高地下水位含流沙地質(zhì)條件下PCCP管道施工技術(shù)

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

PCCP管道施工工序主要包括溝槽開(kāi)挖、施工降水、管道安裝、溝槽回填、管道接頭打壓及接縫處理等內(nèi)容?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中，需根據(jù)不同施工部位的不同地質(zhì)條件針對(duì)性地采取措施。影響PCCP管道安裝的重要因素為地下水位的埋深與粉細(xì)砂層的高程。粉細(xì)砂層埋深在槽底往上0.5m以內(nèi)時(shí)，采用簡(jiǎn)易木板樁防護(hù)，在木板樁的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖施工；粉細(xì)砂層埋深較大且高于槽底高程，采用井點(diǎn)降水的施工方法。根據(jù)不同情況下的施工措施，方可保證開(kāi)挖過(guò)程中施工安全，確保管道順利安裝完成。

1 工藝流程

施工工藝流程見(jiàn)圖1。

2 操作要點(diǎn)

2.1 溝槽開(kāi)挖及施工降水

在高地下水位地質(zhì)條件下，管道溝槽基面一般處于地下水位以下，且PCCP管道溝槽挖深一般較深，開(kāi)挖時(shí)采用分層開(kāi)挖的方法，即將溝槽分三層開(kāi)挖，邊坡按設(shè)計(jì)邊坡1∶1放坡。利用液壓反鏟分三層開(kāi)挖土方：第一層先開(kāi)挖地下水位以上的干土，利用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)集中堆放，供溝槽回填使用；第二層開(kāi)挖剩余地下水位以下的土方，并用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至20m以外，避免濕土浸泡溝槽邊坡；第三層采用人工配合小型反鏟開(kāi)挖預(yù)留的30cm保護(hù)層，直至開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程。

圖1 PCCP管道安裝工藝流程

液壓反鏟在開(kāi)挖溝槽第二層土方的同時(shí)沿溝槽底兩側(cè)各開(kāi)挖一條寬0.5m、深0.4m的倒梯形排水溝，并根據(jù)滲水情況，每30m～50m布置一集水坑，集水坑內(nèi)安裝一臺(tái)4kW潛水污水泵，溝槽出現(xiàn)積水后及時(shí)采用潛水污水泵抽排。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 溝槽開(kāi)挖斷面

對(duì)于開(kāi)挖揭穿粉細(xì)砂層段開(kāi)挖，用上述開(kāi)挖方法施工時(shí)，一旦出現(xiàn)大量涌水且抽排水過(guò)程中將大量粉細(xì)砂帶走后容易形成管涌，導(dǎo)致上部溝槽壁土方懸空，邊坡出現(xiàn)安全隱患。為確保工程安全、進(jìn)度及質(zhì)量，根據(jù)地質(zhì)普探資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)不同埋深和厚度的粉細(xì)砂層面段開(kāi)挖施工制定了如下施工方案。

方案1：粉細(xì)砂層埋深在槽底往上0.5m以內(nèi)時(shí)，采用簡(jiǎn)易木板樁防護(hù)，在木板樁的保護(hù)下進(jìn)行底層保護(hù)層開(kāi)挖，即在施工至距離預(yù)留保護(hù)層時(shí)進(jìn)行木板樁施工，木板樁施工方法為沿溝槽兩側(cè)排水溝外邊沿打入鋼管樁，樁間距1.0m，在樁外側(cè)用竹架板或木板擺放1.0m高，緊貼竹架板外側(cè)堆碼碎石裝土工布袋，土工布袋寬50cm，堆碼至竹架板2/3高，碎石裝土工布袋主要起到反濾作用，防止?jié)B水帶走細(xì)沙形成管涌現(xiàn)象，這樣能保持坡腳穩(wěn)固，不出現(xiàn)空洞，繼而保證邊坡溝槽壁土方穩(wěn)定，避免出現(xiàn)塌方。木板樁施工完成后再進(jìn)行底部溝槽清理，溝槽清理完成后立即開(kāi)挖集水坑并進(jìn)行排水，從而減少沙土在排水失重后的垮塌，確保邊坡穩(wěn)定。溝槽兩側(cè)不準(zhǔn)堆土，挖出的土方均用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至離溝槽20m以外，減輕溝槽上部荷載。

