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大直径球墨铸铁管道安装变形分析及控制措施大直径球墨铸铁管道安装变形分析及控制措施

摘要]球墨铸铁管道以强度高、韧性好、抗腐蚀能力强、寿命长、安装方便等优

点，在国际上广泛使用，已愈来愈广泛的应用于市政工程、水利工程中。随着云

南省五网“”建设的实施，各种大直径球墨铸铁管道开始广泛用于引水管线工程中。

本文以红河州蒙开个地区河库连通工程为例，对施工过程中大直径球墨铸铁管道

的变形问题进行了研究，并提出了变形率控制措施，对类似工程具有借鉴价值。

[关键词]球墨铸铁管道；变形分析；控制措施

1工程概况

1.1工程简介

蒙开个地区河库连通工程是滇中引水的近期工程，是滇南中心城市水资源优化配

置、统一调度的重点工程。工程主要任务是恢复和调整南洞供水，滇中引水工程

建成供水前主要任务是向城镇生活和工业供水，兼顾农业灌溉；滇中引水工程建

成供水后主要任务是解决滇中引水工程没有供水的农业灌溉的缺水问题，有效解

决蒙开个经济区生态、生活和生产的用水需求，同时作为滇南中心城市的应急备

用水源。

工程调水流量6m3/s，调水线路总长51.913km，通过三级提水经17个建筑物至

蒙自市小东山水厂、四通水厂。其中，球墨铸铁管道共有三条，总长约27km，

DN2000球墨铸铁管长18km，DN1000长9km，壁厚等级为K9级，设计压力

1MPa。据查，DN2000大直径球墨铸铁管在云南省内为首次大规模使用。

1.2DN2000球墨铸铁管道工程地质特征

本工程DN2000球墨铸铁管道大多处于高原盆地坝区湖积淤泥区，管道线路穿越

了大庄盆地、草坝盆地、蒙自盆地等冲积、湖积盆地或沟谷，以松软的粘质粉土、

淤泥质土、含砾粘土、细砂为主，厚度较大，地下水位高，含水丰富。基础存在

承载力低、变形差异大、基坑涌水、开挖边坡不稳定等问题。

在上述地质情况下进行球墨铸铁管施工，如有不慎，措施不到位，容易造成管道

的变形率超标。

2球墨铸铁管特征及变形情况

2.1球墨铸铁管性能指标（与钢管、灰口铸铁管比较）

从上述各项性能指标中可以看出，球墨铸铁管各项性能已接近或者超越钢管，材

料本身具有铁的本质、钢的性能。然而，根据延伸率指标，球墨铸铁管的塑性不

如钢管，在实际施工过程中，球墨铸铁管受力容易变形、开裂。

2.2DN2000球墨铸铁管参数

管道类型：T型承插柔性接头

管道级别：K9级（品级，k是指壁厚系数，品级越高壁厚越厚接受压力越大，有

K8、K9、K10、K11、K12）；管件及配件级别K12级.

管道制造标准节长度：6米±30mm

管道弯曲度≤8mm端面应当与轴线垂直。

承口深度偏差：±5mm单根重量允许负偏差：≤4%

承口内径偏差：+3、-2mm插口外径偏差：+2、-3mm

2.3球墨铸铁管变形率计算公式

变形率＝[(A1－A2)/(A1＋A2)]×100%

式中：A1――直径最大值，mm；

A2――直径最小值，mm。

方法：测量最长轴和最短轴尺寸，用两把卷尺十字测量见下图：

2.4变形率超标对球墨铸铁管使用的影响

根据规范，变形率≥2%时，球墨铸铁管变形率超标。由于球墨铸铁管（单根长6m）

的连接方式为承插式，属于柔性连接，变形率超标严重，即椭圆度超标，原为圆

型的管道变为椭圆型，两根椭圆型管道承插在一起，接头位置缝隙过大，橡胶圈

无法填塞满，管道在通水过程中将会出现漏水现象。如何控制球墨铸铁的变形率，

是球墨铸铁管道工程的质量控制要点。

3球墨铸铁管变形率超标分析

红河州蒙开个地区河库连通工程DN2000球墨铸铁管工程从2016年3月20日施

工，截止至目前已安装完成17.3km。通过施工过程的实践及探索，球墨铸铁管道

变形率在开挖、安装、埋设过程中的影响因素有：制造偏差、运输和堆放不当、

埋深过大、安装回填不规范及管顶覆土上部有外界压重等，现将几种主要因素简

要分析描述如下：

3.1管材运输、堆放原因

大口径的球墨铸铁管生产制造厂大多在北方，目前市场上使用较多的为新兴铸管

和北台铸管。由于运输距离长，常采用的运输工具有火车、轮船、汽车，运载轮

换中多次倒运。如不采取保护措施，进入工地现场的管道未下管安装变形率就已

超标。

3.1.1多层码放运输

DN2000球墨铸铁管单根管节重约7.1吨，自重较大，运输过程中多层码放，上部

管道对底部管道施加了压力，致使下部管道发生变