地鐵隧道區(qū)間內(nèi)球墨鑄鐵管的加固措施

1、摘 要: 對(duì)球墨鑄鐵管在地鐵隧道區(qū)間 應(yīng)用 的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行了 分析 ,并針對(duì)其缺點(diǎn) 提出了合理的解決措施,以保證供水安全、可靠。關(guān)鍵詞: 隧道區(qū)間。 球墨鑄鐵管。 接 頭形式。 固定措施地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB501572003）中13.2.3-1規(guī)定，“地下車(chē)站站臺(tái)板下及地下區(qū)間隧 道敷設(shè)的給水干管, 宜采用球墨鑄鐵管和膠圈接口”, 另外根據(jù)地下站臺(tái)板的下部及隧道區(qū)間 存在空氣潮濕、雜散電流密布等特點(diǎn)， 采用球墨鑄鐵管及膠圈接口具有以下優(yōu)勢(shì):球墨鑄鐵 管具有高強(qiáng)度、高延伸率,K9級(jí)系列管道的承受壓力可達(dá)6MPa。求墨鑄鐵管由于電阻較大, 不易產(chǎn)生電腐蝕， 且連接采用具有絕緣作用的橡膠密封圈， 因此

2、具有耐電蝕性， 在充滿(mǎn)各種雜 散電流的隧道區(qū)間中應(yīng)用具有明顯優(yōu)勢(shì)。 求墨鑄鐵強(qiáng)度高, 具有較好的疲勞強(qiáng)度, 鑄造性能 好，成本低廉，生產(chǎn)方便。求墨鑄鐵管外表面采用噴鋅加噴涂瀝青漆,在其內(nèi)部可內(nèi)襯水泥, 既可提高其耐腐蝕性能, 又可起到保護(hù)水質(zhì)的作用。因此其耐腐蝕性更能適應(yīng)地下潮濕環(huán)境, 延長(zhǎng)管道的使用壽命。求墨鑄鐵管施工靈活,管道接頭可偏轉(zhuǎn)一定角度,在地鐵曲線段的隧 道區(qū)間安裝非常方便。與鍍鋅鋼管相比，球墨鑄鐵管在地鐵隧道內(nèi)應(yīng)用具有以下缺點(diǎn):a.質(zhì)量大，比相同管徑的 鍍鋅鋼管質(zhì)量高出 40%左右, 增加了安裝及固定難度。 b. 接口安裝要求高, 膠圈安裝尺寸及螺 栓緊力要求較精確, 法蘭面間隙

3、要求較均勻, 否則易出現(xiàn)接頭安裝不到位導(dǎo)致膠圈松脫造成漏 水事故。c.管道承口尤其是壓蘭接頭法蘭盤(pán)較大, DN150管道外徑達(dá)到313mm,在隧道（尤其是 盾構(gòu)區(qū)間）安裝易造成侵限而 影響 行車(chē)安全。 d. 求墨鑄鐵管造價(jià)較高, 比鍍鋅鋼管高 25%左 右。 e. 采用柔性膠圈接頭, 漏水事故出現(xiàn)的幾率比剛性接頭高。雖然求墨鑄鐵管在地鐵隧道 區(qū)間內(nèi)應(yīng)用具有鍍鋅鋼管無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì), 且地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范也推薦使用, 但上述缺點(diǎn)限制 了其在地鐵隧道內(nèi)的使用, 因此, 解決好求墨鑄鐵管上述缺陷對(duì)于推廣其在地鐵隧道區(qū)間內(nèi)的 使用具有重要意義。1 求墨鑄鐵管的接頭及固定情況 分析深圳地鐵一期工程在所有的車(chē)站站

4、臺(tái)板下及隧道區(qū)間均采用了求墨鑄鐵管, 并選用了壓 蘭 N1 型接頭, 為國(guó)內(nèi)首次將 N1 及 S 型接頭用于地鐵隧道區(qū)間。對(duì)于地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范中要 求的膠圈接口形式，目前 地鐵隧道區(qū)間主要采用壓蘭連接（S、N1型接頭）和普通承插連接 （T 型接頭）兩種方式, 其中 N1 型的接口形式從結(jié)構(gòu)原理上來(lái)講, 其密封性能優(yōu)于 T 型接口。 從使用用途來(lái)看,N1型接頭更適于燃?xì)夤艿赖拿芊猓瑥睦碚撋现v封水應(yīng)沒(méi)問(wèn)題。但深圳 地鐵一期工程自開(kāi)通以來(lái), 已發(fā)生了多起求墨鑄鐵消防水管接頭脫出造成的漏水事故, 而采用 T 型接頭形式連接的南京地鐵卻未發(fā)生過(guò)一次漏水事故。分析認(rèn)為,由于地鐵在隧道內(nèi)運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng),從而導(dǎo)