方案2：當(dāng)粉細(xì)砂層埋深較大且高于槽底高程時(shí)，從溝槽上開(kāi)口線邊緣打深水井進(jìn)行降水，降水井井深需低于槽底高程10m左右，以確保降水效果，降水井間距按20m～30m控制，間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件情況實(shí)時(shí)調(diào)整，井內(nèi)材質(zhì)采用波紋管打眼，外裹土工布，井點(diǎn)布置在溝槽開(kāi)挖線外側(cè)1m以外位置，每個(gè)降水井內(nèi)配備1臺(tái)QY型潛水泵(Q=40m3/h，H=30m，功率7.5kW)，并在開(kāi)挖前7d先行抽水，在降水完成且排水一周以后開(kāi)始進(jìn)行溝槽開(kāi)挖。

2.2 管道安裝

管道安裝根據(jù)不同施工部位的入槽深度及管件重量選用合適的吊裝機(jī)械。

2.2.1 PCCP管道清口、潤(rùn)滑

在管道安裝前必須保持承插口清潔，對(duì)管道承插口上的異物或毛刺等均清除干凈，并保持承插口光滑。對(duì)起包的漆皮予以清除，必要時(shí)采用鏟刀和砂布進(jìn)行剔除和打磨，打磨后補(bǔ)涂防腐漆。然后對(duì)承插口工作面涂刷食品級(jí)植物類潤(rùn)滑油(脂)，嚴(yán)禁使用石油類或?qū)γ芊庀鹉z圈性能有損害的潤(rùn)滑油(脂)。

2.2.2 橡膠圈安裝

在安裝前先對(duì)橡膠圈進(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)植物類潤(rùn)滑油(脂)，或在裝有潤(rùn)滑油的專用容器內(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，使橡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(脂)。當(dāng)必須在低于0℃氣溫下進(jìn)行管道安裝時(shí)，應(yīng)采取能夠防止橡膠圈變硬的措施，如在熱水中浸泡使其升溫等措施。

2.2.3 PCCP管就位

管道就位時(shí)，用長(zhǎng)2m～3m、校正平直的角鋼，量出角鋼中心位置并作好標(biāo)記，在角鋼中心掛一只線錘，將50cm水平尺放在角鐵上，調(diào)整角鋼，使水平尺氣泡居中(此時(shí)線錘的位置就是管中心線)。測(cè)量技術(shù)人員用經(jīng)緯儀根據(jù)軸線控制樁與線錘的相對(duì)位置，指揮安裝工人校正管道軸線。在管道兩側(cè)用千斤頂，慢慢頂壓管道側(cè)面，使線錘位置與控制軸線位置重合。此方法校正后，管道控制在范圍內(nèi)，以確保PCCP管就位精度。

2.2.4 PCCP管對(duì)接安裝

PCCP管對(duì)接時(shí)應(yīng)使插口端與承口端保持平行，并使圓周間隙大致相等，以準(zhǔn)確就位。然后履帶吊或龍門吊不斷調(diào)整“被裝管”中心軸線，并以內(nèi)拉方式，使“被裝管”徐徐平行移動(dòng)，撤除承插口間的墊木，最后對(duì)接成功達(dá)到設(shè)計(jì)要求。當(dāng)采用履帶吊安裝時(shí)，讓“被裝管”尾部略高于插入端，對(duì)準(zhǔn)軸線后，緩慢移動(dòng)使“被裝管”向“已裝管”靠近，至對(duì)接成功。對(duì)接時(shí)應(yīng)注意觀察橡膠圈，一旦發(fā)現(xiàn)橡膠圈有異常擠壓現(xiàn)象，應(yīng)立即停止對(duì)接，并檢查橡膠圈是否完好，找出問(wèn)題，調(diào)整后重新安裝。整個(gè)對(duì)接過(guò)程必須保證接口清潔，嚴(yán)禁砂土及其他異物進(jìn)入。

對(duì)接采用“內(nèi)拉法”，即在已安裝完成后的管道內(nèi)下部，架設(shè)受力斜梁(垂直長(zhǎng)度略大于管道內(nèi)徑)，在被安裝管道外端口架設(shè)橫梁，用鋼絲繩和手拉葫蘆將兩梁連接，通過(guò)手拉葫蘆，將被安裝管道拉至安裝位置。對(duì)接靠?jī)?nèi)拉和履帶吊或龍門吊移動(dòng)同步進(jìn)行，逐漸將被安裝管道與已安裝完成管道頂壓對(duì)接在一起。

PCCP管安裝偏差：管道安裝間隙控制在5mm～25mm范圍內(nèi)，管道安裝水平軸線允許偏差30mm，管道高程允許偏差±30mm。

2.2.5 管道固定

PCCP管就位后根據(jù)測(cè)量控制，進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，就位準(zhǔn)確后，即可進(jìn)行管道的穩(wěn)固。為使安裝到位的PCCP管不發(fā)生橫向移位，對(duì)管道底部的兩側(cè)采用人工進(jìn)行中粗砂回填，并將兩側(cè)用搗實(shí)設(shè)備夯實(shí)。

