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涂塑复合管道应用在地铁施工作业

来源:http://www.81929.net/article/20191218232.html

地铁水系统主要包括车站给排水及消防、空调循环水、区间给排水及消防、车辆段(基地)给排水及消防、再生水、屋面雨水等系统。这些系统功能复杂、环境相对特殊和使用要求高,但因条件所限,目前既有地铁各系统的管材选择往往更多地倾向丁金属及纯塑料类管材,造成多个水系统在运行中存在一定的问题,这就为新型环保复合管道提升地铁管材的应用提供了条件。在坚持金属及纯塑料类管材与复合管材的合理搭配、优化组合、为各系统管道选择方案的基础_L,笔者结合新型环保管道产品的技术特点,论述其在地铁工程中的具体应用途径及选择方案。

1、地铁的特殊环境及目前管材选择方案
    相对于一般的工业与民用建筑而言,地铁工程是一个既开放又相对封闭的环境,出人口、洞口、车站和区间风道是地铁与外界联系的出口。随着地铁列车运行所产生的巨大活塞风作用,再加上车站和区间风机的运行,造成了接口处与外界的热交换剧烈,这是地铁相对开放的一方面。而地铁车站深处地下,环境通常潮湿、通风不好、阴冷,部分冷冻站、泵房常常布置在车站角落和端部,这是地铁相对封闭的一方面。同时,地铁的供电、通信信号、机电、综合监控等弱电系统极其复杂,线网密布,杂散电流多。地铁列车的巨大振动,加之为数众多设备的运行振动,特别是对铺设于区间的管道影响更为强烈。总之,地铁环境比较复杂,同站内不同位置、不同车站与区间、不同介质管道的“微环境”各不相同,对管道设备的安装环境和要求各不相同。

通过对地铁的管道安装条件及特点分析研究,在选择地铁管道方案时,一定要考虑地铁管道设置环境的特殊。
①部分地铁管道安装部位冬季低温(如地铁出人、洞口、车站;区间风道、地面;高架站的设备夹层及大厅),以北京地铁为例,冬季最低温度近一20 }C,夏季地面最高温度达68℃。有时能达到冬季与地面温度一致,夏季与室外马路温度相近;

②部分地铁管道安装部位风速大(如车站出人口、洞口、车站和区间风道、车辆段出人线)

;③局部部位潮湿(如冷冻站、泵房、卫生间、盟洗间、站台板下排水沟、涵洞等)

;④杂散电流多(全线均有、区间特别明显)

;⑤有振动影响(区间、车站和车辆段部分位置等);

⑥公共安全要求高。

地铁作为大城市主要的交通工具,具有公共空间相对狭小、运送人口数量巨大的特点。如果水系统管道出了问题,极易造成交通中断、人员拥挤以及火灾、水灾等重大公共安全事故,特别是很多管道安装在非常密集的区域,安装和维修空间很小,受影响的管线多,抢修难度较大。因此,在选用各种管道系统时,性能好、连接简便可靠、适应性强、寿命长等优良吐能显得尤为重要。

2、在地铁工程中的选用
    近年来,随着复合管材市场的快速发展,特别是经过2008年北京奥运会和大批地铁工程项目的市场锤炼,我国管道行业发生了翻天覆地的变化,已建立起各种复合管材管件的市场体系。目前,市场上新型环保管道产品品种多,各种产品的技术特点鲜明。尽管市场产品质量和层次相差较大,但品牌厂商的产品质量稳定、市场知名度高,管道类型能基本满足地铁工程各个系统对管道的选用要求。依据GB 50157-2003《地铁设计规范》的规定,管材及保温材料等应采用不燃材料,当局部部位采用不燃材料有困难时,可以采用难燃材料,但此时至少应采用B1级材料。管材及保温材料应具有防潮、防腐、防蛀、耐老化和无毒的性能。因此,在地铁车站内不宜选用防火性能不高的纯塑料类管材(如UPVC,PPR,PE管等),加之有特殊的人防和部分管道的暗装要求(如铝塑复合管等不宜选用),现选取3种典型的新型环保复合管道进行重点比选,即衬塑钢管、涂塑管、钢丝网骨架管。根据各系统的功能和特点,做好金属管材与复合管材优缺点的相互补充,结合地铁工程对管材的选用要求,在总结多项地铁和类似工程应用经验的基础上,分别就地铁工程主要水系统的复合管材选用方案进行阐述。

