PCCP管道安装工程施工与质量控制

2018-12-20崔江伟

小水电 2018年6期

王川，崔江伟

(中国水电基础局有限公司，天津市301700)

1 PCCP管道性能及特点

吉林省某引水工程埋设了PCCP管道，其内径3 m，标准管节长5 m。PCCP管道是钢筒与混凝土外侧缠绕预应力钢丝，再喷水泥砂浆作为保护层的管道。管道承口、插口采用加厚钢板与钢筒焊在一起，并预留放置橡胶圈的插口凹槽和光滑承口的接头，属于混凝土、钢板、高强钢丝和外喷水泥砂浆的组合复合结构体，具有高强度、不透水的整体特点。管道能够承受内外压较高，接头密封性好、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等。PCCP管道是引水工程最佳的选择，并具有适用范围广、安装方便、运行寿命长、管理费用低等优点。

2 PCCP管道施工工艺流程

管道沟槽地面测量放线 →土石地层开挖→需要时排水→砂石基础填筑→PCCP管就位吊装安装→PCCP管道→两管接缝压水试验→管道内外部接缝注浆→土料回填→最后水压试验→竣工清理。

3 PCCP管道安装的施工技术要求

3.1 管道安装结构

引水工程埋设管道有钢管和PCCP管，PCCP管道成本比较低、施工效率高，工程质量容易控制，管道有效使用期长(见图1)。

图1PCCP管道埋设断面示意

3.2 管道槽开挖

沟槽开挖前，测量开挖平面位置、管道轴线距离、水平标高等控制开挖标志。沟槽开挖要从上至下分层分段依次进行，每层开挖高度2～3 m。开挖时，预留好稳定边坡坡度，当开挖高程达到管底部位以上20～30 cm时，采用人工开挖，避免管基础扰动或超挖。

沟槽开挖若遇地下水时，在开挖边坡底部设置排水沟，及时布置排水设备有效降低地下水位，以保证基础面处于无水状态。

3.3 管道基础处理

当管道基础承载力小于管道及上部覆土的承受力时，需要对基础进行置换处理，回填碎石料进行回填处理；为防止碎石对管道有破坏，应在碎石面与管道下部之间回填一些中粗砂。碎石料采取分层回填，并分层压实，经取样试验必须满足密实度的要求，然后在其上铺设中粗砂垫层；中粗砂垫层也应压实，方可进行管道安装。

3.4 管道安装施工

3.4.1 安装前应做好的准备

根据施工控制网的详细控制点高程、平面测量结果进行安装前的准备，以保证管道安装轴线和标高的有效控制。

需要安装的管道节应彻底清理管道内的异物，以便保证管道内部干净；在管件接头搭接前保持承、插口的清洁，不得在管道内放置任何物品。

3.4.2 就位与偏差控制

管道沟开挖验收合格后才能吊管放入沟槽部位。管道放入沟槽前，必须逐节检查管道周边和承、插口有无破损状况，并清理干净；如有飞边毛刺应处理，以防划伤橡胶圈。

下管时，无论使用任何吊装设备安装管道，都应该防止在安装槽内多次搬运或移动管道。当管道吊入沟槽后，必须保证在悬吊时进行移动和管节的对接；不得在管道沟槽底部拖拉、牵引管道，也不得使用挖掘机斗槽撞击或移动管道。

安装管道过程中，为防止承、插口碰撞接触，应将准备安装的管节缓慢而平稳地移动。当管道口已经接触时，应使插口端与承口端处于平行状况，并使两管节周边间隙接近相同，以便准备插入安装。按设计要求测量控制点并仔细校测管道的轴线平面位置和标高，同时做好各工序相关记录。

3.4.3 密封橡胶圈的安装

橡胶圈安装前，认真清洗管道的承、插口胶圈放入沟面，再对承口沟面涂刷符合要求的食品级植物类润滑油。橡胶圈在放入插口沟槽之前，必须将橡胶圈涂满润滑油，方可将其放入插口沟槽内。密封圈使用下放专业工具，并沿管道插口的周边移动来调整胶圈状况，使得胶圈必须拉伸均匀，不得存在扭曲、错位、翻转等各种问题；然后再涂刷润滑油在橡胶圈上，并达到均匀。

3.4.4 管节间对接、校正

在管道移动到已装好管道的承口100～200 mm时，采用方木支垫在两管节之间，防止管道承、插口碰撞破坏。

首节管道安装：用吊车将首节准备安装的管道吊至测量应放设计位置，将管道吊起按照设计标准调整标高和坡度，把测量高程的塔尺垂直在管节上部最高位置。

管道中心调整：用经纬仪的十字丝与垂线之间相对位置，以确定管道轴中心线是否存在偏差。利用吊车微吊起调整管道左右轴线位置，使管道中心线和经纬仪十字线位置重合在一起，这时首节中心校正完毕。

管道标高调整：用精准水准仪观测，通过吊车起降首节管将管道调整到设计规定高程，并使用专用设备、工具将垫层料对管道腋角部位填捣密实，以稳固管件。

管道对接时，保证插口端与承口端保持平行，达到四周管缝间隙基本一致。管道对接前，用上述调整管道中心和高程的措施把准备安装的管道调整到设计要求位置，然后才能进行管道插入对接。管道对接采用内拉法，让新安装管节徐徐平行的移动，直至满足规定的管道安装间隙要求为止。

