提高大管徑PCCP管道腋角回填施工質(zhì)量的實(shí)踐探討

朱詩旭，李黃志，赫建國

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌），430071，武漢）

提高大管徑PCCP管道腋角回填施工質(zhì)量的實(shí)踐探討

朱詩旭，李黃志，赫建國

（鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌），430071，武漢）

針對(duì)管道胸線以下外弧面與槽底基面形成的腋角回填區(qū)施工質(zhì)量問題，分析了影響腋角回填質(zhì)量的因素，探討了在膨脹土地區(qū)PCCP管道腋角回填的施工技術(shù)要求，并進(jìn)行了應(yīng)用探討，取得了較好的工程效果，據(jù)此提出大管徑PCCP管道腋角回填的監(jiān)控重點(diǎn)。

鄂北地區(qū)水資源配置工程；PCCP管；腋角回填；施工質(zhì)量

一、工程概況

鄂北地區(qū)水資源配置工程孟樓—七方倒虹吸段全長約72km，工程造價(jià)約39億元，是目前亞洲最長的連續(xù)倒虹吸工程。該工程地處老河口市孟樓鎮(zhèn)和棗陽市七方鎮(zhèn)崗地之間，其間經(jīng)過襄州唐白河及夾河套低洼地帶。工程由3節(jié)DN3 800 mm的PCCP管（預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管）橫向并排同槽布置，采用引水自流的方式，利用丹江口水庫與王家沖水庫之間50 m落差水頭，推進(jìn)水源通過倒虹吸地區(qū)向下游輸水。PCCP管3管同槽埋設(shè)（溝槽底寬18.4 m，管間凈距1.5 m，兩側(cè)管外寬度均為0.8 m）時(shí)，管道胸線以下外弧面與槽底基面形成的腋角回填區(qū)容易產(chǎn)生質(zhì)量問題，造成管道安裝后出現(xiàn)管道沉降變形，并會(huì)產(chǎn)生跑冒漏滴現(xiàn)象。由于該段線路長、管道工作壓力大，大管徑PCCP管道腋下空間狹窄，無法使用機(jī)械作業(yè)夯實(shí)，對(duì)此鄂北局經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，提出了一系列應(yīng)對(duì)措施，有效地控制了PCCP管道腋角回填施工質(zhì)量。

二、地質(zhì)條件

孟樓—七方倒虹吸段位于膨脹土分布區(qū)，倒虹吸沿線土層主要為弱膨脹土，管道腋角回填區(qū)采用開挖料（弱膨脹土）回填。

三、影響腋角回填質(zhì)量因素

1.回填料

膨脹土具有脹縮性、裂隙性和超固團(tuán)性。脹縮性是膨脹土內(nèi)在因素，裂隙性是影響膨脹土力學(xué)性能的關(guān)鍵，超固結(jié)性起促進(jìn)因素。如加上水的作用，遇水膨脹軟化、失水收縮開裂的反復(fù)脹縮變形，土的強(qiáng)度將大幅度下降，會(huì)造成管道不均勻沉降、管道接頭變形等危害。

2.回填作業(yè)區(qū)

管道的腋下空間越往管道底部，狹窄部位就越大（見圖1），使用機(jī)具夯實(shí)就越不方便，回填質(zhì)量波動(dòng)較大，為滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求，須經(jīng)多次重復(fù)夯實(shí)后，回填壓實(shí)度才能達(dá)到≥90%以上,嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)回填質(zhì)量和回填進(jìn)度。

3.回填機(jī)具

①平板振動(dòng)器：夯實(shí)力度不足，夯實(shí)質(zhì)量差，不易操作，且不能進(jìn)入腋下回填區(qū)。

②立式夯：夯實(shí)面不平整，不易操作，設(shè)備易出現(xiàn)故障。

③雙輪震動(dòng)碾：夯實(shí)面平整，易操作，腋下回填區(qū)作業(yè)容易碰損管壁。

④油動(dòng)平板夯：設(shè)備較小，可貼緊腋下部位作業(yè)且不會(huì)碰損管道，但工作效率低。

圖1 管道腋角回填區(qū)域

4.施工人員

人工搗實(shí)施工應(yīng)兩邊對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行，用角鐵錐、木槌等工具在腋下空間狹窄區(qū)域反復(fù)搗夯。由于勞務(wù)人員質(zhì)量意識(shí)差，施工單位質(zhì)檢員監(jiān)管不到位，初期腋角回填質(zhì)量波動(dòng)大。