    主要指车站(车辆段)工作人员和乘客使用的茶水间、卫生间、冲洗等处的用水系统。此系统对管道的主要要求是确保水质符合生活饮用水卫生标准,满足饮用水的需要,通常车站生活给水管径为DN15一80,车辆段为DN15一150。衬塑钢管由于具有良好的内防腐性能,DN15一150的小口径管材管件市场成熟,能很好地满足地铁生活给水系统的使用要求,衬塑钢管目前已是国内地铁车站(含车辆段室内)生产生活给水系统主要的管材,广泛应用在各地的地铁项目中,与铜管和不锈钢等优质管材一起,共同构成了目前地铁车站(含车辆段室内)生活给水主流管材。

    主要包括消火栓和自动喷水灭火这两种系统形式。车站消火栓和自动喷水灭火系统的消防管道铺设在地铁车站出人口、风道、吊顶和部分设备机房内,也有部分铺设在站台板下。区间消防系统主要为区间消火栓系统,一般铺设在区间隧道两旁的下部。根据北京40年的运营经验,区间消防管选用的球墨铸给水管道是很好的管材,寿命长,且能防止杂散电流的影响,如能解决该管道的固定问题,球墨铸给水管道仍为区间管材的最佳解决方案之一。
    近年来,随着质量参差不齐的镀锌钢管的大量应用,由镀锌钢管组成的消防管道系统腐蚀及堵塞等问题日益明显,在新修订的《自动喷水灭火系统设计规范》中,对于灭火系统的配水管道除了按规定采用热镀锌钢管外,还增加了复合钢管,并已开始安排编制《自动喷水灭火系统用涂敷钢管道》标准,其中规定了用于消防的复合钢管的涂层附着力、耐压强度、耐高温性能、耐火试验等要求。目前,这种复合钢管不仅用于城市高层建筑的消防系统中,在隧道(如陕西秦岭终南山隧道工程)、海底隧道、地铁工程(如上海地铁、天津地铁)中也已得到使用。在技术经济条件许可时,通过相关消防认证的涂塑钢管等管材也是车站和区间消防系统管材的一种选择。

    地铁工程中的空调循环水系统主要包括空调循环冷却水系统和冷冻水系统。以前地铁空调循环水系统管道主要采用传统的镀锌钢管,它主要表现为管内壁锈蚀严重,在长期水侵泡下,管内壁逐渐变得疏松、凹凸不平,从而进一步增大本来很高的水阻,增加了运营成本,产生锈蚀,更为严重的是内壁长期锈蚀导致管壁在杂散电流电化学加速腐蚀下加速变薄,已经开始威胁地铁的运营安全。镀锌钢管受到腐蚀,特别是在空调水系统中管道被腐蚀后,易造成冷水机组和风机盘管等堵塞,形成每年高昂的维护费用。

    以北京地铁复八线为例,一般车站仅循环冷却水管路部分,每年在空调季前冲洗清理出腐蚀产物(锈皮、水垢)平均达80一100 kg。正是这些问题引发了对地铁空调循环冷却水管道的改革潮流,通过大量的比选工作,特别是大口径衬塑钢管的市场日趋成熟,北京地铁5,10号线(一期)、奥运支线、4号线、南京地铁等工程的空调循环水系统均选用了衬塑钢管。通过空调运营实践证明,质量可靠的衬塑钢管是避免空调循环水系统出现上述问题的关键环节之一,在一定程度上代表着该领域的地铁管材选型趋势。

