鄭 齊

（廣州市高速公路有限公司，廣東 廣州 510555）

0 引言

目前的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)研究主要是根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管材配備信息進(jìn)行管道安裝位置的分析，根據(jù)不同的管道特性，加強(qiáng)對管材的質(zhì)量管理，獲取高質(zhì)量的管材數(shù)據(jù)，提升管材的防滲漏能力，加大管芯與混凝土的接觸面積，進(jìn)而確保管道的疏水通道處于安全的狀態(tài)中[1]。但在實(shí)際施工過程中，由于施工所需時間較短，施工進(jìn)度需相應(yīng)加快，需要長距離挖掘溝槽及管道施工，由于溝槽無法及時得到回填，導(dǎo)致工期延長，且在管材的選取過程中存在一定的偏差，導(dǎo)致最終安裝的管道抗?jié)B漏性能較差[2]。這是體外預(yù)應(yīng)力加固法安裝施工技術(shù)存在的問題。對此，本文創(chuàng)新性地推出預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)，重點(diǎn)在內(nèi)部加固施工方面進(jìn)行了創(chuàng)新。

1 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工初始階段

1.1 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的選取

本文所選用的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管內(nèi)部直徑為2800mm，管外直徑為3284mm，管道內(nèi)部鑲嵌鋼筒，鋼筒壁厚度為2mm。在獲取管材后，檢驗(yàn)管材長度、試壓信息、管內(nèi)外平滑程度、是否存在殘缺現(xiàn)象以及混凝土與鋼筒之間有無裂隙等情況。加強(qiáng)對管材接頭處鋼環(huán)的橢圓度管理，由于符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼環(huán)在多次吊裝后仍會產(chǎn)生失圓問題[3]，為此，配置扇形靠尺檢測管材的鋼環(huán)橢圓度數(shù)據(jù)，若管材的質(zhì)量不符合檢測標(biāo)準(zhǔn)，則將管材退回，記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，加強(qiáng)對管材區(qū)域的數(shù)據(jù)管理，并設(shè)置相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（見圖1）。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 管道安裝施工中的溝槽挖掘

完成管材選取后，為確保安裝后的管道具有較強(qiáng)的抗?jié)B漏性能，對施工溝槽進(jìn)行挖掘操作。溝槽挖掘初始階段需按照相應(yīng)的挖掘標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，并對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件及作業(yè)區(qū)域進(jìn)行提前規(guī)劃。選用適宜的挖掘裝置，同時結(jié)合經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀實(shí)現(xiàn)對溝槽開挖的測量。選用GPRS裝置實(shí)時監(jiān)測挖掘信息。通過適當(dāng)調(diào)整溝槽施工邊坡的選取距離，按照不同的土壤性質(zhì)以及溝槽深度進(jìn)行相應(yīng)的施工方案選擇，同時對土體內(nèi)部含水量進(jìn)行記錄，分析不同含水量對溝槽挖掘的影響。在現(xiàn)場施工不便利、土層下方障礙物較多的情況下采用人工挖掘的方式，在管道管徑較大、土體數(shù)量較多、施工較為便利的情況下采用機(jī)械挖掘的方式。由于本文選用的挖掘土層深度較大，施工便利程度較高，采取機(jī)械挖掘?yàn)橹?、人工挖掘?yàn)檩o的方式。

由于溝槽挖掘具有不穩(wěn)定性，在挖掘前需掌控管道的位置、走向與埋藏深度，避免產(chǎn)生盲目挖掘現(xiàn)象，采用一定的加固措施，避免管道下垂。在溝槽挖掘的過程中有效調(diào)節(jié)溝槽的挖掘距離，避免溝槽與管道的碰撞，提升挖掘的穩(wěn)定性。

