朱興廣

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003）

大管徑PCCP管道內(nèi)拉法安裝施工技術(shù)

朱興廣

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003）

文章闡述了遼寧省重點(diǎn)輸水工程采用長距離大口徑PCCP管道施工技術(shù)，在溝槽開挖、管道的運(yùn)輸及裝卸、內(nèi)拉法管道安裝及后續(xù)處理等方面取得的豐富施工經(jīng)驗(yàn)，為其它大口徑PCCP管道施工提供技術(shù)參考。

水利工程；海堤龍口；施工技術(shù)

1 PCCP管道介紹

PCCP管道是鋼板、混凝土、高強(qiáng)鋼筋、水泥砂漿、防腐材料等幾種材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)，不僅具有混凝土和鋼材各自的特性，還具有承受內(nèi)外壓較高、接頭密封好、抗震能力強(qiáng)、施工方便快捷等特性。目前在世界各個(gè)地方都被廣泛應(yīng)用，其主要應(yīng)用于長距離輸水干線壓力倒虹吸的城市輸水工程和壓力排污工程。

2 PCCP管道安裝施工工藝

2.1 溝槽開挖

施工原則是分層開挖，及時(shí)排水，確保干地施工。在開挖完成后及時(shí)進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)，需滿足設(shè)計(jì)安裝要求，若地基承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求，需進(jìn)行換基處理。

2.1.1 降排水

開挖前，首先依據(jù)地形地質(zhì)條件選擇降水方式。對于滲透系數(shù)高，大于0.1cm/s砂卵石地層，地下水較豐富地段，采用基坑排水；對于滲透系數(shù)小，大約在1.2×10-5cm/s～6.0×10-5cm/s之間粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土地層，多采用在基礎(chǔ)兩側(cè)挖排水溝，每間隔一定距離設(shè)置集水坑的明排方式，；對于滲透系數(shù)在4.6×10-3cm/s～9.3×10-3cm/s之間中等滲透系數(shù)地層，如具備井點(diǎn)降水條件，可在開挖前提前打降水井進(jìn)行降水。實(shí)際施工中應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)、地形條件，選擇不同的降排水方式或多種方式配合使用，地下水位降低至管底高程0.5m以下確保干地施工。施工降排水貫穿于開挖、安裝，直至回填工序結(jié)束。

2.1.2 溝槽開挖控制

根據(jù)施工控制網(wǎng)坐標(biāo)和高程控制點(diǎn)，對溝槽中心線、高程進(jìn)行放樣，按設(shè)計(jì)斷面對溝槽開挖上、下口邊線進(jìn)行放樣，并依此邊線進(jìn)行開挖，如圖1。

土石方開挖共分為5層，分別為第1層耕植土開挖，采用推土機(jī)推運(yùn)至征地最外邊緣分區(qū)存放。第2層為主溝槽土，開挖高度依施工機(jī)械性能而定，將反鏟布置在槽口，沿縱向退挖甩土出槽后，用推土機(jī)或反鏟接力，將土石方運(yùn)至堆存區(qū)堆放（堆存區(qū)在耕植土堆存區(qū)內(nèi)側(cè)）。第3層開挖至管底高程以上20cm，用反鏟甩土后倒運(yùn)至堆土區(qū)。第4層為基地排水溝開挖。第5層為管底保護(hù)層土，確保開挖至設(shè)計(jì)高程。

2.1.3 不良地基處理

建基面開挖完成后對基礎(chǔ)進(jìn)行地基承載力實(shí)驗(yàn)，若地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，須對基礎(chǔ)進(jìn)行換填或擠密處理，主要方式包括：換填砂墊層基礎(chǔ)，換填級(jí)配碎石加砂墊層基礎(chǔ)，換填級(jí)配碎石加土工格柵加砂墊層基礎(chǔ)等方式。各層間開挖距離依據(jù)安裝速度、施工季節(jié)、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件而定。2.2 管道的運(yùn)輸、裝卸及現(xiàn)場檢查

圖1 開挖示意圖

2.2.1 PCCP管材運(yùn)輸

一般采用大型平板拖車進(jìn)行運(yùn)輸。

2.2.2 PCCP管材裝卸

PCCP管道的裝卸設(shè)備選擇根據(jù)管徑、單管管重、溝槽深度和寬度、周邊地形、交交通狀況、工期要求、周圍環(huán)境綜合考慮。一般采用大型履帶式起重機(jī)作為安裝設(shè)備，在跨越高壓線路、通訊線路等障礙物、溝槽深度較深時(shí)可采用有軌龍門吊作為安裝設(shè)備。2.2.3 管道進(jìn)場檢查

