高地下水位含流沙地质条件下PCCP管道施工技术

2020-06-30

四川水利 2020年3期

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

PCCP管道施工工序主要包括沟槽开挖、施工降水、管道安装、沟槽回填、管道接头打压及接缝处理等内容。现场实际施工过程中，需根据不同施工部位的不同地质条件针对性地采取措施。影响PCCP管道安装的重要因素为地下水位的埋深与粉细砂层的高程。粉细砂层埋深在槽底往上0.5m以内时，采用简易木板桩防护，在木板桩的保护下进行开挖施工；粉细砂层埋深较大且高于槽底高程，采用井点降水的施工方法。根据不同情况下的施工措施，方可保证开挖过程中施工安全，确保管道顺利安装完成。

1 工艺流程

施工工艺流程见图1。

2 操作要点

2.1 沟槽开挖及施工降水

在高地下水位地质条件下，管道沟槽基面一般处于地下水位以下，且PCCP管道沟槽挖深一般较深，开挖时采用分层开挖的方法，即将沟槽分三层开挖，边坡按设计边坡1∶1放坡。利用液压反铲分三层开挖土方：第一层先开挖地下水位以上的干土，利用装载机转运集中堆放，供沟槽回填使用；第二层开挖剩余地下水位以下的土方，并用装载机转运至20m以外，避免湿土浸泡沟槽边坡；第三层采用人工配合小型反铲开挖预留的30cm保护层，直至开挖至设计高程。

图1 PCCP管道安装工艺流程

液压反铲在开挖沟槽第二层土方的同时沿沟槽底两侧各开挖一条宽0.5m、深0.4m的倒梯形排水沟，并根据渗水情况，每30m～50m布置一集水坑，集水坑内安装一台4kW潜水污水泵，沟槽出现积水后及时采用潜水污水泵抽排。具体结构如图2所示。

图2 沟槽开挖断面

对于开挖揭穿粉细砂层段开挖，用上述开挖方法施工时，一旦出现大量涌水且抽排水过程中将大量粉细砂带走后容易形成管涌，导致上部沟槽壁土方悬空，边坡出现安全隐患。为确保工程安全、进度及质量，根据地质普探资料及现场实际情况，对不同埋深和厚度的粉细砂层面段开挖施工制定了如下施工方案。

方案1：粉细砂层埋深在槽底往上0.5m以内时，采用简易木板桩防护，在木板桩的保护下进行底层保护层开挖，即在施工至距离预留保护层时进行木板桩施工，木板桩施工方法为沿沟槽两侧排水沟外边沿打入钢管桩，桩间距1.0m，在桩外侧用竹架板或木板摆放1.0m高，紧贴竹架板外侧堆码碎石装土工布袋，土工布袋宽50cm，堆码至竹架板2/3高，碎石装土工布袋主要起到反滤作用，防止渗水带走细沙形成管涌现象，这样能保持坡脚稳固，不出现空洞，继而保证边坡沟槽壁土方稳定，避免出现塌方。木板桩施工完成后再进行底部沟槽清理，沟槽清理完成后立即开挖集水坑并进行排水，从而减少沙土在排水失重后的垮塌，确保边坡稳定。沟槽两侧不准堆土，挖出的土方均用装载机转运至离沟槽20m以外，减轻沟槽上部荷载。

方案2：当粉细砂层埋深较大且高于槽底高程时，从沟槽上开口线边缘打深水井进行降水，降水井井深需低于槽底高程10m左右，以确保降水效果，降水井间距按20m～30m控制，间距根据现场地质条件情况实时调整，井内材质采用波纹管打眼，外裹土工布，井点布置在沟槽开挖线外侧1m以外位置，每个降水井内配备1台QY型潜水泵(Q=40m3/h，H=30m，功率7.5kW)，并在开挖前7d先行抽水，在降水完成且排水一周以后开始进行沟槽开挖。

2.2 管道安装

管道安装根据不同施工部位的入槽深度及管件重量选用合适的吊装机械。

2.2.1 PCCP管道清口、润滑

在管道安装前必须保持承插口清洁，对管道承插口上的异物或毛刺等均清除干净，并保持承插口光滑。对起包的漆皮予以清除，必要时采用铲刀和砂布进行剔除和打磨，打磨后补涂防腐漆。然后对承插口工作面涂刷食品级植物类润滑油(脂)，严禁使用石油类或对密封橡胶圈性能有损害的润滑油(脂)。

