PCCP管道安裝工程施工與質(zhì)量控制

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

吉林省某引水工程埋設(shè)了PCCP管道，其內(nèi)徑3 m，標準管節(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、高強鋼絲和外噴水泥砂漿的組合復(fù)合結(jié)構(gòu)體，具有高強度、不透水的整體特點。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、運行壽命長、管理費用低等優(yōu)點。

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→管道內(nèi)外部接縫注漿→土料回填→最后水壓試驗→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、水平標高等控制開挖標志。溝槽開挖要從上至下分層分段依次進行，每層開挖高度2～3 m。開挖時，預(yù)留好穩(wěn)定邊坡坡度，當開挖高程達到管底部位以上20～30 cm時，采用人工開挖，避免管基礎(chǔ)擾動或超挖。

溝槽開挖若遇地下水時，在開挖邊坡底部設(shè)置排水溝，及時布置排水設(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

當管道基礎(chǔ)承載力小于管道及上部覆土的承受力時，需要對基礎(chǔ)進行置換處理，回填碎石料進行回填處理；為防止碎石對管道有破壞，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，經(jīng)取樣試驗必須滿足密實度的要求，然后在其上鋪設(shè)中粗砂墊層；中粗砂墊層也應(yīng)壓實，方可進行管道安裝。

3.4 管道安裝施工

3.4.1 安裝前應(yīng)做好的準備

根據(jù)施工控制網(wǎng)的詳細控制點高程、平面測量結(jié)果進行安裝前的準備，以保證管道安裝軸線和標高的有效控制。

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，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)多次搬運或移動管道。當管道吊入溝槽后，必須保證在懸吊時進行移動和管節(jié)的對接；不得在管道溝槽底部拖拉、牽引管道，也不得使用挖掘機斗槽撞擊或移動管道。

安裝管道過程中，為防止承、插口碰撞接觸，應(yīng)將準備安裝的管節(jié)緩慢而平穩(wěn)地移動。當管道口已經(jīng)接觸時，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，以便準備插入安裝。按設(shè)計要求測量控制點并仔細校測管道的軸線平面位置和標高，同時做好各工序相關(guān)記錄。

3.4.3 密封橡膠圈的安裝

橡膠圈安裝前，認真清洗管道的承、插口膠圈放入溝面，再對承口溝面涂刷符合要求的食品級植物類潤滑油。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、錯位、翻轉(zhuǎn)等各種問題；然后再涂刷潤滑油在橡膠圈上，并達到均勻。

3.4.4 管節(jié)間對接、校正

在管道移動到已裝好管道的承口100～200 mm時，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)準備安裝的管道吊至測量應(yīng)放設(shè)計位置，將管道吊起按照設(shè)計標準調(diào)整標高和坡度，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，這時首節(jié)中心校正完畢。

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

管道對接時，保證插口端與承口端保持平行，達到四周管縫間隙基本一致。管道對接前，用上述調(diào)整管道中心和高程的措施把準備安裝的管道調(diào)整到設(shè)計要求位置，然后才能進行管道插入對接。管道對接采用內(nèi)拉法，讓新安裝管節(jié)徐徐平行的移動，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，對接頭要進行注水、打壓。

3.4.5 管道密封膠圈之間打壓檢驗

(1)管道密封膠圈之間第一次打壓檢驗

新裝管道安裝結(jié)束后，立即進行第一次打壓，以檢驗管道之間的密封性。如果存在壓力下降的情況，對打壓儀器、試驗機管連接情況進行仔細檢查，查出壓力下降的原因；對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。當確認管道承、插口的密封圈溝槽存在問題，也要抽出管件，按規(guī)定對有問題的部位進行處理，重新進行接縫打壓試驗作業(yè)，最終達到試驗完全合格。

(2)管道密封膠圈之間第二次打壓檢驗

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

(3)管道密封膠圈之間第三次打壓檢驗

管道安裝后，第三次管道接縫打壓檢驗在管道頂已經(jīng)回填完成后方可實施。對不滿足要求部位，采用專門的有效處理方法進行補救。

(4)打壓試驗完畢密封打壓嘴。

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)進行水泥砂漿保護。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口。灌注1∶2～1∶2.5的水泥砂漿時，要求水泥砂漿必須有良好的流動性，以達到其均勻、密實、無空隙，水泥砂漿強度一般情況下不小于20 MPa。

當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。

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

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份砂進行配制。砂骨料必須為清潔的中、細砂，勾縫后水泥砂漿表面采取養(yǎng)護措施。

管道內(nèi)部接頭縫應(yīng)在管道回填后變形基本穩(wěn)定的適當時間及時進行砂漿勾縫。在勾縫進行前，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，以保證管道埋設(shè)后的穩(wěn)定。土方回填壓實要分層鋪土、壓實，在壓實后需要取樣進行壓實度檢測，滿足設(shè)計要求或以后不可產(chǎn)生自然沉降為標準。

管道周邊土方填筑料不得含有堅硬的石料，以防破壞管體。對管道周邊1 m范圍內(nèi)，在壓實時不得使用大型壓實設(shè)備，可采用振動沖擊夯和手扶式小型振動碾碾壓到規(guī)定的壓實度。

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)計中心、設(shè)計高程和坡度，同時放點在型鋼上，然后用粉線聯(lián)接兩點，作為安裝用的基準線；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，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)，同時達到橡膠圈已在插口的溝槽內(nèi)；當氣溫降至0 ℃時，仍需要進行管道安裝作業(yè)，必須調(diào)整或改變橡膠制作材料，達到在低溫條件下作業(yè)能保證工程質(zhì)量；或者對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，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。管道安裝時間隙控制在規(guī)定要求范圍內(nèi)。當在安裝進行或安裝作業(yè)結(jié)束時，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，再認真復(fù)核橡膠圈，以便重新安裝符合標準。

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)符合試驗要求。回填料厚度、碾壓遍數(shù)等回填參數(shù)要經(jīng)過試驗取得的結(jié)果實施，確保管道周邊回填料的碾壓密實度。

5 結(jié) 語

PCCP管道引水工程是國內(nèi)積極推廣的技術(shù)項目，通過對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工藝的施工技術(shù)措施和施工質(zhì)量控制要點，以保障PCCP管道安裝后能夠發(fā)揮有效的作用，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定運行的目的。