南水北调PCCP接缝渗水综合处理措施探析

2015-04-04李留军艾孝玲王银山

河南水利与南水北调 2015年23期

□周睿□李留军□艾孝玲□王银山

（1许昌方圆勘测设计有限公司；2许昌水利建筑工程有限公司；3许昌市南水北调中线配套工程建设领导小组办公室）

1 工程概况

1.1 基本情况

许昌市南水北调配套工程17号口门供水工程施工五标段位于许昌县境内，自许昌收费站北至许昌市第二水厂分水口，全长10.23km，管材为PCCP。其中主管线长7.18km（桩号40+500～47+265），管径为 DN2000；二水厂长支线 3.05km（桩号E0+000～E3+050）管径为DN11200。共有各类建筑物28座，其中穿清潩河倒虹吸1座，穿许扶铁路顶管1座，穿郑武高速铁路箱涵1座，穿公路顶管6座，分别为京港澳高速匝道、311国道、新兴路、107国道、学院路，现地管理房2座。工程开完工时间为2012年6月至2015年4月。

1.2 静水压试验

按照工程施工及验收规范要求和批准的静水压试验方案，该施工标段于2015年6月开始进行静水压试验，向管道内补水过程中，压力无明显提升，对沿线管道及阀井进行排查时发现京港澳高速匝道西侧，原顶管工作坑处出现一冒水点。排查人员立即通知项目经理等相关管理人员到现场进行查验，初步判断是PCCP管道接头漏水，随即将情况上报监理机构及建管局。

1.3 渗水点位置

渗水点位于穿越京港澳高速匝道顶管进口（匝道西侧10 m，郑武高铁东35m，许昌收费站北侧50m绿化带内），该顶管长60m（桩号G0+076.403～G0+136.403），混凝土套管管径DN2600，内穿DN2000钢管，套管与钢管用自密实混凝土填充，顶管上游为G0+048.202镇墩和G0+073.902镇墩，两镇墩之间安装两根PCCP管道，纵坡1：10，渗水位置在第2根PCCP管道与下游镇墩包封钢管承插口接缝处（桩号G0+071.102）。

1.4 施工过程

2014年4月28日完成京港澳高速连接路钢管安装；2014年5月12日完成该段PCCP管道安装，2014年6月20日完成该段混凝土浇筑，2014年5月5日完成G0+048.202镇墩与G0+073.902镇墩之间两根PCCP管道安装。

文章结合河南省南水北调受水区许昌17号分水口门供水配套工程施工第五标段工作实践，就PCCP管道接缝渗水原因、处理方案、综合处理措施等谈一些认识，以期对于类似问题处理起到启发和借鉴意义。

2 原因分析

建管局接到报告后，及时向省建管局和质量监督机构进行汇报，组织设计、监理、施工及管道生产厂家等参建单位并邀请专家召开咨询会，对接缝渗水问题原因及处理方案进行了咨询。市南水北调办公室和质量监督机构派代表列席了会议。

与会专家通过查勘现场，查阅施工资料，听取各参建单位情况介绍，认真讨论后对渗水原因作出分析：两个镇墩之间距离（中到中）为25.50m，两端镇墩包封钢管，中间2节标准PCCP管道长12m，管材材质不同，基础约束不同；PCCP管道基础为粉质粘土，包封钢管的基础为钢筋混凝土。管道充水后可能造成基础不均匀沉降，导致管道接缝拉、压变形，造成渗水。

3 处理方案

3.1 更换管道法

从外部对渗水部位进行大开挖，将两节PCCP破除后拔出，用3节钢管（上游焊接、下游焊接、中间合拢）替换，与上下游混凝土镇墩包封钢管焊接成一个整体，最后进行回填，恢复原状。该方案受该处外部环境制约因素多且工期长、投资大。

3.2 内衬钢板法

内衬钢板施工时，根据管道内径的大小，将钢板加工成能进入管道的管片，运入破坏部位，拼装完成后，支撑到位，两端与承插口钢环焊接，形成一个封闭的体系，最后进行接触灌浆。该方案工艺复杂、投资大、工期长。