1.3 管道安裝位置分析

在分析管道安裝位置過程中，應(yīng)以需要安裝的管道為中心挖掘管道邊線2m以內(nèi)的溝槽，同時配合相應(yīng)的挖掘模式調(diào)整挖掘的速率，直至施工所需的管道路線全部裸露。選用懸吊的方式加固管道線路，懸吊材料選用鋼簡支梁結(jié)構(gòu)，先用吊帶裝置將懸吊設(shè)備固定在支梁結(jié)構(gòu)中。在管道垂直上方設(shè)置相應(yīng)的鋼梁，鋼梁的總體長度為10m，梁體兩側(cè)固定在混凝土基層中，同時選用柔性較強(qiáng)的材料包裹裸露在外的管道區(qū)域，保護(hù)管道的安全。選用倒鏈與吊帶吊起管道，并將管道固定在鋼梁上方，避免管道下沉發(fā)生形變。在完成鋼梁固定后，挖掘管道外側(cè)的溝槽區(qū)域，同時對挖掘區(qū)域進(jìn)行記錄，加強(qiáng)對挖掘區(qū)域的管理，調(diào)節(jié)管道的挖掘位置，分析適宜的挖掘角度。為縮減無關(guān)因素對管道位置獲取的影響，適當(dāng)減少溝槽的挖掘坡度比例，同時全程監(jiān)測管道的位置移動現(xiàn)象。配置搶修裝置，當(dāng)產(chǎn)生管道線路問題時，及時進(jìn)行管道搶修操作，避免對管道的損壞。

在施工過程中盡量避免重型機(jī)械的停留，防止重型機(jī)械對管道的重壓。在施工區(qū)域與管道交叉位置選用加高土層的方式，并鋪設(shè)相應(yīng)的鋼板，減少機(jī)械對管道的壓力。穿越河段區(qū)域管道結(jié)合位置根據(jù)管道的具體長度進(jìn)行分析，同時設(shè)置泵坑，將污水集中排至泵坑中，避免管道內(nèi)部水體回滲。按照基礎(chǔ)管道埋藏位置判斷安裝的管道位置，實(shí)現(xiàn)管道安裝位置分析操作。

2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工

（1）在下管之前檢測管材首段的方向，應(yīng)與管道中心軸呈垂直方向。管道接口處不應(yīng)存在缺損現(xiàn)象，同時確保安裝的管材內(nèi)部無空鼓、開裂、剝落等現(xiàn)象。

（2）根據(jù)管道接口處的鋼環(huán)工作面判斷管材安裝的尺檢程度，同時調(diào)整安裝中的管道安裝外徑，選用卡尺測量管道接口處的橢圓度，并按照端口傾斜程度分析管道安裝的具體位置，避免接口處的管道內(nèi)徑超出上限值。連接預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的接口與中心裝備，時刻調(diào)節(jié)外側(cè)膠圈的壓縮比例，所構(gòu)建接口的大樣示意圖見圖2所示。

圖2 接口大樣示意圖

（3）檢驗(yàn)管道外部膠圈是否處于正常狀態(tài)中，同時利用清洗裝置清潔膠圈部位，清潔管材接口與插口空隙處。當(dāng)管材套上膠圈后，選用螺絲刀在膠圈管材接口處正反各轉(zhuǎn)兩圈，同時調(diào)整膠圈位置，避免膠圈歪曲。

（4）實(shí)現(xiàn)管道承接后，進(jìn)行管道外側(cè)灌縫于管道內(nèi)部抹縫操作。選擇穿有鐵絲的纖維布外膜環(huán)繞固定管材接頭處，同時按1∶3調(diào)配水泥砂漿，將調(diào)配后的材料灌入管道中，觀察其是否處于自由流下狀態(tài)，選用竹制板材拍打均勻，管道內(nèi)部利用石棉水泥抹平內(nèi)縫。

3 實(shí)驗(yàn)與研究

體外預(yù)應(yīng)力加固法通常應(yīng)用在圓形結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固施工中。例如：貯水池、筒倉、管道等。采用傳統(tǒng)施工技術(shù)，主要是以鋼絞線對PCCP斷絲管施加體外預(yù)應(yīng)力。在施工過程中，需要嚴(yán)格控制好間距，將螺旋纏繞在管道外表面，從而起到張拉、錨固的作用，并能夠?qū)荏w施加一定的預(yù)應(yīng)力,該施工技術(shù)可以主動補(bǔ)償斷絲所造成的預(yù)應(yīng)力損失,而且不需要停水及排空即可進(jìn)行施工。主要是在埋深淺段以及地表無重要建筑物條件下進(jìn)行施工。但這種傳統(tǒng)施工技術(shù)無法應(yīng)用到長距離PCCP的補(bǔ)強(qiáng)加固工程中，而且施工成本相對較高。同時，體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)完成后會存在鋼絞線、張拉錨固端防腐問題。這些問題會導(dǎo)致閥門、檢查井等附屬連接處無法均勻布設(shè)，滲漏率比本次工程施工技術(shù)高，并對管底墊層處理工作帶來非常大的影響。

