袁　波　王　波

PCCP管道安裝施工工藝與方法探討

袁波王波

鋼筒預(yù)應(yīng)力混凝土壓力管在我國(guó)研制和開(kāi)發(fā)起步較晚，但因PCCP輸水管線自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊，這些年在我國(guó)發(fā)展較快。

河南省南水北調(diào)受水區(qū)周口供水配套工程是南水北調(diào)中線總干渠向沿線城市供水的大型輸水工程，上接南水北調(diào)總干渠分水口門(mén)，下接城市水廠。該工程所采用的是標(biāo)準(zhǔn)管，長(zhǎng)度為6m，設(shè)計(jì)為直徑2.4m的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道，最大總量達(dá)30.0t。本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)PCCP安裝施工實(shí)例，對(duì)PCCP管道安裝施工工藝及方法進(jìn)行總結(jié)探討。

一、PCCP安裝特點(diǎn)

PCCP采用雙膠圈承插口式接頭，可以及時(shí)方便地檢測(cè)管道接頭對(duì)接后密封性指標(biāo)。

安裝就位采用履帶式起重機(jī)，該起重機(jī)上下、左右方向可微調(diào)，精確控制≤1.0mm，保證了管道對(duì)接時(shí)的就位精度。

設(shè)計(jì)和制作了專(zhuān)用的內(nèi)拉設(shè)備，其拉頂裝置左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置于管道中心水平位置，其拉力達(dá)200kN，可保證大型PCCP平穩(wěn)、高效對(duì)接，且作業(yè)不受外部環(huán)境限制。

二、施工工藝原理

施工中采用了額定起重量130t的履帶式起重機(jī)進(jìn)行吊管入槽，管道吊裝就位；采用專(zhuān)用內(nèi)拉設(shè)備，進(jìn)行PCCP對(duì)接。對(duì)接后，及時(shí)檢測(cè)雙膠圈密封腔體的密封性指標(biāo)，該指標(biāo)合格，則接頭密封性合格。

三、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

1.施工準(zhǔn)備

（1）圖紙校核

管道安裝前，對(duì)所有安裝區(qū)段的配管圖進(jìn)行審核，審核內(nèi)容及原則包括：以沿線區(qū)段的控制點(diǎn)計(jì)算確定并校核該區(qū)段內(nèi)管道位置、高程，確保管道安裝位置的正確性。

（2）管道基礎(chǔ)

沿線的管道基礎(chǔ)采用粗砂墊層基礎(chǔ)，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)地面線后，經(jīng)測(cè)量驗(yàn)收合格，直接進(jìn)行墊層1區(qū)回填，壓實(shí)相對(duì)密度不小于0.70。

（3）墊層1區(qū)回填

墊層1區(qū)是支承管道上覆荷載結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其回填要嚴(yán)格按照以下要求執(zhí)行：

①墊層材料的最大粒徑為50mm，不均勻系數(shù)Cu（Cu=d60/d10）＞5。

②回填墊層前，對(duì)墊層材料做濕度檢查，以確保夯實(shí)達(dá)到所需要的壓實(shí)度。

③墊層1區(qū)（管下腋角）回填采用裝載機(jī)直接將回填料運(yùn)至溝槽底部，然后采用小型挖掘機(jī)將料均勻攤鋪，必要時(shí)采用人工對(duì)邊角及局部區(qū)域進(jìn)行攤平，每層回填鋪厚不大于300mm；采用自行式振動(dòng)碾碾壓，邊角采用手扶式振動(dòng)碾碾壓。碾壓的遍數(shù)依碾壓試驗(yàn)確定的參數(shù)執(zhí)行。

④墊層材料壓實(shí)相對(duì)密度不小于0.70。

（4）其他準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)施工道路滿足運(yùn)管需要，履帶吊具備接收管道條件。

2.PCCP檢查、接收

到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的PCCP及配件必須附有出廠證明書(shū)。凡技術(shù)條件標(biāo)志不明或技術(shù)指標(biāo)不符合要求的管道不予接收。

3.管件初步就位

施工中采用額定起重量130t履帶式起重機(jī)將管道初步擺放到溝槽內(nèi)。管道吊裝采用雙點(diǎn)兜身起吊，不允許采用穿心起吊。吊具采用非金屬吊裝帶包裹，避免起吊索具的堅(jiān)硬部位碰損管件及保護(hù)層。

