁、碳和硅的合金。材料本身的机械性能得到了较好的改善，具有铁的本质，钢的性能，也具有具有良好的展延性和抗冲击性以及灰铸铁优异的抗腐蚀性。球墨铸铁管在输水、输气、输油工程中日益被广泛选用。并且,球墨铸铁管在北京地铁、南京地铁、深圳地铁等地铁工程中作为输水管材得到了广泛应用。

1.水球墨铸铁管的特性及优点

(1)强度高、韧性好、抗拉强度是一般灰口铸铁管的3倍以上球墨铸铁管是以镁或稀土镁结合金球化剂在浇注前加入铁水中,使石墨球化,应力集中降低,使管材具有强度大、延伸率高、耐冲击、耐压。对地质条件差,地震多发区的供水安全有着重要意义。

(2)内壁采用水泥砂浆衬里耐腐蚀、接口胶圈连接具有密封性好抗不均匀沉降等优点。

内壁采用水泥砂浆衬里,改善了管道输水环境、提高了供水能力、降低了能耗;管口采用柔性接口,且管材本身具有较大的延伸率(>10%),使管道的柔性较好,在埋地管道中能与管道周围的土体共同工作,改善管道的受力状态,从而提高了管网运行的可靠性。

(3)抗腐蚀性好、寿命长。球墨铸铁管的使用寿命是普通灰口铸铁管的2倍,是钢管的7倍,寿命可达50~150年。

(4)耐高压。球墨铸铁管抗内压和水锤的能力是普通灰口铸铁管的5倍以上。

(5)施工维修方便。球墨铸铁管与普通灰口铸铁管相比,重量轻,接口连接方便,密封性好,而且可以在任何部位开孔焊接。

2球墨铸铁管的设计

深圳地铁地铁工程各车站内外、区间的生活和消防共用给水系统以及区间泵站压力排水系统用直径≥100mm规格的水管基本上选用球墨铸铁管。深圳地铁一期工程使用的N 1型接口形式是专门研制用于燃气管道的接口形式，而输水管道通常用T型接口。输送燃气管道用管材需经水压、气密性试验，无需内衬，尤其不能涂水泥内衬；而输水管道用管材无需气密性试验，但需内喷涂水泥内衬或其它保护水质的内衬。燃气输送用管材和水输送管材二者不能换用。地铁工程用管材是N 1型接口形式的水管。

2.1管材设计及配件选择

1）接口形式：根据安装条件的不同，深圳地铁工程用球墨铸铁管及管件选用了N1型、T型、双法兰型3种接口形式，设于站台板底部分选用双法兰型，车站外埋地敷设部分选用T型，其它部分均选用N1型。

2）定尺长度和壁厚：N1型和T型接口直管选用最常用标准定尺长度6 m；双法兰型接口直管，受站台板底安装空间局限，选用长度为5 m。直管和管件壁厚均选用标准壁厚。

3）内外涂层要求：内表面涂普通硅酸盐水泥砂浆衬里，外表面先电喷涂含量不小于99%的金属锌保护层，锌保护层表面再喷涂环氧沥青漆防腐保护层。

4）配件选用：压兰、螺栓和螺母均选用球墨铸铁材质；支撑圈、密封圈按国标选用。

2.2设计要点

1）区间管道布置于弱电系统电缆一侧，因弱电系统电缆占用空间小，有利于管道和消火栓的布置，也使管路的维护、检修更方便和安全。

2）曲线区间安装要求充分利用N1型接口球墨铸铁管，每个接口可容许≤4°偏转特点，使区间隧道内管道与钢轨平行。

3）支架。球墨铸铁管重量大，选用支架型钢比同管径钢管支架型钢放大一号，且支架间距≤3 m；同时，遇阀门或弯管件，需增加支座。

4）遇结构沉降缝处设伸缩器，温度伸缩由管道自补偿。

3.球墨铸铁管的施工

3.1安装基本步骤

T型接口管道安装的基本步骤为:清理承口、插口将密封圈装入承口在插口外表涂抹剂将插口插入承口调整插入管走向。

3.2安装重点注意事项

1)安装方法。

采用绳子和滑轮进行安装时,管道两侧的滑轮不易处于管道中心线位置,这样即使管道两侧用力一样,也不能保证其受力均匀。针对这种情况制作了一只钢马鞍(其内径略大于管外径),并在其下口(处于管道中心线的位置)焊吊钩,安装时将马鞍置于管道承口端,然后按如图1所示进行安装。

图1 球墨铸铁管安装法

2)注意限界。

地铁区间对限界有严格要求,而区间管道安装的具置受土建、线路和轨道等因素影响。因此,进行区间管道安装时,根据实际限界验测、定位;管道定位参考尺寸以支架外端为准,若现场条件限界条件许可,留足安全余量。

3)正确涂抹剂。

剂是方便将支撑圈和密封圈套上插口、推入承口,但不能过多,否则将大大减小承插口间摩擦力,使承插口易于脱落。常用的剂为肥皂水或洗洁精,而它在积水的沟槽中或气温较高的情况下几乎不起作用,所以最好采用粘度较高的黄油作为剂。

2.3管路的固定和加固注意事项

采用滑入式(T型)柔性接口安装的球墨铸铁管道固定必须严格安装6 m管道3个固定支架,其中接口左右0.5 m~1 m范围内有两个支架。管路加固的重点和难点是拐弯处,因此,在管道转向处对弯头采用专用的防脱卡箍加固,并在连接弯头的直管上靠近接口处设固定支架,从而保证弯头在径向、轴向和旋转3个方向上固定牢固。此外如果管路出现标高变化,应采用双盘弯头连接。

3接口转换

3.1与钢管的接口转换

由于站内消防给水选用材质为热镀锌钢管,因此在站内和区间结合处要进行两种管材的转换。这种转换可以通过钢管法兰和球墨铸铁管的盘承套管(如图2所示)连接,就可以实现两种管材之间的转换。

图2 钢管和球墨铸铁管的接口转换 图3消火栓的安装方式

3.2消火栓的安装方式

由于消火栓的安装高度要满足1.1 m的要求,而且根据实际情况区间消防管道的安装距道床在0.9 m左右。因此,消火栓的安装采用球墨铸铁管三通(单承三通、双承三通)接DN65的丝扣法兰,然后采用外牙消火栓头直接和丝扣法兰连接,从而保证了栓口距道床在1.1 m左右的要求。这种安装方式具体如图3所示。

3结束语

球墨铸铁管是一种性能优良的新型管材,今后必将在我国供水行业迅速推广开来,国家正大力推进地铁事业发展，地铁供水系统也必将大量采用球墨铸铁管。为了在工程中更好的应用球墨铸铁管,设计与施工人员应熟悉球墨铸铁管的特性,不断地发现问题并加以解决,使设计更加合理、施工更加规范,使新型管材在地铁管道工程中发挥更大的作用。

参考文献

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