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球状黒鉛鋳鉄管設置のための現場準備と掘削
球状黒鉛鋳鉄管設置のための建設準備
まず最初に、作業を始める前に設置場所に生えているものや置いてあるものをすべて取り除いてください。後でトレンチを掘る予定の場所の下にしっかりとした地盤があるように、植物、ごみ、石、地下に隠れている可能性のあるものを片付けます。誰かがシャベルを使う前に、産業標準のマーカーに従って、必ず電気・水道・ガスなどの公共配管ラインが適切に印されていることを確認してください。誰も重要な設備を誤って損傷したくありません。また、土壌の確認も忘れないでください。土の締固め具合や、自然に水がたまりやすい場所を把握するために、簡単な土壌調査を行ってください。これらの細かい点は、トレンチをどれだけ深く掘るべきか、また配管周囲にどのような支持構造が必要になるかを判断する上で重要です。
AWWA基準によるパイプライン敷設およびトレンチの要件
AWWA C150規格によると、トレンチの幅は管径の1.5倍以上に加え、周囲にさらに12インチ余分に取る必要があります。これにより、作業員が継手を適切に組み立て、管の下にある寝かせ材をしっかり圧実するための十分なスペースが確保されます。岩盤や岩石質の土壌条件では、トレンチの底部を約6インチの砂または砕石で覆うことが重要です。これにより、管壁に対する不均一な圧力による損傷から管を保護できます。排水が特に重要な場所では、1:150以上の勾配を維持することが不可欠です。ASCEの研究でもこれを裏付けており、設置時のアライメント不良が原因で、パイプラインの約4分の1が最初の数か月以内に故障していることが示されています。
球状黒鉛鋳鉄管の掘削時のトレンチ安全対策
5フィートを超えるトレンチには、OSHA準拠の保護措置（シャoring、勾配付け、またはトレンチボックスなど）を実施してください。粘性クレイや飽和土壌などの地盤では、特に土壌崩壊の兆候がないか、毎日掘削壁の点検を行ってください。不安定な縁近くでの手動調整を最小限に抑えるため、レーザー誘導式トレンチング機械を使用してください。
球状黒鉛鋳鉄管の適切な基礎材、支持、および腐食防止
乾燥時および湿潤時のトレンチ条件における正しい基礎材の重要性
適切なベッド材を用いることで、可鍛性鉄管にかかる荷重を均等に分散でき、継手部に応力が集中して亀裂や破断が生じるのを防ぐことができます。乾燥したトレンチ環境では、通常、3/4インチから1.5インチサイズの角形砕石を使用します。これは締め固めやすく、透水性にも優れているためです。一方、湿った地盤条件では、周囲の土壌がスラリー化するのを防ぐために洗浄された砂利の方がより効果的です。AWWAが実施した研究によると、C150規格に適合するベッド材を使用することで、適合しない低価格品と比較してパイプのたわみ問題が約60％削減されます。配管を行う前に、トレンチ底部に尖った岩やその他の不要物がないことを確認し、常にパイプが設置される下部に最低でも6インチの高品質なベッド材を残すようにしてください。
湿潤トレンチ環境における排水制御戦略
水で飽和した地盤条件を扱う場合、パイプラインを損傷から守るために適切な排水が極めて重要になります。標準的な方法では、主配管である球状黒鉛鋳鉄管の隣に穴の開いた集水管を設置し、ポンプ汲み上げ井戸または自然に水が排出される場所へ向かって約1％の勾配をつけます。さらに、地盤土と排水用砕石が接する部分を不織布（ジオテキスタイル）で包むことが望ましい対策です。これにより微細な土粒子がシステム内に入り込み、長期間にわたって詰まるのを防ぎます。地下水位が高い地域での施工においては、多くの請負業者が規定深度よりも深く掘削し、配管の下にある柔らかいまたは不安定な土壌を締め固めた砕石に置き換えることが有効だと考えています。実際に配管が設置される位置の約30cm（12インチ）下までこの層を整備することで、水圧に対しても耐えうる安定した基礎が得られます。
長期的な腐食抵抗のためのポリエチレン被覆
ポリエチレンで配管を覆うことは、pHが6.5以下に下がる地域や土壌抵抗率が1,500オーム・cm未満になる場所に見られるような腐食性の高い土壌に対する盾の役割を果たします。いくつかの現地試験では、この保護材を使用した配管は25年間で金属の約15%しか失っていないことが示されており、保護なしの球状黒鉛鋳鉄管と比べて大幅に優れた結果となっています。施工時には8ミル厚のシースを使用し、継ぎ目がずれたりしわが寄ったりしないよう、適切に熱溶着してください。また、特に金属にとって厳しい環境では、配管沿いに約15フィートごとに犠牲アノードを設置してポリエチレンと組み合わせることが推奨されます。この組み合わせにより、腐食リスクが高い箇所に対して追加の防御が可能になります。
施工前の資材取扱い、検査および品質管理
球状黒鉛鋳鉄管の損傷を防ぐための安全な取扱い方法
適切な取り扱いを始めるには、大型パイプなどの重物用の正しい道具を選ぶことが重要です。クッション入りのナイロンスリングがよく使われますが、利用可能な場合は真空リフトを使うこともあります。溶融亜鉛めっき鋼管（Ductile Iron Pipes）をコンクリート床に落としたり、スチール製工具で叩いたりしないように注意してください。こうした行為は誰も望まない微細な亀裂を生じさせます。こうした亀裂が時間とともに成長するとどうなるか、我々は皆経験済みです。保管の際は、パイプを間隔約2フィート（約60cm）ごとに配置した木製台座の上に平らに置くか、できればラバーパディングで覆われたラックの上に載せてください。これにより変形を防げます。また、重量の制限に関する安全規則があるため、高く積み上げる前に現地の基準を確認してください。