對PCCP管道安裝施工前必須進(jìn)行質(zhì)量檢查，包括兩方面。

（1）質(zhì)量合格證及檢驗(yàn)報(bào)告。特別要對管道工作壓力、覆土深度、生產(chǎn)日期及安裝位置的配管圖進(jìn)行檢查核對，保證管道類型為安裝位置配管圖要求類型。

（2）對管道外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查。主要檢查內(nèi)容包括管芯混凝土裂縫寬度、深度、是否有空鼓、承插口長度、橢圓度、端面垂直度等，進(jìn)一步確定準(zhǔn)備對接的兩節(jié)管道的承插口配合間隙是否滿足易安裝和密封良好的要求。

2.3 管道安裝

2.3.1 基準(zhǔn)管安裝

溝槽開挖并確認(rèn)地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求后，鋪設(shè)30cm厚中粗砂，最大粒徑不超過2cm，采用平板振動(dòng)夯夯實(shí)，然后根據(jù)測量人員用水準(zhǔn)儀所控制的設(shè)計(jì)高程，人工將墊層下挖15cm，控出的材料填筑在兩側(cè)并人工振實(shí)，形成高度約30cm左右的弧基。基礎(chǔ)處理合格之后進(jìn)行第一節(jié)管道即基準(zhǔn)管安裝。規(guī)范要求壓力管道管中心高程、管中心軸線允許偏差小于30mm。

為避免基準(zhǔn)管的安裝對后續(xù)管道造成更大的偏差，要求各條線的第一節(jié)管道高程、軸線偏差均控制在10mm以內(nèi)，且承口方向朝向水流方向。

為確定管道中心線，用一根長為2.5m，校正平直的角鐵置于管道內(nèi)，標(biāo)示出角鐵中心位置，將不小于60cm長的水平尺放在角鐵上，角鐵的中心位置處掛一個(gè)垂球，將角鐵用水平尺調(diào)整水平后，垂球垂線穩(wěn)定后所示線即為管道中心線。如調(diào)整管道中線，用經(jīng)緯儀上十字絲和垂線之間的相對位置，確定管道中心線是否存在偏差。通過吊車臂桿左右移動(dòng)，使管道中心線和經(jīng)緯儀十字絲線位置重合。

如調(diào)整管道高程，用水準(zhǔn)儀觀測。通過吊車臂桿起降，將管道調(diào)整到設(shè)計(jì)高程。在管道調(diào)整過程中，注意檢查承插口之間的間隙。盡量保持管道周圍間隙均勻。

2.3.2 后續(xù)管安裝

（1）安裝前準(zhǔn)備工作。為了滿足管道吊裝及對接完成后外縫處理的施工需要，安裝前在PCCP管道設(shè)計(jì)管縫處開挖寬度與管道外徑相同，長×高為1000mm×200mm的工作坑。如圖2。

圖2 管道安裝人造填弧區(qū)工作坑示意圖

用履帶式起起重機(jī)將管道承（插）口緩慢靠近已安裝管道的插（承）口。為防止承、插口碰撞，吊裝時(shí)使承、插口段保持平行，并使圓周間隙大致相等。當(dāng)?shù)跹b管道承（插）口移動(dòng)至距離對接管道插（承）口10～220cm時(shí)，用方木墊在兩管道之間防止碰撞。

安裝前將承口內(nèi)部和插口外部的泥土臟物清刷干凈，徹底清掃管內(nèi)的雜物和塵土。清理管道承口和插口，使工作面光滑、無突起異物，如有飛邊、毛刺等應(yīng)予處理。承插口清理完成后將膠圈安裝在插口的膠圈槽內(nèi)，并涂刷食品級(jí)植物類潤滑油來潤滑承插口，以便安裝。注意勿讓泥土污物落到已涂潤的插口圈上，嚴(yán)禁使用石油類潤滑油。

將膠圈放入插口環(huán)凹槽后，再使用一根短棒插入橡膠圈下繞全管口轉(zhuǎn)2～3圈來調(diào)整膠圈松緊，使橡膠圈均勻地套入在插口環(huán)凹槽內(nèi)，且無扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

（2）安裝。橡膠圈安裝合格后，開始安裝。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，管徑大于1.8m 時(shí)宜采用內(nèi)拉法進(jìn)行安裝，如圖3。

