王 川，崔江偉

(中國水電基礎(chǔ)局有限公司，天津市301700)

1 PCCP管道性能及特點(diǎn)

吉林省某引水工程埋設(shè)了PCCP管道，其內(nèi)徑3 m，標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長5 m。PCCP管道是鋼筒與混凝土外側(cè)纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，再噴水泥砂漿作為保護(hù)層的管道。管道承口、插口采用加厚鋼板與鋼筒焊在一起，并預(yù)留放置橡膠圈的插口凹槽和光滑承口的接頭，屬于混凝土、鋼板、高強(qiáng)鋼絲和外噴水泥砂漿的組合復(fù)合結(jié)構(gòu)體，具有高強(qiáng)度、不透水的整體特點(diǎn)。管道能夠承受內(nèi)外壓較高，接頭密封性好、施工方便快捷、防腐性能好、維護(hù)方便等。PCCP管道是引水工程最佳的選擇，并具有適用范圍廣、安裝方便、運(yùn)行壽命長、管理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

2 PCCP管道施工工藝流程

管道溝槽地面測量放線 →土石地層開挖→需要時(shí)排水→砂石基礎(chǔ)填筑→PCCP管就位吊裝安裝→PCCP管道→兩管接縫壓水試驗(yàn)→管道內(nèi)外部接縫注漿→土料回填→最后水壓試驗(yàn)→竣工清理。

3 PCCP管道安裝的施工技術(shù)要求

3.1 管道安裝結(jié)構(gòu)

引水工程埋設(shè)管道有鋼管和PCCP管，PCCP管道成本比較低、施工效率高，工程質(zhì)量容易控制，管道有效使用期長(見圖1)。

圖1PCCP管道埋設(shè)斷面示意

3.2 管道槽開挖

溝槽開挖前，測量開挖平面位置、管道軸線距離、水平標(biāo)高等控制開挖標(biāo)志。溝槽開挖要從上至下分層分段依次進(jìn)行，每層開挖高度2～3 m。開挖時(shí)，預(yù)留好穩(wěn)定邊坡坡度，當(dāng)開挖高程達(dá)到管底部位以上20～30 cm時(shí)，采用人工開挖，避免管基礎(chǔ)擾動(dòng)或超挖。

溝槽開挖若遇地下水時(shí)，在開挖邊坡底部設(shè)置排水溝，及時(shí)布置排水設(shè)備有效降低地下水位，以保證基礎(chǔ)面處于無水狀態(tài)。

3.3 管道基礎(chǔ)處理

當(dāng)管道基礎(chǔ)承載力小于管道及上部覆土的承受力時(shí)，需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行置換處理，回填碎石料進(jìn)行回填處理；為防止碎石對(duì)管道有破壞，應(yīng)在碎石面與管道下部之間回填一些中粗砂。碎石料采取分層回填，并分層壓實(shí)，經(jīng)取樣試驗(yàn)必須滿足密實(shí)度的要求，然后在其上鋪設(shè)中粗砂墊層；中粗砂墊層也應(yīng)壓實(shí)，方可進(jìn)行管道安裝。

3.4 管道安裝施工

3.4.1 安裝前應(yīng)做好的準(zhǔn)備

根據(jù)施工控制網(wǎng)的詳細(xì)控制點(diǎn)高程、平面測量結(jié)果進(jìn)行安裝前的準(zhǔn)備，以保證管道安裝軸線和標(biāo)高的有效控制。

需要安裝的管道節(jié)應(yīng)徹底清理管道內(nèi)的異物，以便保證管道內(nèi)部干凈；在管件接頭搭接前保持承、插口的清潔，不得在管道內(nèi)放置任何物品。

3.4.2 就位與偏差控制

管道溝開挖驗(yàn)收合格后才能吊管放入溝槽部位。管道放入溝槽前，必須逐節(jié)檢查管道周邊和承、插口有無破損狀況，并清理干凈；如有飛邊毛刺應(yīng)處理，以防劃傷橡膠圈。