管道初步就位前，用履帶吊將吊起的管件小心地運(yùn)送到安裝位置處，準(zhǔn)備對(duì)接。管件移動(dòng)時(shí)，應(yīng)緩慢平穩(wěn)移動(dòng)，距已裝管的承口或插口10～20cm時(shí)，用木襯塊把兩管相隔，以防承插口碰損。注意根據(jù)管道承插口的橢圓度調(diào)整管道的位置，以使管道承口和插口對(duì)接效果最佳。

4.管道承插口的清潔、潤(rùn)滑

在管道安裝前要保持承插口清潔管道承插口上的異物或毛刺等均要清除干凈，并保持承插口光滑，必要時(shí)采用鏟刀和紗布進(jìn)行剔除和打磨。對(duì)接前，承口工作面要涂刷食品級(jí)植物類(lèi)潤(rùn)滑油。

5.橡膠密封圈的檢查、安裝

PCCP安裝采用的橡膠密封圈材質(zhì)要求符合相關(guān)技術(shù)條款要求。橡膠圈為原型實(shí)心膠圈，在安裝前先進(jìn)行外觀質(zhì)量檢查，表面不應(yīng)有氣孔、裂縫、重皮、平面扭曲、雜質(zhì)及有礙使用和影響密封效果的缺陷。

橡膠圈在套入插口環(huán)凹槽之前涂刷食品級(jí)植物類(lèi)潤(rùn)滑油，或在裝有潤(rùn)滑油的專(zhuān)用容器內(nèi)浸過(guò)；套入插口環(huán)凹槽后用鋼棒插入橡膠圈下繞轉(zhuǎn)一周，使膠圈均勻地箍在插口環(huán)凹槽內(nèi)，且無(wú)扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，在安裝好的膠圈外表面再次涂刷一層潤(rùn)滑油。

6.管件對(duì)接、校正

管道安裝時(shí)將承口斷面朝向水流方向。對(duì)接時(shí)，使插口端與承口端保持平行并使四周間隙大致相等。管道對(duì)接前，采用以下方法將管道調(diào)整到合適位置。

（1）確定管道中心線

用1根長(zhǎng)度3m左右、校正平直的角鐵置于要調(diào)整的管道內(nèi)，標(biāo)示出角鐵中心線位置，將不小于50cm長(zhǎng)的水平尺放在角鐵上，角鐵中心位置處掛一垂球，將角鐵用水平尺調(diào)整水平，垂球垂線穩(wěn)定后所指示線即為管道中心線。

（2）調(diào)整管道中心

用全站儀上十字絲和垂線之間相對(duì)位置，可確定管道中心線是否偏差。履帶起重機(jī)左右慢慢移動(dòng)，使管道中心線（垂線位置）和全站儀十字線位置重合，此時(shí)管道中心校正完畢。

（3）調(diào)整管道標(biāo)高

用水準(zhǔn)儀觀測(cè)，將管道調(diào)整到設(shè)計(jì)高程。在管道調(diào)節(jié)中，注意檢查管道承口和插口之間的間隙，盡量保持周?chē)g隙均勻；將管道調(diào)整到合適的位置后，即可進(jìn)行管道對(duì)接。

（4）管道對(duì)接安裝

管道對(duì)接采用內(nèi)拉的方法進(jìn)行，內(nèi)拉工具為專(zhuān)用的內(nèi)拉設(shè)備。在已安裝完成管道縫隙的中部，架設(shè)受力內(nèi)梁，受力內(nèi)梁初步就位后，先調(diào)整兩側(cè)絲桿上螺栓，使鋼管向外移動(dòng)；之后調(diào)整弧板進(jìn)入管道縫隙中，并貼緊受力一側(cè)PCCP內(nèi)壁混凝土端面；最后使弧板與PCCP內(nèi)壁弧面緊貼。