配管および継手の事前設置点検
設置前に、配管の寸法、壁厚、および継手の位置合わせをエンジニアリング仕様と照合してください。検査担当者は超音波厚さ計などの校正済みツールを使用して材料の一様性を確認し、内部の隠れた欠陥を特定する必要があります。業界標準の品質管理プロトコルでは、工場試験成績書および耐圧等級の検証が求められており、規格に適合しない配管は直ちに隔離しなければなりません。
コーティングの完全性、亀裂、および構造的欠陥の評価
良好な照明条件下で表面全体を観察すると、腐食が発生する可能性のあるコーティングの隙間や摩耗部分を確認できます。地下設置工事の場合は、ポリエチレン被覆に潜む欠陥を検出するために、約10キロボルトの電圧でホリデー検出試験を実施することが重要です。表面下の亀裂を発見するには、ほとんどの専門家が通常の使用圧力の1.5倍の静水圧試験を行います。この方法は、欠陥の深刻度や位置に基づいて分類する確立された検査手順と組み合わせて行うことで最も効果を発揮します。
球状黒鉛鋳鉄管システムの組立、接続方法および配管の整列
設計図面に基づいた正確なパイプラインレイアウト
適切な設置は、工学設計図面を厳密に遵守することから始まり、軸仕様に対して±3°以内の整列公差を維持する必要があります。現場での測量では、高低差が水圧設計要件と一致していることを確認すべきです。1メートルあたり5 mmを超えるずれは、流体効率を損なう可能性があります。
押し込み継手を使用する際は、接続前にベル部内側とスパイゴット部外側にNSF/ANSI 61規格で認証された潤滑剤を塗布することが重要です。配管が正しく整列した後は、200〜250ニュートンメートルに設定された高品質なトルクレンチを使用して拘束グランドを締めます。業界のマニュアルでは、特に系内の圧力が最大350ポンド毎平方インチに達する場合に備えて、ポリエチレン製バックアップリングを完全に圧縮することが有効なシールのために必要であると一貫して強調しています。こうした作業を正確に行うことで、将来的に望ましくない漏れを防ぐことができます。
フランジ接続によるバルブやポンプの接続では、バルブやポンプを取り付ける際にフランジのボルト穴がほぼ一致していることを確認してください。理想的には、約1.5 mmの径方向公差内に収める必要があります。ガスケットは適切なシールを実現するために25～30％程度圧縮される必要があるため、この用途にはASTM A193 B7スタッドボルトが適しています。22.5度を超える方向転換を扱う場合は、球状黒鉛鋳鉄製の斜角エルボが必要になります。反力の計算値の少なくとも1.5倍のサイズでスラストブロックを設計することを忘れないでください。これらの詳細は重要です。なぜなら、複雑な配管ネットワークでは、わずかな不揃いでも将来的に重大な問題を引き起こす可能性があるからです。
適切な配管調整と固定による応力防止
熱膨張応力を緩和するため、すべての垂直立ち上がり部を拘束継手でアンカー固定してください。埋設システムにおける早期継手破損の12～18％はこの熱膨張応力が原因です。水平支持部は軸方向の移動を許容しつつ、側方変位は管径の≤2%以内に制限する必要があります。これはASME B31.1規格に準拠しています。
球状黒鉛鋳鉄管のバックフィリング、試験および最終品質保証
AWWA C600規格に基づく段階的バックフィリングおよび土壌締固め
バックフィリングは、球状黒鉛鋳鉄管の周囲に粒状材料を約15〜20cm厚で層状に投入することから始める必要があります。この材料は90〜95％の密度になるまで圧縮されなければならず、空洞ができないようにし、管全体に荷重が適切に分散されるようにします。AWWA規格C600によると、24インチ（約61cm）より広い溝を掘削する場合、作業員は振動プレートなどの機械式圧実機を使用する必要があります。これにより、配管の下部に均一な土壌支持が得られ、将来的な配管の変形を防ぐことができます。業界各社による最近の研究を調査したところ、すべてのバックフィリング材を一度に入れる方法と比較して、段階的に行うことで施工後の沈下問題が約37％低減されることが明らかになっています。
バックフィリング後の沈下および地表面の安定性の監視
バックフィル後の検査では、レーザーレベルまたはGPSマッピングを使用して、30日間にわたり毎週地盤の標高を追跡する必要があります。0.5%を超える垂直変位が見られるエリアには、スラリー注入または追加圧縮による即時的な安定化が必要です。季節的な地盤変動に対応するため、熱膨張ギャップ（温度変化10°Fごとに1/4インチ）は常に障害物がない状態に保たなければなりません。
水圧と空気圧試験：DI管におけるベストプラクティス
- 水圧試験 （運転圧力の1.5倍、2時間）は給水管において標準的な方法であり、2％以下の圧力低下で漏れを検出します
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気圧試験 （ASME B31.4により25psiに制限）はガスパイプラインに適していますが、評価前に1時間の安定化期間が必要です
現場データによると、水圧法は延性鉄管システムの継手欠陥の89％を検出できるのに対し、空気圧法では72％にとどまります。
包括的な品質監視および適合性検証
最終的な品質保証では、設置記録をAWWA C600の21項目チェックリストと照合します。これには継手の締め付けトルク値（12インチ管の場合75～105フィート・ポンド）およびコーティングの連続性（抵抗率≥500オーム・フィート）が含まれます。第三者による検証は、2023年の全米ユーティリティ建設業協会（NUCA）のベンチマークによれば、現在市営DI管工事の92％をカバーしています。