2.2.6 首次接頭打壓

管道每成功安裝一節(jié)，就立即對(duì)該節(jié)進(jìn)行第一次接口打壓試驗(yàn)，以確保工程質(zhì)量。打壓試驗(yàn)壓力為管道設(shè)計(jì)壓力的1.5倍。試壓采用手提式打壓泵，管道連接后將試壓嘴固定在管道插口的試壓孔上，連接試壓泵，將壓力升至試驗(yàn)壓力，恒壓2min，無(wú)壓力降則合格。管道安裝時(shí)應(yīng)注意將打壓試驗(yàn)用的試壓孔置于90°和270°位置，打壓時(shí)從下部的試壓孔壓水，從上部試壓孔排氣，排氣結(jié)束并試壓合格后，取下試壓嘴，在試壓孔上擰上密封螺栓并擰緊。

試壓技術(shù)人員會(huì)同現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理做好接頭試壓記錄，如發(fā)現(xiàn)不能穩(wěn)壓或管接頭漏水、滲漏時(shí)，應(yīng)馬上拔出管節(jié)，找出原因，重新安裝，并再次打壓檢驗(yàn)直到合格為止。

2.2.7 二次接頭打壓

當(dāng)首次接頭打壓合格后，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)管道的安裝。每安裝3節(jié)PCCP管后，對(duì)之前安裝的第1節(jié)管道接頭進(jìn)行第二次接頭打壓試驗(yàn)，試壓方法同首次接頭試壓方法一致。

2.2.8 外部接縫灌漿

為保護(hù)外露的承插口鋼構(gòu)件不受腐蝕，將承插口接頭外側(cè)采用灌漿保護(hù)。在外部接口縫隙表面淋水沖洗，以確?？p隙潔凈并保持濕潤(rùn)。在接頭的外側(cè)裹一層寬度不小于200mm的強(qiáng)度適中的包袋，作為灌漿接頭的外膜。事先將外模材料的兩邊折回后縫制成孔道，用鋼絲穿入后裹好、扎緊。包袋固定在PCCP承插口兩側(cè)表面，在最頂部留灌漿口，并確保灌漿通道凈寬不小于150mm。然后將水泥砂漿徐徐灌入縫隙內(nèi)，并保持其均勻、密實(shí)、無(wú)空隙，水泥砂漿應(yīng)有較好的流動(dòng)性。待水泥砂漿灌滿接頭后，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。對(duì)有外防腐要求的PCCP管，灌封砂漿固化后應(yīng)涂刷防腐涂料。

2.3 溝槽回填

經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格的管道應(yīng)及時(shí)進(jìn)行溝槽回填，防止因地下水導(dǎo)致管道漂浮。每個(gè)工作面配備1臺(tái)長(zhǎng)臂反鏟進(jìn)行回填送土作業(yè)?；靥顣r(shí)管線兩側(cè)應(yīng)分層回填，同時(shí)填高，注意避免使管道軸線位移。分層夯實(shí)時(shí)每層回填的松土厚度不得大于200mm，回填各區(qū)域壓實(shí)度按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。每層回填夯實(shí)后由試驗(yàn)人員進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)。

從管底基礎(chǔ)部位開(kāi)始到管頂以上500mm范圍內(nèi)，采用人工回填或輕型壓實(shí)工具；管頂500mm以上部位采用機(jī)械從管道軸線兩側(cè)同時(shí)夯實(shí)；耕植土回填時(shí)采用裝載機(jī)進(jìn)行回填整平，不得壓實(shí)。

2.4 第三次接頭打壓

管道回填后對(duì)所有管道接頭進(jìn)行第三次接頭打壓試驗(yàn)，試壓方法同首次接頭試壓方法一致。

2.5 內(nèi)部管縫封堵

在第三次接頭打壓完成并驗(yàn)收后，即可進(jìn)行管道內(nèi)部管縫封堵。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)，采用水泥砂漿塞填縫隙，搗實(shí)抹平。

3 總結(jié)

本文普遍適用于高地下水位含流沙地質(zhì)條件下PCCP管道及其他類似溝槽開(kāi)挖、基坑開(kāi)挖、管道安裝等施工。高地下水位含流沙地質(zhì)條件下PCCP管道施工的重難點(diǎn)就在于管道溝槽開(kāi)挖過(guò)程中的施工降水與邊坡穩(wěn)固。利用本文闡述的技術(shù)方法及施工方案，再結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)PCCP管道現(xiàn)場(chǎng)施工具備良好的借鑒作用。