在待裝管道外部端口中心位置架設(shè)受力外梁，用連接桿件和內(nèi)拉裝置將兩梁連接。采用內(nèi)拉裝置進(jìn)行管道對(duì)接。

所有連接件連接完畢、檢查無(wú)誤后，逐漸通過(guò)扳手葫蘆，使連接桿件受力；由專(zhuān)人統(tǒng)一指揮，開(kāi)始進(jìn)行管道對(duì)接：①專(zhuān)人觀測(cè)拉力器讀數(shù)，保證兩側(cè)千斤頂頂拉力量大致平衡；②專(zhuān)人檢測(cè)管道對(duì)接縫隙，確保對(duì)接時(shí)兩側(cè)縫隙均勻；③縫隙接近設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用標(biāo)示尺寸的木質(zhì)塊控制管道間縫隙值，以滿足設(shè)計(jì)要求。

在張拉過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)橡膠圈滾動(dòng)不勻，停止對(duì)接，用手錘及專(zhuān)用工具敲打，然后再進(jìn)行對(duì)接；變形較大時(shí)，及時(shí)停止并退出管道，并檢查膠圈損壞情況，需要時(shí)調(diào)換膠圈，重新進(jìn)行安裝。對(duì)接完成后，校核調(diào)整管道標(biāo)高、中心線，以滿足要求。

（5）管道安裝控制指標(biāo)

安裝后管道各種控制指標(biāo)應(yīng)滿足以下要求：①管道軸線方向的偏差不大于20mm；②管道高程的偏差控制在±20mm范圍以?xún)?nèi)；③包括設(shè)計(jì)接頭偏轉(zhuǎn)和安裝偏差在內(nèi)，單個(gè)接頭處的總偏轉(zhuǎn)不得大于0.3°；④對(duì)于直線段，安裝間隙控制在 25+5mm、25-10mm范圍內(nèi)，當(dāng)管道基礎(chǔ)不均一時(shí)，最大允許內(nèi)部間隙為25mm。管道接頭設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)角時(shí)，接頭的最小間隙不小于10mm。

7.接頭打壓

管道對(duì)接完成后，連接打壓泵接頭和管道鋼制接頭，將另一側(cè)孔眼內(nèi)鋼制密封接頭拆除，即可進(jìn)行打壓。接頭打壓必須采用合格率定合格的加壓泵。

（1）第1次接頭打壓檢驗(yàn)

從接頭下部的進(jìn)水孔壓水，上部排氣孔排氣。排氣結(jié)束后（水成股均勻流出），采用鋼制密封接頭將孔眼密封。逐步加壓至0.25MPa，壓力穩(wěn)定5min后，再逐步加壓至設(shè)計(jì)要求的壓力，保壓5min不下降，即為合格。

（2）第2次接頭打壓檢驗(yàn)

每安裝3節(jié)PCCP后，對(duì)先前安裝的第1節(jié)管道接縫進(jìn)行第2次接頭打壓，檢驗(yàn)方法同第1次。

（3）第3次接頭打壓檢驗(yàn)

第3次接頭打壓檢驗(yàn)在管頂回填完成后進(jìn)行。試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)要求的工作壓力，保持5min壓力不下降，即為合格。

8.接頭灌漿

（1）外部接頭灌漿

外部接頭灌漿按下列方法進(jìn)行：

①在外部接口縫隙表面淋水沖洗，以確保縫隙表面潔凈并保持濕潤(rùn)。在接頭的外側(cè)裹一層寬度為250mm的強(qiáng)度適中的尼龍編織布袋，作為灌漿接頭的外膜。

②尼龍編織布袋兩側(cè)各用2條鋼帶（0.6mm×16mm）將其固定在PCCP表面，在最頂部留灌漿口，并確保灌漿通道凈寬不小于150mm。

③拌制水灰比為0.5，水泥砂漿為1∶2，水泥砂漿應(yīng)有較好的流動(dòng)性。將砂漿徐徐灌入縫隙內(nèi)，并保持其均勻、密實(shí)、無(wú)空隙。待砂漿灌滿接頭后，灌漿口上部用干硬砂漿填滿抹光。接頭處灌漿高度不小于30mm。