圖3 內(nèi)拉法平面示意圖

用履帶式起重機(jī)將剛吊下的管道承（插）口與已安裝好的管道的插（承）口對中，，使插口正對承口。采用2臺(tái)10t手拉葫蘆內(nèi)拉法將將剛吊下的管道的承（插）口緩慢而平穩(wěn)地滑入前一節(jié)已安裝的管道插（承）口內(nèi)就位，管口連接時(shí)作業(yè)人員事先進(jìn)入管內(nèi)，往兩管之間塞入擋塊，避免管道吊裝時(shí)由于未控制好而導(dǎo)致兩管道承插口相撞，破壞管道。

內(nèi)拉法具體施工藝如下：

在已安裝管道中選取一道管縫作為內(nèi)撐桿的固定卡縫，該管縫選取原則為距離預(yù)安裝管道4～5節(jié)管道為宜，距離過長則人員操作時(shí)間增加，施工效率下降；距離過短則會(huì)使內(nèi)撐桿至最外側(cè)管道之間因管道與基礎(chǔ)摩擦力不足將安裝管道拉動(dòng)，，導(dǎo)致該部分已安裝管道產(chǎn)生較大位移。

內(nèi)撐桿一般選擇厚度在18～20mm范圍內(nèi)的Q235C鋼板與鋼錠梁連接，插入管縫鋼板的受力一側(cè)須墊設(shè)3mm厚的膠皮墊作為柔性墊墊層，避免受受力時(shí)內(nèi)撐桿破壞管芯混凝土。

吊裝的的安裝管道與最外側(cè)管道初步完成管口對接后，在安裝管道的外側(cè)架設(shè)Q235C槽型鋼制大梁，兩側(cè)與管端接觸部位墊設(shè)5mm厚的膠皮墊。。

內(nèi)撐桿與鋼制大梁之間兩側(cè)采用鋼制連接桿件與手拉葫蘆的導(dǎo)鏈連接，人工均勻?qū)ΨQ拉動(dòng)導(dǎo)鏈來縮短兩安裝管道管縫間距，兩側(cè)導(dǎo)鏈控制管道軸線，吊車吊裝時(shí)垂直方向移動(dòng)控制管道高程，最終控制兩管之間的安裝間隙在5～25mm之間,高程和軸線偏差均小于30mm，每每節(jié)PCCP管道安裝完成后，仔細(xì)進(jìn)行管道位置和高程的校驗(yàn)，如不合格須進(jìn)行調(diào)整，直至合格為止。

安裝合格后及時(shí)進(jìn)行接口水壓試驗(yàn)，確保安裝質(zhì)量。

2.3.3 PCCP管道接頭打壓試驗(yàn)

在管道完成之后，采用打壓泵從接頭下部打壓孔壓水，上部打壓孔排氣。排氣結(jié)束后在兩個(gè)打壓孔各安裝一個(gè)精專業(yè)檢測單位評定合格后的壓力表進(jìn)行打壓試驗(yàn)，加壓至規(guī)定的實(shí)驗(yàn)壓力后，保持2miin內(nèi)無壓力降為合格。

接頭壓力實(shí)驗(yàn)共需進(jìn)行3次。第1次打壓試驗(yàn)在內(nèi)接管道安裝定位后立刻進(jìn)行，合格后進(jìn)行下一節(jié)管道安裝；第2次打壓試驗(yàn)在某節(jié)管道之后又完成了兩節(jié)管道安裝后對該節(jié)管道進(jìn)行打壓試驗(yàn)；第3次打壓試驗(yàn)在回填完成后進(jìn)行。

如果打壓試驗(yàn)不合格，需對管道進(jìn)行拔管重新安裝處理或其他處理方式，直至合格為為止。

2.3.4 接頭處理

為了使整個(gè)管道完全處于堿環(huán)境中，外漏承插口鋼件不受侵蝕，安裝接頭外側(cè)需進(jìn)行接縫灌漿。外縫灌漿在第二次接頭打壓合格后、回填之前進(jìn)行。

在接頭外側(cè)包裹一層厚度2cm，寬度不小于260mm的閉孔泡沫板為包帶，作為灌漿接頭處的外模。在包帶的外側(cè)用8#鋼絲繩勒緊，形成管縫砂漿凈凈寬不小于200mm的空腔，用張緊裝置拉緊鋼絲繩，防止漏漿。