5.回填工法

經(jīng)碾壓試驗(yàn)及擊實(shí)試驗(yàn)，確定了理論上最優(yōu)含水率、土料虛鋪及壓實(shí)厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度等碾壓參數(shù)。但由于實(shí)際開挖、回填土方量過大，棄土場(chǎng)回填料易遭長時(shí)間暴曬，易出現(xiàn)土料中的水分蒸發(fā)，導(dǎo)致回填土塊變硬、達(dá)不到最優(yōu)含水率的情況。

6.天氣影響

鄂北崗地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年降雨分布不均,局域性強(qiáng)降雨（俗稱砣子雨）時(shí)有發(fā)生。來勢(shì)快、雨量大的“砣子雨”會(huì)造成回填面積水、帶走腋角回填砂、淘刷管底砂墊層等危害。

四、應(yīng)對(duì)措施

1.組織措施

針對(duì)回填料（弱膨脹土）和鄂北崗地天氣的特性，項(xiàng)目法人提出PCCP管道安裝要遵循 “四個(gè)100 m”進(jìn)行快速安裝，即基礎(chǔ)開挖100 m，保護(hù)層開挖100 m，管道安裝100 m，土方回填100 m。將深基坑施工始終控制在400 m范圍內(nèi)，這樣一是有效解決了線性工程戰(zhàn)線長、人力設(shè)備投入大、工序銜接不暢等常見問題；二是土方的快挖快填，能有效保證回填土料的實(shí)際參數(shù)與理論計(jì)算的參數(shù)差距不大；三是克服了移動(dòng)作業(yè)面現(xiàn)場(chǎng)管理程序不清、管理人員職責(zé)不明、安全防護(hù)不配套等問題，工程形象面貌好，有利于文明工地、安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的創(chuàng)建工作。

2.保障措施

針對(duì)腋角回填難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、質(zhì)量人為因素干擾較大的情況，設(shè)計(jì)部門出于保險(xiǎn)起見，提高保險(xiǎn)系數(shù)。在管基計(jì)算支撐角90°已滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范的情況下，將設(shè)計(jì)支撐角增加到120°，即腋角回填中粗砂回填按中心角120°范圍鋪設(shè)，原狀土在腋角范圍內(nèi)對(duì)腋角中粗砂進(jìn)行加固。為腋角回填質(zhì)量留有一定富余度。

3.優(yōu)化方案

針對(duì)管道腋角回填對(duì)于穩(wěn)定管道的作用及原狀土（弱膨脹土）失水變硬不易搗實(shí)的情況，施工單位采用全線超挖1cm，用中粗砂鋪2cm墊層及腋角回填。經(jīng)材料物理性能分析，在相同外界環(huán)境條件下，同一種原材料分子之間的活動(dòng)比較頻繁，回填料易結(jié)合且結(jié)合后比較緊密，物理特性也較為顯著。因此理論上腋角部位與墊層結(jié)合緊密，整體效果好，有利于對(duì)PCCP管道的支撐。

4.優(yōu)化工法

針對(duì)各種回填機(jī)具的優(yōu)點(diǎn)及腋下作業(yè)的局限性，施工單位采用了以多種機(jī)具配合回填為主，人工搗實(shí)為輔的回填方法，腋下部位夯實(shí)工具工作區(qū)域示意如圖2。

圖2 管道腋下部位夯實(shí)工具工作區(qū)域示意

5.過程控制

①針對(duì)實(shí)際回填料因水分蒸發(fā)，達(dá)不到最優(yōu)含水率的情況，選擇多種土料進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，綜合得出回填土料虛鋪25 cm，輕型壓實(shí)設(shè)備碾壓4遍，激振力13.5 kN，行走速度為1.8 km/h的回填參數(shù)。