④縫隙頂部跨接鋼片位置，應(yīng)在接線完成后灌漿，并用干硬砂漿填滿抹光。

（2）管道內(nèi)部接縫封堵

在第3次打壓完成后，經(jīng)驗(yàn)收合格，即可進(jìn)行管道內(nèi)部接縫封堵。清掃管道內(nèi)接縫，確保接縫內(nèi)沒(méi)有異物和灰塵。灑水濕潤(rùn)，采用1∶2水泥砂漿填補(bǔ)縫隙，搗實(shí)抹平。

9.管溝回填

管溝回填采用分段進(jìn)行，分段長(zhǎng)度100～200m?；靥钭韵露线M(jìn)行，管基Ⅰ區(qū)—管身II區(qū)—管頂Ⅲ區(qū)和復(fù)耕Ⅴ區(qū)。

先采用篩網(wǎng)對(duì)回填土料按照粒徑要求篩分，然后均勻地輸送至管溝中。

回填壓實(shí)：將合格的回填料采用自卸汽車(chē)、裝載機(jī)等均勻散布到管道兩側(cè)，采用小型挖掘機(jī)配合人工對(duì)回填土進(jìn)行攤平，每層回填鋪厚度不大于300mm。碾壓采用自行式振動(dòng)碾和手扶式振動(dòng)碾，對(duì)距離管道外壁0.6m范圍內(nèi)使用手扶式振動(dòng)碾或振動(dòng)平板夯夯實(shí)，必要時(shí)人工夯實(shí)。

10.靜水壓試驗(yàn)

靜水壓試驗(yàn)包括實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，管線充水及靜水壓試驗(yàn)等。

（1）水壓試驗(yàn)原則及準(zhǔn)備

試驗(yàn)段的管道埋地空置時(shí)間不超過(guò)500d，管道水壓試驗(yàn)的分段長(zhǎng)度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，水泵、壓力機(jī)安裝在試驗(yàn)段下游的端部與管道軸線相垂直的支管上。

（2）管線充水

充水水源水質(zhì)為Ⅰ～Ⅲ類(lèi)，充水流量不大于0.5m3/s，以減少余留空氣量及水錘壓力。測(cè)試前，使管線保持充滿水狀態(tài)不少于24h。

（3）管線靜水壓試驗(yàn)

①必備條件：管道充水試驗(yàn)完成并滿足要求；打壓水源、水泵及發(fā)電機(jī)齊備；試驗(yàn)管段所有敞口已堵嚴(yán)，且沒(méi)有滲水現(xiàn)象。

②試驗(yàn)壓力：靜水試驗(yàn)壓力選擇按設(shè)計(jì)指定的試驗(yàn)壓力執(zhí)行。各段水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)滿足以下條件：不大于該試驗(yàn)段內(nèi)設(shè)計(jì)指定的試驗(yàn)壓力；不小于任一點(diǎn)管道實(shí)際工作壓力。

③水壓試驗(yàn)：試驗(yàn)時(shí)必須有承包人、監(jiān)理人和設(shè)計(jì)人員到場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)合檢查；冬期進(jìn)行管道水壓及閉水試驗(yàn)時(shí)，采取防凍措施；水壓試驗(yàn)過(guò)程中，后背支撐、管道兩端不得有人；試壓時(shí)，在加壓泵處安裝2個(gè)壓力表，以保證壓力讀數(shù)正確；水壓試驗(yàn)要逐步緩慢分級(jí)升壓（每級(jí)0.2MPa），每升一級(jí)后穩(wěn)壓不少于10min（為保持壓力，允許向管內(nèi)補(bǔ)水）；校驗(yàn)試驗(yàn)管段有無(wú)滲漏處，情況正常時(shí)方可繼續(xù)升壓；升壓至水壓試驗(yàn)的壓力值并穩(wěn)壓，保持恒壓2h，檢查接口、管身無(wú)破損及漏水現(xiàn)象，若不超過(guò)6.86m3/km·d時(shí)，管線合格。

（4）沖洗消毒

管線水壓試驗(yàn)后，對(duì)管道進(jìn)行沖洗消毒。

需連續(xù)沖洗，直至出水口處濁度、色度與入水口處沖洗濁度、色度相同為止。

采用含量不低于20mg/L氯離子濃度的清潔液浸泡24h，再次沖洗，直至水質(zhì)管理部門(mén)取樣化驗(yàn)合格為止

（作者單位：河南省水利第一工程局450000中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司230601）