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球墨铸铁管在北京地铁五号线工程中的应用
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内容提示：介绍了球墨铸铁管在北京地铁五号线工程中设计的要点,并对其施工要点及接口转换进行了阐述,指出柔性连接球墨铸铁管具有强度高、韧性大、施工方便等优点,是较理想的地铁工程输水管材。
摘 要:介绍了球墨铸铁管在北京地铁五号线工程中设计的要点,并对其施工要点及接口转换进行了阐述,指出柔性连接球墨铸铁管具有强度高、韧性大、施工方便等优点,是较理想的地铁工程输水管材。（参考《建筑中文网》）
关键词:球墨铸铁管,地铁,接口,消火栓
球墨铸铁管是目前国际上使用广泛的一种比较理想的管材,它具有强度高、韧性好、抗腐蚀能力强、寿命长、安装方便等特点,并且具特有的耐酸、碱、电化学和杂散电流腐蚀。其最具代表性的柔性接口方式,在输水、输气、输油工程中日益被广泛选用。因此,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 设计要点
1.1 接口方式的选定
采用柔性橡胶圈连接形式,对于小的沉降和变形具有一定的抵抗能力,其中滑入式(T型)球墨铸铁管以其强度高、韧性大、封闭性能佳、抗化学和杂散电流腐蚀能力强、安装施工方便等优点已被广泛应用于城市供水管网中。因此,在北京地铁五号线的施工设计中采用滑入式(T型)柔性接口。
1.2 管路布局
由于为了降低建设成本加之地铁施工设计中专业较多,因此,优化管道布局对于合理利用区间隧道空间十分有必要。由于高压供电系统一侧有三轨、照明等专业加之弱电系统电缆占用空间大。因此,球墨铸铁消防管路系统应沿弱电系统一侧敷设,这样有利于管道和消火栓的布置,同时管路的维护、检修比较方便和安全。
为了便于管路的的维护、检修,应每隔150m~200m设置阀门,若管路需要维修便可以从设置阀门处进行管道的拆卸。同时消火栓在满足区间消火栓间间距不超过50m时,应考虑直管定长尺寸,调整消火栓间间距,尽量避免切管,但应注意和FAS专业沟通,防止出现消防按钮距栓口较远的现象。
柔性接口方式在弯头处产生的轴向力非常大,需要外力来抵消,通常做法是在该处参照03SS505标准图来设置支墩。但是由于地铁工程中区间隧道空间十分有限不具备支墩条件,因此在施工设计中管道应避免转向。
1.3 管道的固定方式
采用滑入式(T型)柔性接口安装的球墨铸铁水管的连接,主要靠管道接头处配套胶圈的挤压形成连接整体。因此,连接完成后的管道并不象法兰或卡箍连接起来的镀锌管那样形成一个抗横向拉力的整体,接头部位受压力影响会形成一定的推力F传给管道支架,F计算公式如下:F=K×P×S(K为安全系数,一般取值1.2;P为管道承受的压力;S为管道接口处面积)。因此,选用支架型钢比同管径钢支架型钢放大一号,且支架间距满足接口左右0.5m~1m范围内有两个支架,同时每根管道(长6m)在中间位置有1个支架。固定管道的U型抱箍采用双螺母加弹簧垫片,管道支架固定后采用切底锥柱式锚栓(锚栓带双螺母和弹簧垫片),同时在弯头处增设防脱卡箍。
1.4 防杂散电流腐蚀
由于地铁隧道中杂散电流对管路设备的腐蚀比较严重,因此管道固定支架与管道之间加一层与支架同宽5mm的三元乙丙烯橡胶隔离,管卡与管道之间加与卡同宽5mm的三元乙丙烯橡胶隔离,防止杂散电流对管道、支架的腐蚀。
2 施工要点
2.1 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→在插口外表涂抹润滑剂→将插口插入承口→调整插入管走向。
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。
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体位置受土建、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)正确涂抹润滑剂。
润滑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。常用的润滑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润滑剂。
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6m管道3个固定支架,其中接口左右0.5m~1m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。
3.2 消火栓的安装方式
由于消火栓的安装高度要满足1.1m的要求,而且根据实际情况区间消防管道的安装距道床在0.9m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1.1m左右的要求。这种安装方式具体如图3所示。
4 结语
采用柔性连接球墨铸铁管能很好地适应地铁隧道走向和断面形状的复杂变化,而且强度高、韧性大、封闭性能佳、抗化学和杂散电流腐蚀能力强、安装施工方便以及有一定的抗震、伸缩自补偿性能等优点,使用寿命较长,是较理想的地铁工程输水管材。
参考文献:
[1]张 军.大口径机械式柔性接口球墨铸铁管施工浅析[J].工程建设与档案,2005(4):256-258.
[2]柳 河.球墨铸铁管安装中的常见问题及解决办法[J].中国给水排水,2002(18):69.
[3]徐志芳.浅谈球墨铸铁管与其他管材间的接口转换[J].给水排水,2002(2):87.
[4]范英俊.球墨铸铁管及管件技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2006.186-204.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200808/9051.htm
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