5、致管道出現(xiàn)移位,加之深圳地鐵 采用生產(chǎn)、生活、消防合用的供水管網(wǎng),區(qū)間球墨鑄鐵消防水管內(nèi)的水流經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)規(guī)則流 動(dòng),從而增加了水錘發(fā)生的幾率。此外隧道內(nèi)出于人防考慮還設(shè)置了人防門(mén),導(dǎo)致管道轉(zhuǎn)彎處 較多,加大了球墨鑄鐵管彎頭前后的管道接頭處承插管脫出的幾率。對(duì)于南京地鐵,因其消防 水與生活、生產(chǎn)水分網(wǎng)而建,故管網(wǎng)中水流流速波動(dòng)較小,且區(qū)間管道轉(zhuǎn)彎很少,同時(shí)在轉(zhuǎn)彎 處采取了較牢固的固定措施 ,因此自開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)未發(fā)生過(guò)一次球墨鑄鐵消防水管漏水事 故。根據(jù)上述調(diào)查 研究 及分析 總結(jié) ,發(fā)現(xiàn)管道漏水跟接頭形式無(wú)必然關(guān)系,而是受管網(wǎng)水 流形式及管道固定措施的 影響 較大。2 解決方案根據(jù)室外給水排水設(shè)

6、計(jì)規(guī)范中 “設(shè)計(jì)滿(mǎn)流輸水管道時(shí),應(yīng)考慮發(fā)生水錘的可能,必 要時(shí)應(yīng)采取消除水錘的措施”、“承插式管道在垂直或水平方向轉(zhuǎn)彎處支墩的設(shè)置,應(yīng)根據(jù)管 徑、轉(zhuǎn)彎角度、試壓標(biāo)準(zhǔn)和接口摩擦力等因素確定。地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB501572003）中 13.2.5 第 7 條說(shuō)明,為防止球墨鑄鐵管由于長(zhǎng)期運(yùn)行震動(dòng)造成給水管偏移,必須將其與主體 結(jié)構(gòu)和道床固定。根據(jù)北京地鐵的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),球墨鑄鐵管膠圈接口的固定 方法 為:每 2m 設(shè) 一個(gè)管卡,管卡必須與主體結(jié)構(gòu)一起固定,而且在轉(zhuǎn)彎處必須設(shè)支墩防止試壓時(shí)移動(dòng)。因此, 球墨鑄鐵管在地鐵隧道內(nèi)安裝首要解決的問(wèn)題就是固定。管道徑向固定可以通過(guò)支架 “拖、 抱”等實(shí)現(xiàn),而管道

7、軸向固定且不產(chǎn)生位移,才是解決球墨鑄鐵管接頭脫出導(dǎo)致漏水事故的關(guān) 鍵。由于隧道區(qū)間內(nèi)空間及位置的限制,尤其是盾構(gòu)區(qū)間在轉(zhuǎn)彎處設(shè)置支墩比較困難,深圳 地鐵很難像北京地鐵隧道那樣采取支墩、加密支架等做法 ,加之隧道區(qū)間內(nèi)的球墨鑄鐵管道 為明裝,缺少管道埋地安裝時(shí)可以抵消位移的土壤摩擦力,因而在接頭處采取止脫措施顯得尤 為重要。綜合上述因素,在充分考慮隧道內(nèi)加固措施的前提下,在球墨鑄鐵管管體上接頭 1m 范圍內(nèi)焊接 2 個(gè)焊圈,在其外側(cè)安裝管道鋼抱卡（見(jiàn)圖 1,以 T 型接頭為例）,當(dāng)管道受力向任 意一個(gè)方向出現(xiàn)位移時(shí),可通過(guò)管道抱卡及焊圈阻擋,減少及避免軸向位移的產(chǎn)生,可最大程 度地減少球墨鑄鐵管接頭脫出導(dǎo)致消防水管漏水事故的發(fā)生。管道抱卡應(yīng)采用鋼板制作 ,以 增強(qiáng)其抵抗管道軸向推力的強(qiáng)度。為論證上述方案的可行性,選擇在轉(zhuǎn)彎較多且多次發(fā)生接頭漏水事故的“購(gòu)香”盾構(gòu)區(qū) 間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，在球墨鑄鐵管上靠近接頭支架內(nèi)側(cè)焊接2個(gè)擋環(huán)（高度為7mm）,在放 空管網(wǎng)、快速開(kāi)啟管網(wǎng)兩側(cè)閥門(mén)等人為制造水錘機(jī)會(huì)的情況下, 管道接頭沒(méi)有出現(xiàn)松脫現(xiàn)象, 也沒(méi)有漏水事故的發(fā)生, 因此基本認(rèn)定該固定方式是