3.3 综合处理法

对漏水点处两镇墩间敷设的两节PCCP管道的3个节口进行焊接处理，焊缝完成后，疏通打压孔道，对3条接口打压孔道满灌水溶性聚氨酯，最后对渗水点处两镇墩间管道以下至原状土层之间的管基回填区域进行灌浆加固。该方案受外部环境制约因素少、投资小、工期短。

与会人员讨论后一致同意采用第三种处理方案，并建议对镇墩、穿越公路顶管及渗水管段加强观测、记录，发现问题及时处置，同时为保证施工安全，在渗水管段处理过程中，应关闭上下游控制阀门，并不得在相邻管段进行静水压试验或可能影响处理的其他相关作业，设置安全警示标志，确保工程、人员安全。

4 处理措施

根据专家咨询会议意见，施工单位编制了具体处理措施，经监理机构审批后实施，实施过程中监理人员应加强旁站监理、巡视检查和跟踪检测。具体措施为：

4.1 对漏水点处两镇墩间敷设的两节PCCP管道的3个节口进行焊接处理，焊缝不得夹塞钢板等垫片施焊。焊缝高度、宽度同钢管和PCCP插口钢板等厚，焊缝检测按相关规范执行。当接缝宽度不能满足焊缝宽度和焊接操作要求时，可适当少量切除管道内衬混凝土护壁。

焊接过程中，严格控制焊接材料和施焊工艺，确保安全作业和工程质量。焊接完成后，按照《压力钢管制造安装及验收规范》（DL5017）的规定，委托符合检测资质的检测单位对焊缝进行外观检查和无损探伤，检测结果显示焊接质量合格。

4.2 焊缝完成并检测合格后，在PCCP接头钢板的打压孔道位置，按上下、左右对称钻4个注浆孔，利用高压灌浆机对3条接口打压孔道满灌水溶性聚氨酯。当聚氨酯浆液遇到承插口中的水分会迅速分散、乳化、膨胀、固结，这样固结的弹性体填充空腔，将水流完全地封堵在PCCP管道之外，以达到止水堵漏的目的。

注浆完成后，用给水管道专用环保防腐漆对焊缝进行防腐。防腐完成后，用比原管道内壁砂浆高一个强度等级的砂浆对接头处进行内衬，保证表面平顺。

4.3 对渗漏点处两镇墩间管道以下至原状土层之间的管基回填区域使用P.O42.5普通硅酸盐进行灌浆加固。

灌浆施工工艺流程：选择灌浆设备、成孔、花管制作安放、灌浆、清洗。根据设计孔位在灌浆范围内准确定位，采用人工成孔方式，灌浆成孔孔径为21mm或25mm，花管的配置由孔深决定，成孔后灌浆花管下入至孔底，将孔口管封闭。

灌浆材料为1︰1的纯水泥浆，水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，灌浆压力控制在0.01～0.20MPa之间，当灌浆量小于0.40 L/min求时终止注浆，每组灌浆孔对称进行。如不需要连续施工，注浆完成后务必及时清洗浆泵、管路等。

5 处理结果

5.1 质量保证措施

焊缝质量应符合《压力钢管制造安装及验收规范》（DL5017）的规定；严禁使用无产品合格证和材质证明书的原材料；管道接口内衬材料应符合生活饮用水卫生标准（GB5749-85）的规定；焊接施工人员应持证上岗进行作业施焊；灌浆布孔数量、间距、倾角、深度和灌注压力等按照有关规范执行，灌浆过程中，不得造成管道移动。

5.2 安全保证措施

进入施工现场的人员必须穿戴好劳保用品；加强用电管理，送、拉焊机电源闸刀时应配戴绝缘手套；焊机带电的裸露部分和转动部分必须设有安全罩；施工用氧气、乙炔、油漆等应分类存放，并保持一定距离；施工人员要佩戴手套进行作业，预防施工过程中机械损伤；现场要做到安全用电，非电气专业人员不等自行动用电气设施、设备；确保风机运转正常，保证管道内正常通风。