在管道接縫安裝外包帶之前用水沖洗潤濕，外包帶在頂部留有缺口，灌入的砂漿要有較好的流動(dòng)性，并加入8%左右的膨脹劑使之成為非收縮性砂漿。灌漿時(shí)從管頂一側(cè)灌入，從另一側(cè)溢出，灌筑過程中使用細(xì)鋼筋插搗，外側(cè)采用木槌輕敲打，確保灌漿密實(shí)。灌漿口上部部使用較干硬砂漿填滿。接頭灌漿超出管外壁高度不小于3cm。管道內(nèi)部接縫也需進(jìn)行封堵。

在第三次打壓試驗(yàn)完成并驗(yàn)收合格后，進(jìn)行管道內(nèi)部接縫封堵抹漿。封堵前需清掃管道內(nèi)接縫，確保接縫內(nèi)沒有異物和灰塵。灑水濕潤后，采用膨脹砂漿塞填縫隙并搗實(shí)抹平。

2.4 溝槽回填

根據(jù)管道各部位受力條件不同，管道回填采用分區(qū)控制原則，各區(qū)回填料和壓實(shí)參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

在管道回填分區(qū)中，由于管道承重全部集中在腋角區(qū)（管底110°～120°范圍內(nèi)），該區(qū)回填質(zhì)量對管道穩(wěn)定性影響最大。管道腋角區(qū)回填方式分為埋弧法或填弧法，如圖4。

圖4 填弧法回填示意圖

由于受地質(zhì)條件、管道形式的多樣性等條件制約，大多采用填弧法施工。管道第二次打壓合格后，應(yīng)立即進(jìn)行腋角回填。受施工條件限制，該區(qū)不能使用大型夯實(shí)設(shè)備，特別是墊層與管道形成的三角區(qū)范圍內(nèi)，應(yīng)采用粒徑小于20mm、含水率在5%～8%、含泥量不超過5%的中粗砂進(jìn)行回填，夯實(shí)設(shè)備使用自制的T形夯實(shí)設(shè)備或直徑10cm左右的圓木分層夯實(shí)，避免產(chǎn)生不均與沉降，，確保管道進(jìn)出穩(wěn)定。

其他區(qū)域回填應(yīng)根據(jù)回填碾壓實(shí)驗(yàn)確定回填厚度、最優(yōu)含水率、夯實(shí)機(jī)具及碾壓遍數(shù)?；靥顣r(shí)，堆土區(qū)側(cè)采用反鏟送土到溝槽。另一側(cè)采用土方開挖區(qū)運(yùn)回的開挖土料，反鏟送土到溝槽。管道之間采用16m長臂反鏟送土沿簡易溜槽下料到溝槽，，嚴(yán)禁在管道上方高出傾倒回填料。溝槽內(nèi)采用人工鋪料。管道之間的回填壓實(shí)應(yīng)與管道至溝槽壁之間的回填壓實(shí)對稱進(jìn)行，每側(cè)回填高度差不超過一層填筑厚度，做到同時(shí)回填均勻上升。管頂以上500mm范圍內(nèi)采用反鏟填土人工攤平，在最上層需回填耕植土，厚度不小于500mm。溝槽范圍內(nèi)地形地貌須與周圍地形地貌一致，并且滿足耕種要求。

2.5 管道水壓試驗(yàn)

管道靜水壓試驗(yàn)是對管道接口、管材質(zhì)量、施工安裝質(zhì)量的全面檢查，也是工程驗(yàn)收之前必須履行的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)項(xiàng)目。

PCCP管材試驗(yàn)壓力為工作壓力加0.3MPa，安裝完成連續(xù)1kmm管道后進(jìn)行首段打壓試驗(yàn)，隨安裝進(jìn)度利用打壓管逐段進(jìn)行水壓試驗(yàn)，分段長度不宜超過10km；在逐段水壓試驗(yàn)完成后可進(jìn)行10km水壓試驗(yàn)；10km打壓試驗(yàn)完成后可進(jìn)行更長距離水壓試驗(yàn)，直至整個(gè)管線水壓試驗(yàn)全部合格。

3 結(jié) 語

PCCP管道安裝以其自身的優(yōu)點(diǎn)，在輸水、排污等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，隨著PCCP管道制作與安裝工藝的不斷成熟及行業(yè)相關(guān)規(guī)定的不斷完善，將會(huì)在未來輸水工程中起到更加巨大的作用，為人類合理調(diào)配、充分利用水資源做出更大的貢獻(xiàn)。

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.022

TV672+.2

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1008-1305（2014）06-0066-04

朱興廣（1972年-），男，高級(jí)工程師。