預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術分析

鄭 齊

（廣州市高速公路有限公司，廣東 廣州 510555）

0 引言

目前的預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術研究主要是根據(jù)預應力鋼筒混凝土管管材配備信息進行管道安裝位置的分析，根據(jù)不同的管道特性，加強對管材的質(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，進而確保管道的疏水通道處于安全的狀態(tài)中[1]。但在實際施工過程中，由于施工所需時間較短，施工進度需相應加快，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，導致工期延長，且在管材的選取過程中存在一定的偏差，導致最終安裝的管道抗?jié)B漏性能較差[2]。這是體外預應力加固法安裝施工技術存在的問題。對此，本文創(chuàng)新性地推出預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術，重點在內(nèi)部加固施工方面進行了創(chuàng)新。

1 預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工初始階段

1.1 預應力鋼筒混凝土管的選取

本文所選用的預應力鋼筒混凝土管內(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。加強對管材接頭處鋼環(huán)的橢圓度管理，由于符合標準的鋼環(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)量不符合檢測標準，則將管材退回，記錄相應的數(shù)據(jù)信息，加強對管材區(qū)域的數(shù)據(jù)管理，并設置相應的預應力鋼筒混凝土管（見圖1）。

圖1 預應力鋼筒混凝土管結構示意圖

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的抗?jié)B漏性能，對施工溝槽進行挖掘操作。溝槽挖掘初始階段需按照相應的挖掘標準進行施工，并對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件及作業(yè)區(qū)域進行提前規(guī)劃。選用適宜的挖掘裝置，同時結合經(jīng)緯儀、水準儀實現(xiàn)對溝槽開挖的測量。選用GPRS裝置實時監(jiān)測挖掘信息。通過適當調(diào)整溝槽施工邊坡的選取距離，按照不同的土壤性質(zhì)以及溝槽深度進行相應的施工方案選擇，同時對土體內(nèi)部含水量進行記錄，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，采取機械挖掘為主、人工挖掘為輔的方式。

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構，先用吊帶裝置將懸吊設備固定在支梁結構中。在管道垂直上方設置相應的鋼梁，鋼梁的總體長度為10m，梁體兩側固定在混凝土基層中，同時選用柔性較強的材料包裹裸露在外的管道區(qū)域，保護管道的安全。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，挖掘管道外側的溝槽區(qū)域，同時對挖掘區(qū)域進行記錄，加強對挖掘區(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。為縮減無關因素對管道位置獲取的影響，適當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，當產(chǎn)生管道線路問題時，及時進行管道搶修操作，避免對管道的損壞。

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

2 預應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，應與管道中心軸呈垂直方向。管道接口處不應存在缺損現(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。連接預應力鋼筒混凝土管的接口與中心裝備，時刻調(diào)節(jié)外側膠圈的壓縮比例，所構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。當管材套上膠圈后，選用螺絲刀在膠圈管材接口處正反各轉兩圈，同時調(diào)整膠圈位置，避免膠圈歪曲。

（4）實現(xiàn)管道承接后，進行管道外側灌縫于管道內(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 實驗與研究

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

本次工程設計相應的實驗環(huán)境數(shù)據(jù)，將混凝土內(nèi)部數(shù)據(jù)調(diào)整至最佳，對管道的滲漏率進行檢驗。在回填工作完成后進行管道內(nèi)部強度施壓以及滲漏率分析。施壓過程中管道端口的推力為1900kN，為確保實驗安全，試壓管道承載力按照2150kN進行施工設計，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，完成實驗環(huán)境的基礎設置后進行實驗操作，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，確保實驗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，但不移動中心設備。

（2）當實驗管道內(nèi)部的壓力集體上升至1.10MPa后，分析管道尾部的試壓時間，若無異常現(xiàn)象產(chǎn)生，則關閉管道外部的閥門，并分段進行滲漏率的檢驗。

（3）在檢驗滲漏率的過程中，為確保中心裝備不會因管道兩側壓力過大而產(chǎn)生位移現(xiàn)象，需嚴格掌控鋼筒隔板兩側的壓力數(shù)值，確保管道兩側壓力差值處于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，獲取滲漏率實驗對比結果（見表1、表2）。

表1 體外預應力加固施工技術安裝管道滲漏率實驗結果

表2 預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術滲漏率實驗結果

根據(jù)表1、表2可知，當實驗時間為0.5h時，預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術所安裝管道的滲漏率為5%，遠低于傳統(tǒng)技術安裝管道滲漏率32%。當實驗時間為1.0h時，預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術所安裝管道的滲漏率為4%，傳統(tǒng)技術安裝的管道滲漏率為33%。

造成此種差異的主要原因是預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術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。

4 結束語

綜上所述，預應力鋼筒混凝土管管道安裝施工技術之所以效果顯著，是因為在管道安裝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，采取相應安全防護裝置，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。