郭放

高覆土工況下大口徑PCCP輸水管道施工

郭放

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽110006）

遼寧省重點輸水工程輸水管線大部分采用了大口徑PCCP，管道的最大設(shè)計覆土厚度為8 m。文章總結(jié)了在PCCP管道不同鋪設(shè)形式下當(dāng)管頂覆土厚度大于8 m時的技術(shù)與施工解決方案。工程實踐表明，該方案保證了高覆土下PCCP管道的安全，節(jié)省了工期與工程成本。

PCCP；深埋混凝土基座；高覆土；技術(shù)方案；大口徑

1 工程概況

遼寧省重點輸水工程全長598 km，主體工程分為管線部分與隧洞部分，其中隧洞長290 km，管線長308 km。鑒于PCCP管材造價較低，施工工藝簡單且無需防腐等諸多優(yōu)點，工程管線大部分采用PCCP管材；根據(jù)不同流量需要，工程中采用了不同管徑及根數(shù)的組合：3×DN3 600，4×DN3 200，3×DN3 400，2×DN3 800；根據(jù)不同覆土深度，每種型號的PCCP管材設(shè)計有2，4，6，8 m等4種覆土等級，覆土等級越大，管壁越厚。

由于輸水線路長且地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，難免有小部分管道處于高覆土之下（工程PCCP管道最高覆土深度達14 m）。此外，在管道安裝工期，管道質(zhì)量及管廠與安裝單位相互配合等諸多復(fù)雜因素的影響下，會出現(xiàn)使用低覆土等級PCCP管材代替高覆土等級PCCP管材使用的極少數(shù)情況。此時，亦需要采取措施解決問題。

2 PCCP混凝土基座設(shè)計與施工

2.1 設(shè)計原理

管頂覆土產(chǎn)生的荷載是影響PCCP管道結(jié)構(gòu)受力的最主要外部荷載。為抵御高覆土帶來更大的外部荷載可采取2種方法：增加管壁厚度，增大管底支撐角度。前者，管材生產(chǎn)廠家根據(jù)不同覆土產(chǎn)生的外荷載、管道工作內(nèi)水壓力內(nèi)荷載、混凝土等級等因素計算出管材的管壁厚度，由于生產(chǎn)成本因素的制約，為了解決極少數(shù)工況下的問題而生產(chǎn)一批特殊型號的管材是非常不經(jīng)濟的；后者，則為工程所采用的技術(shù)處理方案。

2.2 設(shè)計形式

2.2.1 主體結(jié)構(gòu)

工程輸水管線鋪設(shè)分為同槽和分槽2種鋪設(shè)形式，故在同一個溝槽中會有從單根管到4根管4種情況；單根PCCP混凝土基座的典型做法見圖1。根據(jù)管道的實際覆土深度與設(shè)計覆土等級的差額以及管材的實際承載能力計算出混凝土基座的主要控制尺寸：最薄處混凝土厚度H，混凝土包封角度θ。具體見表1。

表1 混凝土基座設(shè)計尺寸統(tǒng)計表

2.2.2 過渡段

為防止由于設(shè)置混凝土基座使管道產(chǎn)生不均勻沉降，工程在混凝土基座縱向兩側(cè)方向各設(shè)置2個PCCP管節(jié)長度的過渡段：第一節(jié)過渡段為400 mm厚素混凝土墊層+150 mm厚中粗砂墊層，第二節(jié)過渡段為500 mm厚級配碎石+150 mm厚中粗砂墊層。為施工方便，過渡段寬度均與相連混凝土基座寬度保持一致?；炷粱^渡段具體做法，見圖2。

圖1 單根PCCP管道混凝土基座

圖2 PCCP管道混凝土基座過渡段縱剖面圖

2.3 施工方法

混凝土基座主體結(jié)構(gòu)施工順序為：預(yù)制素混凝土墊塊→素混凝土墊層澆筑→綁扎一期混凝土內(nèi)部鋼筋→一期混凝土澆筑→放置混凝土墊塊→PCCP管材安裝及接口打壓→綁扎剩余鋼筋→二期混凝土澆筑（見圖3，以2根PCCP管為例）。

1）預(yù)制素混凝土墊塊混凝土等級應(yīng)不低于主體混凝土等級，尺寸根據(jù)不同管徑及一期混凝土澆筑高度不同略有差異，長0.4～0.6 m，寬0.3 m，高0.1～0.2 m。

2）澆筑素混凝土墊層前應(yīng)將基底清理干凈，平整，如有超挖部分應(yīng)采用同標(biāo)號素混凝土回填。

3）一期混凝土澆筑至管底以下10 cm或20 cm（與預(yù)制素混凝土墊塊相對應(yīng)），達到設(shè)計強度后繼續(xù)下一道工序。

4）每節(jié)PCCP管材底部縱向設(shè)置8個素混凝土墊塊，之后進行PCCP管材的安裝及接口打壓，待打壓合格后進行二期混凝土內(nèi)的鋼筋綁扎及澆筑。

2.4 注意事項

1）混凝土基座每10 m一節(jié)，分縫處應(yīng)與PCCP管材分縫處保持一致，避免由于包角混凝土的不均勻沉降使管材中間部位受彎。

2）混凝土基座與PCCP管之間應(yīng)設(shè)置薄隔離層防止二者粘結(jié)（工程采用5 mm厚瀝青卷材），以方便后期吊裝檢修等作業(yè)。

3）過渡段碎石墊層必須具有良好的級配，否則墊層上部中粗砂會漏到碎石中，從而致使PCCP管道直接接觸碎石，管材外壁有被損傷的風(fēng)險。

4）若混凝土基座兩側(cè)為巖石地基，則可不設(shè)置過渡段。

圖3 PCCP混凝土基座施工示意圖

3 結(jié)語

技術(shù)方案有效解決了PCCP輸水管線中部分管材埋置深度大于其設(shè)計覆土等級的問題，保證了PCCP管材在此工況下的安全；同時避免了管材生產(chǎn)商為生產(chǎn)少數(shù)特別型號管材而額外設(shè)置生產(chǎn)線，且在混凝土基座施工期間不影響PCCP管道工作面的正常安裝進度，總體來說既節(jié)省了工期同時亦節(jié)省工程費用。方案將為其他大型輸水工程提供借鑒和經(jīng)驗。

［1］范遠東.PCCP管在阜新引白工程中的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)科技與裝備，2012（8）：80-83.

［2］劉進，王東黎，楊進新，忽惠卿.南水北調(diào)中線工程PCCP豎向土壓力分析［J］.水利水電技術(shù)，2009，40（8）：38-42.

［3］何玉.大管徑PCCP管道穿越大型河流的施工技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2015，46（9）：66-68.

［4］董劍.大口徑PCCP管道同槽安裝施工［J］.東北水利水電，2015（6）：7-19.

［5］杜曉云.長距離引調(diào)水工程PCCP設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)［J］.水利水電技術(shù)，2015，46（9）：37-39.

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2017-02-09