下管時(shí)，無論使用任何吊裝設(shè)備安裝管道，都應(yīng)該防止在安裝槽內(nèi)多次搬運(yùn)或移動(dòng)管道。當(dāng)管道吊入溝槽后，必須保證在懸吊時(shí)進(jìn)行移動(dòng)和管節(jié)的對(duì)接；不得在管道溝槽底部拖拉、牽引管道，也不得使用挖掘機(jī)斗槽撞擊或移動(dòng)管道。

安裝管道過程中，為防止承、插口碰撞接觸，應(yīng)將準(zhǔn)備安裝的管節(jié)緩慢而平穩(wěn)地移動(dòng)。當(dāng)管道口已經(jīng)接觸時(shí)，應(yīng)使插口端與承口端處于平行狀況，并使兩管節(jié)周邊間隙接近相同，以便準(zhǔn)備插入安裝。按設(shè)計(jì)要求測量控制點(diǎn)并仔細(xì)校測管道的軸線平面位置和標(biāo)高，同時(shí)做好各工序相關(guān)記錄。

3.4.3 密封橡膠圈的安裝

橡膠圈安裝前，認(rèn)真清洗管道的承、插口膠圈放入溝面，再對(duì)承口溝面涂刷符合要求的食品級(jí)植物類潤滑油。橡膠圈在放入插口溝槽之前，必須將橡膠圈涂滿潤滑油，方可將其放入插口溝槽內(nèi)。密封圈使用下放專業(yè)工具，并沿管道插口的周邊移動(dòng)來調(diào)整膠圈狀況，使得膠圈必須拉伸均勻，不得存在扭曲、錯(cuò)位、翻轉(zhuǎn)等各種問題；然后再涂刷潤滑油在橡膠圈上，并達(dá)到均勻。

3.4.4 管節(jié)間對(duì)接、校正

在管道移動(dòng)到已裝好管道的承口100～200 mm時(shí)，采用方木支墊在兩管節(jié)之間，防止管道承、插口碰撞破壞。

首節(jié)管道安裝：用吊車將首節(jié)準(zhǔn)備安裝的管道吊至測量應(yīng)放設(shè)計(jì)位置，將管道吊起按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整標(biāo)高和坡度，把測量高程的塔尺垂直在管節(jié)上部最高位置。

管道中心調(diào)整：用經(jīng)緯儀的十字絲與垂線之間相對(duì)位置，以確定管道軸中心線是否存在偏差。利用吊車微吊起調(diào)整管道左右軸線位置，使管道中心線和經(jīng)緯儀十字線位置重合在一起，這時(shí)首節(jié)中心校正完畢。

管道標(biāo)高調(diào)整：用精準(zhǔn)水準(zhǔn)儀觀測，通過吊車起降首節(jié)管將管道調(diào)整到設(shè)計(jì)規(guī)定高程，并使用專用設(shè)備、工具將墊層料對(duì)管道腋角部位填搗密實(shí)，以穩(wěn)固管件。

管道對(duì)接時(shí)，保證插口端與承口端保持平行，達(dá)到四周管縫間隙基本一致。管道對(duì)接前，用上述調(diào)整管道中心和高程的措施把準(zhǔn)備安裝的管道調(diào)整到設(shè)計(jì)要求位置，然后才能進(jìn)行管道插入對(duì)接。管道對(duì)接采用內(nèi)拉法，讓新安裝管節(jié)徐徐平行的移動(dòng)，直至滿足規(guī)定的管道安裝間隙要求為止。

直線段管道軸向安裝最小間隙10 mm，轉(zhuǎn)角管道接頭軸向最小安裝間隙5 mm，軸向最大安裝間隙25 mm。

為保證安裝的坡度、高程，根據(jù)情況安裝4節(jié)后，用全站儀復(fù)測管道，記錄管道的復(fù)測資料，以確保管道的安裝質(zhì)量，并預(yù)測下次管道的校正值。

