地铁隧道区间内球墨铸铁管的加固措施

1、摘 要: 对球墨铸铁管在地铁隧道区间 应用 的优、缺点进行了 分析 ,并针对其缺点 提出了合理的解决措施,以保证供水安全、可靠。关键词: 隧道区间。 球墨铸铁管。 接 头形式。 固定措施地铁设计规范（GB501572003）中13.2.3-1规定，“地下车站站台板下及地下区间隧 道敷设的给水干管, 宜采用球墨铸铁管和胶圈接口”, 另外根据地下站台板的下部及隧道区间 存在空气潮湿、杂散电流密布等特点， 采用球墨铸铁管及胶圈接口具有以下优势:球墨铸铁 管具有高强度、高延伸率,K9级系列管道的承受压力可达6MPa。求墨铸铁管由于电阻较大, 不易产生电腐蚀， 且连接采用具有绝缘作用的橡胶密封圈， 因此

2、具有耐电蚀性， 在充满各种杂 散电流的隧道区间中应用具有明显优势。 求墨铸铁强度高, 具有较好的疲劳强度, 铸造性能 好，成本低廉，生产方便。求墨铸铁管外表面采用喷锌加喷涂沥青漆,在其内部可内衬水泥, 既可提高其耐腐蚀性能, 又可起到保护水质的作用。因此其耐腐蚀性更能适应地下潮湿环境, 延长管道的使用寿命。求墨铸铁管施工灵活,管道接头可偏转一定角度,在地铁曲线段的隧 道区间安装非常方便。与镀锌钢管相比，球墨铸铁管在地铁隧道内应用具有以下缺点:a.质量大，比相同管径的 镀锌钢管质量高出 40%左右, 增加了安装及固定难度。 b. 接口安装要求高, 胶圈安装尺寸及螺 栓紧力要求较精确, 法兰面间隙

3、要求较均匀, 否则易出现接头安装不到位导致胶圈松脱造成漏 水事故。c.管道承口尤其是压兰接头法兰盘较大, DN150管道外径达到313mm,在隧道（尤其是 盾构区间）安装易造成侵限而 影响 行车安全。 d. 求墨铸铁管造价较高, 比镀锌钢管高 25%左 右。 e. 采用柔性胶圈接头, 漏水事故出现的几率比刚性接头高。虽然求墨铸铁管在地铁隧道 区间内应用具有镀锌钢管无可比拟的优势, 且地铁设计规范也推荐使用, 但上述缺点限制 了其在地铁隧道内的使用, 因此, 解决好求墨铸铁管上述缺陷对于推广其在地铁隧道区间内的 使用具有重要意义。1 求墨铸铁管的接头及固定情况 分析深圳地铁一期工程在所有的车站站

4、台板下及隧道区间均采用了求墨铸铁管, 并选用了压 兰 N1 型接头, 为国内首次将 N1 及 S 型接头用于地铁隧道区间。对于地铁设计规范中要 求的胶圈接口形式，目前 地铁隧道区间主要采用压兰连接（S、N1型接头）和普通承插连接 （T 型接头）两种方式, 其中 N1 型的接口形式从结构原理上来讲, 其密封性能优于 T 型接口。 从使用用途来看,N1型接头更适于燃气管道的密封，从理论上讲封水应没问题。但深圳 地铁一期工程自开通以来, 已发生了多起求墨铸铁消防水管接头脱出造成的漏水事故, 而采用 T 型接头形式连接的南京地铁却未发生过一次漏水事故。分析认为,由于地铁在隧道内运行时会产生震动,从而导

5、致管道出现移位,加之深圳地铁 采用生产、生活、消防合用的供水管网,区间球墨铸铁消防水管内的水流经常出现无规则流 动,从而增加了水锤发生的几率。此外隧道内出于人防考虑还设置了人防门,导致管道转弯处 较多,加大了球墨铸铁管弯头前后的管道接头处承插管脱出的几率。对于南京地铁,因其消防 水与生活、生产水分网而建,故管网中水流流速波动较小,且区间管道转弯很少,同时在转弯 处采取了较牢固的固定措施 ,因此自开通运营以来未发生过一次球墨铸铁消防水管漏水事 故。根据上述调查 研究 及分析 总结 ,发现管道漏水跟接头形式无必然关系,而是受管网水 流形式及管道固定措施的 影响 较大。2 解决方案根据室外给水排水设

6、计规范中 “设计满流输水管道时,应考虑发生水锤的可能,必 要时应采取消除水锤的措施”、“承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置,应根据管 径、转弯角度、试压标准和接口摩擦力等因素确定。地铁设计规范（GB501572003）中 13.2.5 第 7 条说明,为防止球墨铸铁管由于长期运行震动造成给水管偏移,必须将其与主体 结构和道床固定。根据北京地铁的运营经验,球墨铸铁管胶圈接口的固定 方法 为:每 2m 设 一个管卡,管卡必须与主体结构一起固定,而且在转弯处必须设支墩防止试压时移动。因此, 球墨铸铁管在地铁隧道内安装首要解决的问题就是固定。管道径向固定可以通过支架 “拖、 抱”等实现,而管道

7、轴向固定且不产生位移,才是解决球墨铸铁管接头脱出导致漏水事故的关 键。由于隧道区间内空间及位置的限制,尤其是盾构区间在转弯处设置支墩比较困难,深圳 地铁很难像北京地铁隧道那样采取支墩、加密支架等做法 ,加之隧道区间内的球墨铸铁管道 为明装,缺少管道埋地安装时可以抵消位移的土壤摩擦力,因而在接头处采取止脱措施显得尤 为重要。综合上述因素,在充分考虑隧道内加固措施的前提下,在球墨铸铁管管体上接头 1m 范围内焊接 2 个焊圈,在其外侧安装管道钢抱卡（见图 1,以 T 型接头为例）,当管道受力向任 意一个方向出现位移时,可通过管道抱卡及焊圈阻挡,减少及避免轴向位移的产生,可最大程 度地减少球墨铸铁管接头脱出导致消防水管漏水事故的发生。管道抱卡应采用钢板制作 ,以 增强其抵抗管道轴向推力的强度。为论证上述方案的可行性,选择在转弯较多且多次发生接头漏水事故的“购香”盾构区 间进行实验。结果表明，在球墨铸铁管上靠近接头支架内侧焊接2个挡环（高度为7mm）,在放 空管网、快速开启管网两侧阀门等人为制造水锤机会的情况下, 管道接头没有出现松脱现象, 也没有漏水事故的发生, 因此基本认定该固定方式是