本次工程設(shè)計相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境數(shù)據(jù)，將混凝土內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)整至最佳，對管道的滲漏率進(jìn)行檢驗(yàn)。在回填工作完成后進(jìn)行管道內(nèi)部強(qiáng)度施壓以及滲漏率分析。施壓過程中管道端口的推力為1900kN，為確保實(shí)驗(yàn)安全，試壓管道承載力按照2150kN進(jìn)行施工設(shè)計，且每段管道試壓的長度在800m以內(nèi)，管道末端在完成試壓操作后將采用原始混凝土作為試壓后背，完成實(shí)驗(yàn)環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)置后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，其步驟如下：

（1）向管道中注入水，在加壓的同時打開管道外部閥門。自動排出管道內(nèi)的氣體，確保實(shí)驗(yàn)管道的水壓處于相同的水平，若管道內(nèi)部產(chǎn)生升壓現(xiàn)象，則將試壓各段的壓力及時調(diào)整至相同的高度，但不移動中心設(shè)備。

（2）當(dāng)實(shí)驗(yàn)管道內(nèi)部的壓力集體上升至1.10MPa后，分析管道尾部的試壓時間，若無異?，F(xiàn)象產(chǎn)生，則關(guān)閉管道外部的閥門，并分段進(jìn)行滲漏率的檢驗(yàn)。

（3）在檢驗(yàn)滲漏率的過程中，為確保中心裝備不會因管道兩側(cè)壓力過大而產(chǎn)生位移現(xiàn)象，需嚴(yán)格掌控鋼筒隔板兩側(cè)的壓力數(shù)值，確保管道兩側(cè)壓力差值處于0.2MPa以內(nèi)[5]。

（4）在完成滲漏率檢測后，將全部中心裝備的外側(cè)閥門打開，調(diào)整其內(nèi)部壓力后疏通內(nèi)部水體，并釋放壓力。當(dāng)壓力降至0時，打開管道尾部的閥門，疏通內(nèi)部水體，抽出中心裝備中的水用潛水泵，調(diào)節(jié)施工坡度，完善角度收集操作。圖3為坡度圓示意圖。

圖3 坡度圓示意圖

（5）管道內(nèi)部排水完成后，從中心裝備的操作孔中將內(nèi)部鋼筒隔離板切除，同時焊接內(nèi)部注水管道。

根據(jù)上述操作，獲取滲漏率實(shí)驗(yàn)對比結(jié)果（見表1、表2）。

表1 體外預(yù)應(yīng)力加固施工技術(shù)安裝管道滲漏率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)滲漏率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1、表2可知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)時間為0.5h時，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)所安裝管道的滲漏率為5%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)技術(shù)安裝管道滲漏率32%。當(dāng)實(shí)驗(yàn)時間為1.0h時，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)所安裝管道的滲漏率為4%，傳統(tǒng)技術(shù)安裝的管道滲漏率為33%。

造成此種差異的主要原因是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)在管道安裝過程中注重對溝槽的回填操作，調(diào)整溝槽內(nèi)部的混凝土分布情況，并根據(jù)管材性質(zhì)選擇管道安裝位置，在確保施工安全的前提下提高施工效率，有效避免管道滲漏現(xiàn)象的產(chǎn)生，抗?jié)B漏能力較強(qiáng)。

4 結(jié)束語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術(shù)之所以效果顯著，是因?yàn)樵诠艿腊惭b過程中及時回填了溝槽區(qū)域，避免因管道內(nèi)部溝渠積水造成管道滲漏問題，采取相應(yīng)安全防護(hù)裝置，提升安裝過程的安全。避免大量降水造成的排水困難問題，確保管道內(nèi)部水體的流通，解決管道線路系統(tǒng)施壓階段管道固定的現(xiàn)象，減少施工時長，提高施工速率。