直线段管道轴向安装最小间隙10 mm，转角管道接头轴向最小安装间隙5 mm，轴向最大安装间隙25 mm。

为保证安装的坡度、高程，根据情况安装4节后，用全站仪复测管道，记录管道的复测资料，以确保管道的安装质量，并预测下次管道的校正值。

管道安装和支撑稳定后，对接头要进行注水、打压。

3.4.5 管道密封胶圈之间打压检验

(1)管道密封胶圈之间第一次打压检验

新装管道安装结束后，立即进行第一次打压，以检验管道之间的密封性。如果存在压力下降的情况，对打压仪器、试验机管连接情况进行仔细检查，查出压力下降的原因；对于密封圈已被损坏的情况，要抽出管件，替换密封圈，再重复管道安装的全部过程。当确认管道承、插口的密封圈沟槽存在问题，也要抽出管件，按规定对有问题的部位进行处理，重新进行接缝打压试验作业，最终达到试验完全合格。

(2)管道密封胶圈之间第二次打压检验

每当安装3节管道后，要对先前安装的第三节前管道接头进行第二次接缝打压，检验方法与第一次相同。如不合格重装后再打压试验，直至合格为止。

(3)管道密封胶圈之间第三次打压检验

管道安装后，第三次管道接缝打压检验在管道顶已经回填完成后方可实施。对不满足要求部位，采用专门的有效处理方法进行补救。

(4)打压试验完毕密封打压嘴。

3.5 管道缝处理

3.5.1 管外缝包带及灌注砂浆

为保护外露的接头部位承、插口钢构件不受腐蚀，需要在管道接头外侧进行水泥砂浆保护。接头包带、水泥砂浆的施工方法为：在接头缝外侧首先包1层宽度为200 mm左右的接口外包带，作为灌注水泥砂浆的外模；但需事先将外模材料的两侧边折回后制作成孔道，用钢带穿入外模后包好和裹紧，只在最上面留出灌注水泥砂浆进口。灌注1∶2～1∶2.5的水泥砂浆时，要求水泥砂浆必须有良好的流动性，以达到其均匀、密实、无空隙，水泥砂浆强度一般情况下不小于20 MPa。

当水泥砂浆灌满接头缝后，灌注砂浆口上部用干硬水泥砂浆填满抹光、养护。

接缝灌注砂浆所用包带要有足够的强度，以防破裂或发生较大的变形鼓胀；管道有防腐要求时，接头灌浆处理应按设计要求进行防腐处理。

3.5.2 管内勾缝

管道安装后的内部接头缝间隙使用水泥砂浆勾缝，以便管道内部表面光滑平整。水泥砂浆的配合比一般按1份水泥∶2～2.5份砂进行配制。砂骨料必须为清洁的中、细砂，勾缝后水泥砂浆表面采取养护措施。

管道内部接头缝应在管道回填后变形基本稳定的适当时间及时进行砂浆勾缝。在勾缝进行前，必须清除接缝内的各种杂物，用水冲洗或刷洗，以便达到接头表面清洁、湿润。

3.6 土方回填

管道外部的土方回填也是引水管道安全运行的重要一环，特别是管道沟槽底部至管道半径水平部位的范围内，这部分土方回填必须密实，以保证管道埋设后的稳定。土方回填压实要分层铺土、压实，在压实后需要取样进行压实度检测，满足设计要求或以后不可产生自然沉降为标准。

管道周边土方填筑料不得含有坚硬的石料，以防破坏管体。对管道周边1 m范围内，在压实时不得使用大型压实设备，可采用振动冲击夯和手扶式小型振动碾碾压到规定的压实度。

4 PCCP管道安装过程的质量控制

4.1 吊装PCCP管质量控制

管道吊装施工前，提前测量管道需要安装的准确位置、高程和坡度。管道卸入沟槽后，在安装区的沟槽处放置横架，用全站仪按此段的设计中心、设计高程和坡度，同时放点在型钢上，然后用粉线联接两点，作为安装用的基准线；用钢圈尺、线坠等工具测量管道的中心、高程和坡度；若偏差大于规定值时，通过调整垫层来调整管道，不允许在管底打楔木垫高管道。

4.2 安装密封橡胶圈

橡胶圈外观应光滑平整，不得有裂缝、破损、气孔、重皮等缺陷，橡胶圈采用整圈模压，不允许有接头。

安装橡胶圈要采取如下措施：在管道承口内侧和插口外部凹槽接触部位进行清理，以及橡胶圈周边清理干净；在管道承口内侧和橡胶圈涂擦合格的润滑油，并检查涂抹是否均匀；保证橡胶圈在凹槽内均匀受力、不存在翻转扭曲状态，同时达到橡胶圈已在插口的沟槽内；当气温降至0 ℃时，仍需要进行管道安装作业，必须调整或改变橡胶制作材料，达到在低温条件下作业能保证工程质量；或者对橡胶圈采取措施使其不至于变硬。