2.2.2 橡胶圈安装

在安装前先对橡胶圈进行外观质量检查，表面不应有气孔、裂缝、重皮、平面扭曲、杂质及有碍使用和影响密封效果的缺陷。

橡胶圈在套入插口环凹槽之前，涂刷食品级植物类润滑油(脂)，或在装有润滑油的专用容器内浸过；套入插口环凹槽后，用钢棒插入橡胶圈下绕转一周，使橡胶圈均匀地箍在插口环凹槽内，且无扭曲、翻转现象；在安装好的胶圈外表面再次涂刷一层润滑油(脂)。当必须在低于0℃气温下进行管道安装时，应采取能够防止橡胶圈变硬的措施，如在热水中浸泡使其升温等措施。

2.2.3 PCCP管就位

管道就位时，用长2m～3m、校正平直的角钢，量出角钢中心位置并作好标记，在角钢中心挂一只线锤，将50cm水平尺放在角铁上，调整角钢，使水平尺气泡居中(此时线锤的位置就是管中心线)。测量技术人员用经纬仪根据轴线控制桩与线锤的相对位置，指挥安装工人校正管道轴线。在管道两侧用千斤顶，慢慢顶压管道侧面，使线锤位置与控制轴线位置重合。此方法校正后，管道控制在范围内，以确保PCCP管就位精度。

2.2.4 PCCP管对接安装

PCCP管对接时应使插口端与承口端保持平行，并使圆周间隙大致相等，以准确就位。然后履带吊或龙门吊不断调整“被装管”中心轴线，并以内拉方式，使“被装管”徐徐平行移动，撤除承插口间的垫木，最后对接成功达到设计要求。当采用履带吊安装时，让“被装管”尾部略高于插入端，对准轴线后，缓慢移动使“被装管”向“已装管”靠近，至对接成功。对接时应注意观察橡胶圈，一旦发现橡胶圈有异常挤压现象，应立即停止对接，并检查橡胶圈是否完好，找出问题，调整后重新安装。整个对接过程必须保证接口清洁，严禁砂土及其他异物进入。

对接采用“内拉法”，即在已安装完成后的管道内下部，架设受力斜梁(垂直长度略大于管道内径)，在被安装管道外端口架设横梁，用钢丝绳和手拉葫芦将两梁连接，通过手拉葫芦，将被安装管道拉至安装位置。对接靠内拉和履带吊或龙门吊移动同步进行，逐渐将被安装管道与已安装完成管道顶压对接在一起。

PCCP管安装偏差：管道安装间隙控制在5mm～25mm范围内，管道安装水平轴线允许偏差30mm，管道高程允许偏差±30mm。

2.2.5 管道固定

PCCP管就位后根据测量控制，进行细微调整，就位准确后，即可进行管道的稳固。为使安装到位的PCCP管不发生横向移位，对管道底部的两侧采用人工进行中粗砂回填，并将两侧用捣实设备夯实。

2.2.6 首次接头打压

管道每成功安装一节，就立即对该节进行第一次接口打压试验，以确保工程质量。打压试验压力为管道设计压力的1.5倍。试压采用手提式打压泵，管道连接后将试压嘴固定在管道插口的试压孔上，连接试压泵，将压力升至试验压力，恒压2min，无压力降则合格。管道安装时应注意将打压试验用的试压孔置于90°和270°位置，打压时从下部的试压孔压水，从上部试压孔排气，排气结束并试压合格后，取下试压嘴，在试压孔上拧上密封螺栓并拧紧。

试压技术人员会同现场监理做好接头试压记录，如发现不能稳压或管接头漏水、渗漏时，应马上拔出管节，找出原因，重新安装，并再次打压检验直到合格为止。

2.2.7 二次接头打压

当首次接头打压合格后，继续进行后续管道的安装。每安装3节PCCP管后，对之前安装的第1节管道接头进行第二次接头打压试验，试压方法同首次接头试压方法一致。

2.2.8 外部接缝灌浆

为保护外露的承插口钢构件不受腐蚀，将承插口接头外侧采用灌浆保护。在外部接口缝隙表面淋水冲洗，以确保缝隙洁净并保持湿润。在接头的外侧裹一层宽度不小于200mm的强度适中的包袋，作为灌浆接头的外膜。事先将外模材料的两边折回后缝制成孔道，用钢丝穿入后裹好、扎紧。包袋固定在PCCP承插口两侧表面，在最顶部留灌浆口，并确保灌浆通道净宽不小于150mm。然后将水泥砂浆徐徐灌入缝隙内，并保持其均匀、密实、无空隙，水泥砂浆应有较好的流动性。待水泥砂浆灌满接头后，灌浆口上部用干硬砂浆填满抹光。接头处灌浆高度不小于30mm。对有外防腐要求的PCCP管，灌封砂浆固化后应涂刷防腐涂料。