    主要包括车站污水系统、废水排水系统、雨水系统(局部敞开出人口和风亭、洞口)等。由于地铁身处地下,几乎所有排水均需采用由水泵提升的压力排水。目前,排水压力管道主要采用热镀锌钢管,由于污废水本身具有较强的腐蚀性,加之杂散电流电化学的影响,特别是近年来区间排水泵站有接管排水至车站出地面的技术趋势(由于区间排水直接出管位置和市政接口难于协调),管材选用时要考虑抗腐蚀已成为一个重要因素。以涂塑钢管等为代表的钢塑复合钢管,由于其内防腐性能优越,在压力排水管道中应用也是一个较好的选择,如成都、深圳等地铁均已选用。

    属于地铁基地内小市政工程,主要包括室外生产生活给水系统、排水系统、雨水系统、再生水系统、污水系统、废水系统、消防系统,各系统管线均需要埋地暗装。由于车辆基地内有比较密集的轨道线路,为此在选用管材时,除了考虑杂散电流对管材的腐蚀影响外,还需要考虑列车行驶时对轨道下部埋设管线的强烈振动影响,以及在密集轨道线路区下进行管线敷设和检修的难题。对于室外生产生活给水系统、压力排水系统、再生水系统和消防系统,可采用双面衬塑钢管为代表的衬塑钢管,它除了具有与单面衬塑钢管相同的技术特点外,还在钢管外表面通过共挤技术将热熔胶和聚乙烯塑料共挤复合在其外壁形成了绝缘保护层,因此比较适合于车辆基地的使用条件。此外,钢丝网骨架管具有卫生性能好、抗腐蚀性好、施工简便、管道有柔性、接口可靠性较高、长管段接口数量少、强度和刚度高于普通PE管和玻璃钢管的特点,因此在车辆段(基地)埋地给水管的应用也是合适的。双面衬塑钢管和钢丝网骨架管已在广州地铁车辆段等有较好的应用。

3、结论与建议
    目前,在国内轨道交通建设加速发展的历史机遇的背景下,要在坚持金属和纯塑料管材与复合管材的合理搭配组合、为各系统管道选择方案的前提下,做好地铁水系统管道的选择方案。要合理选择、利用复合管材的优点,而不是一味地否定金属和纯塑料管材。地铁工程管道选择方案本身就是一项系统工程,不仅应对管道材质选择、接口选择、管道施工等方面进行系统分析,而且还应针对地铁的特殊环境、管道应用的经济性、管道的维修便捷与否,乃至对水系统的模式、运营模式的适应性、使用寿命等,进行全方位考虑。只有这样,才能得到一套技术可靠、经济合理且运营维护简单的地铁复合管道选用方案。

    1)鉴于地铁的重要性及特殊要求,应在充分考虑运营需求的基础上,对在地铁工程中使用的复合管道的接口形式(含各类管件)、结合强度、管件通径要求、防腐性能、管道基材(主要指钢管)、内外塑料材质和质量等关键指标适当提高标准和要求。
    2)慎用质量难以控制的复合管材,一定要选用管材制造工艺相对成熟、管件可靠、在工程上有相当成熟应用的产品。
    3)地铁生产生活给水管及空调循环水管选择衬塑钢管是科学合理的,衬塑钢管管径<DN 100时宜采用螺纹连接,衬塑钢管管径〕DN 100时管道宜采用法兰连接,不宜采用卡箍等连接方式。
    4)质量良好的钢丝网骨架管与双面衬塑钢管相比,目前车辆段应用的管材具有较多的优点,在车辆段(停车场)的室外给水系统中进行推广应用是合适的。
    5)加强施工过程的控制很重要,在施工中建议加强厂家和监理,对切割管道及接口处的补塑处理等关键工序进行现场监控和指导,并将部分职责(如定尺寸工厂定制)前移至生产厂家负责。