管道安裝和支撐穩(wěn)定后，對(duì)接頭要進(jìn)行注水、打壓。

3.4.5 管道密封膠圈之間打壓檢驗(yàn)

(1)管道密封膠圈之間第一次打壓檢驗(yàn)

新裝管道安裝結(jié)束后，立即進(jìn)行第一次打壓，以檢驗(yàn)管道之間的密封性。如果存在壓力下降的情況，對(duì)打壓儀器、試驗(yàn)機(jī)管連接情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，查出壓力下降的原因；對(duì)于密封圈已被損壞的情況，要抽出管件，替換密封圈，再重復(fù)管道安裝的全部過程。當(dāng)確認(rèn)管道承、插口的密封圈溝槽存在問題，也要抽出管件，按規(guī)定對(duì)有問題的部位進(jìn)行處理，重新進(jìn)行接縫打壓試驗(yàn)作業(yè)，最終達(dá)到試驗(yàn)完全合格。

(2)管道密封膠圈之間第二次打壓檢驗(yàn)

每當(dāng)安裝3節(jié)管道后，要對(duì)先前安裝的第三節(jié)前管道接頭進(jìn)行第二次接縫打壓，檢驗(yàn)方法與第一次相同。如不合格重裝后再打壓試驗(yàn)，直至合格為止。

(3)管道密封膠圈之間第三次打壓檢驗(yàn)

管道安裝后，第三次管道接縫打壓檢驗(yàn)在管道頂已經(jīng)回填完成后方可實(shí)施。對(duì)不滿足要求部位，采用專門的有效處理方法進(jìn)行補(bǔ)救。

(4)打壓試驗(yàn)完畢密封打壓嘴。

3.5 管道縫處理

3.5.1 管外縫包帶及灌注砂漿

為保護(hù)外露的接頭部位承、插口鋼構(gòu)件不受腐蝕，需要在管道接頭外側(cè)進(jìn)行水泥砂漿保護(hù)。接頭包帶、水泥砂漿的施工方法為：在接頭縫外側(cè)首先包1層寬度為200 mm左右的接口外包帶，作為灌注水泥砂漿的外模；但需事先將外模材料的兩側(cè)邊折回后制作成孔道，用鋼帶穿入外模后包好和裹緊，只在最上面留出灌注水泥砂漿進(jìn)口。灌注1∶2～1∶2.5的水泥砂漿時(shí)，要求水泥砂漿必須有良好的流動(dòng)性，以達(dá)到其均勻、密實(shí)、無空隙，水泥砂漿強(qiáng)度一般情況下不小于20 MPa。

當(dāng)水泥砂漿灌滿接頭縫后，灌注砂漿口上部用干硬水泥砂漿填滿抹光、養(yǎng)護(hù)。

接縫灌注砂漿所用包帶要有足夠的強(qiáng)度，以防破裂或發(fā)生較大的變形鼓脹；管道有防腐要求時(shí)，接頭灌漿處理應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理。

3.5.2 管內(nèi)勾縫

管道安裝后的內(nèi)部接頭縫間隙使用水泥砂漿勾縫，以便管道內(nèi)部表面光滑平整。水泥砂漿的配合比一般按1份水泥∶2～2.5份砂進(jìn)行配制。砂骨料必須為清潔的中、細(xì)砂，勾縫后水泥砂漿表面采取養(yǎng)護(hù)措施。

管道內(nèi)部接頭縫應(yīng)在管道回填后變形基本穩(wěn)定的適當(dāng)時(shí)間及時(shí)進(jìn)行砂漿勾縫。在勾縫進(jìn)行前，必須清除接縫內(nèi)的各種雜物，用水沖洗或刷洗，以便達(dá)到接頭表面清潔、濕潤。