②腋角回填方案及工法進(jìn)行優(yōu)化后，施工單位技術(shù)部門及時(shí)進(jìn)行了技術(shù)交底、班前交底和現(xiàn)場(chǎng)交底。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，質(zhì)檢員有了技術(shù)指導(dǎo)，班組長增強(qiáng)了責(zé)任意識(shí)，工人掌握了施工要點(diǎn)。

③在施工過程中，嚴(yán)格落實(shí)“三檢制”。施工單位質(zhì)量部門按照回填料每層都要進(jìn)行壓實(shí)度環(huán)刀試驗(yàn)的要求，安排專人配合自檢工作，并將PCCP管道腋角回填壓實(shí)度一次檢測(cè)合格率納入質(zhì)量考核目標(biāo)。

④監(jiān)理單位在開展監(jiān)理工作時(shí)，落實(shí)工序報(bào)驗(yàn)制，回填面未驗(yàn)收嚴(yán)禁進(jìn)行下一層土方填筑。做到上道工序未驗(yàn)收不擅自進(jìn)入下道工序施工。

6.制度措施

項(xiàng)目法人制定了現(xiàn)場(chǎng)巡視管理辦法，旨在隨時(shí)掌握工程動(dòng)態(tài)，及時(shí)糾正違規(guī)質(zhì)量行為，利用第三方檢測(cè)單位追溯實(shí)體質(zhì)量，按照“四不放過”的原則督促參建各方主體履行質(zhì)量責(zé)任。

五、效果分析

1.質(zhì)量得到保障

通過采取以上應(yīng)對(duì)措施，回填質(zhì)量得到了有效控制，腋角回填一次檢測(cè)合格率不斷提高，加快了施工進(jìn)度。

2.節(jié)約資源投入

回填機(jī)具的合理運(yùn)用，減少了報(bào)損維修量；移動(dòng)作業(yè)面的“人機(jī)料法環(huán)”固定，減少了因質(zhì)量問題而返工、設(shè)備不足、工序銜接不暢的情況。

3.增強(qiáng)應(yīng)對(duì)能力

通過對(duì)腋角回填質(zhì)量影響分析，各參建單位采取相應(yīng)措施，將質(zhì)量波動(dòng)降到最低，共同協(xié)作能力進(jìn)一步增強(qiáng)。

4.積累豐富經(jīng)驗(yàn)

對(duì)PCCP管道腋角回填施工質(zhì)量的應(yīng)用研究不但對(duì)腋角回填區(qū)“人機(jī)料法環(huán)”進(jìn)行了強(qiáng)化，同時(shí)也找準(zhǔn)了管道溝槽Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ回填區(qū)的監(jiān)控重點(diǎn)。

六、結(jié) 語

綜上，對(duì)大管徑PCCP管道腋角回填施工中出現(xiàn)的問題，提出了一系列應(yīng)對(duì)措施，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)試行，獲得了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，找準(zhǔn)了大管徑PCCP管道回填施工質(zhì)量監(jiān)控重點(diǎn)，達(dá)到有效控制大管徑PCCP管道腋角回填施工質(zhì)量的目的，為后續(xù)PCCP管道安裝提供依據(jù)，為工程又快又好實(shí)施提供保障。

[1]顧青林.南水北調(diào)配套工程PCCP管道腋角砂變更方案淺議[J].河南水利與南水北調(diào)，2016（3）.

[2]預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道技術(shù)規(guī)范（SL 702—2015）[S].2015.

Practices and discussion on improving construction quality for backfill of axillary angle of large diameter PCCP

Zhu Shixu,Li Huangzhi,He Jian’guo

Regarding quality problems with axillary angle of backfilling area formed by outer surface below chest and bottom of the channel base,factors that have influences on quality of backfilling are evaluated.Technical requirements for backfilling of axillary angle in expansive soil area are discussed.Its application has achieved good result that helps to propose monitoring focus during backfilling of axillary angle of large diameter PCCP.

Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province;Prestressed Concrete Cylinder Pipe;backfill of axillary angle;construction quality

TV512

B

1000-1123（2017）22-0049-02

2017-10-11

朱詩旭，工程師。

責(zé)任編輯 韋鳳年