3.6 土方回填

管道外部的土方回填也是引水管道安全運(yùn)行的重要一環(huán)，特別是管道溝槽底部至管道半徑水平部位的范圍內(nèi)，這部分土方回填必須密實(shí)，以保證管道埋設(shè)后的穩(wěn)定。土方回填壓實(shí)要分層鋪土、壓實(shí)，在壓實(shí)后需要取樣進(jìn)行壓實(shí)度檢測，滿足設(shè)計(jì)要求或以后不可產(chǎn)生自然沉降為標(biāo)準(zhǔn)。

管道周邊土方填筑料不得含有堅(jiān)硬的石料，以防破壞管體。對(duì)管道周邊1 m范圍內(nèi)，在壓實(shí)時(shí)不得使用大型壓實(shí)設(shè)備，可采用振動(dòng)沖擊夯和手扶式小型振動(dòng)碾碾壓到規(guī)定的壓實(shí)度。

4 PCCP管道安裝過程的質(zhì)量控制

4.1 吊裝PCCP管質(zhì)量控制

管道吊裝施工前，提前測量管道需要安裝的準(zhǔn)確位置、高程和坡度。管道卸入溝槽后，在安裝區(qū)的溝槽處放置橫架，用全站儀按此段的設(shè)計(jì)中心、設(shè)計(jì)高程和坡度，同時(shí)放點(diǎn)在型鋼上，然后用粉線聯(lián)接兩點(diǎn)，作為安裝用的基準(zhǔn)線；用鋼圈尺、線墜等工具測量管道的中心、高程和坡度；若偏差大于規(guī)定值時(shí)，通過調(diào)整墊層來調(diào)整管道，不允許在管底打楔木墊高管道。

4.2 安裝密封橡膠圈

橡膠圈外觀應(yīng)光滑平整，不得有裂縫、破損、氣孔、重皮等缺陷，橡膠圈采用整圈模壓，不允許有接頭。

安裝橡膠圈要采取如下措施：在管道承口內(nèi)側(cè)和插口外部凹槽接觸部位進(jìn)行清理，以及橡膠圈周邊清理干凈；在管道承口內(nèi)側(cè)和橡膠圈涂擦合格的潤滑油，并檢查涂抹是否均勻；保證橡膠圈在凹槽內(nèi)均勻受力、不存在翻轉(zhuǎn)扭曲狀態(tài)，同時(shí)達(dá)到橡膠圈已在插口的溝槽內(nèi)；當(dāng)氣溫降至0 ℃時(shí)，仍需要進(jìn)行管道安裝作業(yè)，必須調(diào)整或改變橡膠制作材料，達(dá)到在低溫條件下作業(yè)能保證工程質(zhì)量；或者對(duì)橡膠圈采取措施使其不至于變硬。

4.3 管道之間間隙質(zhì)量控制

管道安裝的插口接近已安裝管的承口時(shí)，要保證承、插口間隙處上下左右放置能保證不被撞擊的墊塊。管道安裝時(shí)間隙控制在規(guī)定要求范圍內(nèi)。當(dāng)在安裝進(jìn)行或安裝作業(yè)結(jié)束時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)置的橡膠圈有擠出、翻起的情況，必須將管道退出，再認(rèn)真復(fù)核橡膠圈，以便重新安裝符合標(biāo)準(zhǔn)。

4.4 安裝后管道溝回填質(zhì)量控制

管道周邊的回填料不得含有棱角的石料、磚塊，以防損壞PCCP管道?；靥钗恢脽o積水，回填料含水率應(yīng)符合試驗(yàn)要求。回填料厚度、碾壓遍數(shù)等回填參數(shù)要經(jīng)過試驗(yàn)取得的結(jié)果實(shí)施，確保管道周邊回填料的碾壓密實(shí)度。

5 結(jié) 語

PCCP管道引水工程是國內(nèi)積極推廣的技術(shù)項(xiàng)目，通過對(duì)PCCP管道安裝施工的應(yīng)用，總結(jié)了安裝施工過程中的各項(xiàng)工藝的施工技術(shù)措施和施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，以保障PCCP管道安裝后能夠發(fā)揮有效的作用，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的目的。