水利工程中PCCP管道安装工程施工与质量控制

张芳芝

（青海省民和县水利局，青海 海东 810800）

0 引言

虽然中国的水资源总量大，但是人口众多，南北地区分布不均，导致人均水资源拥有量相对贫乏。为了保证国民经济的可持续发展，以及人民对于生活质量提高的实际需要，目前全国各地正在建设比如“南水北调”工程，及一些准备立项建设的输水或者调水的工程。水利工程中关键的部分就是管道工程，而预应力钢筒混凝土管道（简称PCCP）技术，就是在水利工程的建设过程中，施工技术应用范围最广泛的水资源传输类型，所以PCCP管道的制作以及安装施工质量，是整个水利工程项目关注的重点，因此，十分必要对PCCP管道的质量以及安装施工工程的质量开展深入研究和总结。

1 某水利工程建设概况

在某地区的水源工程监理过程中，对于二标段的输水线路水源建设项目预计建设约为24km，具体的建设内容包括对7大湾隧洞的出口字段距离的管道建设，以及从此地至中庄水库的路段管道建设安装（实际桩号为K50＋716～70＋058），包括对于北部地区的水库，还有南郊水厂的水资源传输隧道建设。按照设计预期，水流量基本为3.75m/s，基本全段采用重力传水的方式，并且敷设单管管道，其管道的直径标准为DN2000，该管道材质为预应力的钢筒混凝土管（PCCP）以及钢管，其中要求PCCP管长度为5432m，对于管道内部的压力等级为0.6MPa、12MPa、1.6MPa。

由于管道安装会多次穿越河流（沟渠）以及当地的公路，因此需要采用露天开挖或者隐蔽开挖的方式进行埋管，设计埋深具体为4～5m，回填土的最小覆盖层厚度应当不小于2m。

2 PCCP管道施工工程技术以及安装质量的控制

2.1 PCCP管线的测量以及放线

在报请批准的PCCP管道安装施工技术方案的设计基础上，施工单位的测量师还要根据制定好的设计图纸画出需要开挖的边线，施工人员对表面进行清理后，再根据设计图纸标出的位置画出管沟实际开挖的中心线位置、开孔线的位置以及底开孔的中心线，在这些标记上面要抹上石灰使其凸显出来。在测量放样完毕后，项目建设单位还应申请监理人对此次的测量放样结果进行检验复核。对于基坑的开挖以及施工，还须经监理方再次审核合格后方可开挖。施工人员在实际开挖时，应灵活控制管沟底的标高以及坡比，真正确保开挖数据符合管道预埋的设计要求，做到底部平整，空间大小合适。

2.2 PCCP管沟的开挖以及质量验收

根据该工程的实际情况，在现场施工做好放样标志，然后结合当地的地理情况，决定采用逆向法进行基坑的开挖，并采用挖掘机进行自上而下的初期开挖。对于局部出现的巨砾或一些挖掘机难以破碎处理的岩石，要采用人工钻孔或者受控微爆破方式的技术处理。在基础底部，要预留出20～30cm的空间进行后期人工的开挖，这样可以避免干扰地面的基础设施。在PCCP管沟基坑两侧的边坡，还应预留出适当的边坡位置，保留一定的修复余量，然后再对设计出的PCCP管道预埋边坡以及实际的平整度进行人工处理修复。由于管道预埋的基础沟挖出的土方较多，但是要用于后期的回填，因此应堆放在距离PCCP管沟的开口边缘约1m左右的科学合理距离内，堆砌的土方顶部应由挖掘机或者装载机压实。基坑开挖完成并经过施工单位自检质量合格后，应向监理单位申请基础建设的质量验收。如监理人员发现局部基础存在异常，在查明实际原因和影响范围后，设计单位就应该明确技术修复的处理方案，然后立即开展修复处理工作，还要确保基础截面的尺寸以及标高，还有地基的实际承载力满足管道预埋的设计要求。

2.3 基坑基础的处理

基坑的基层一般会用砂浆压实，为了保证PCCP管管道在安装后达到安全以及稳定的运行质量，就要对于地质基础较弱或一些地下水位较高的基坑地段，结合实际情况按3∶7基础配比下的石灰土进行置换，或采用砌石进行压实填埋，还可以采用经过设计单位认可的C15标号的混凝土管承进行浇筑，结合不同的方法进行基坑的加固处理。

2.4 PCCP管件的质量验收

PCCP管件一般以出厂的质量验收为准，在PCCP管件到货后，施工单位就应向监理方申请，组织各部门进行PCCP管件到货质量验收。首先，严格检查PCCP管道的尺寸是否符合国家建设有关标准和规范的实际要求，在PCCP管道的端部应标明该材料的执行标准以及规范类型等；其次，检查厂家所提供的PCCP管产品合格证以及相关的证明；再次，检查出厂证书的内容是否足够齐全；最后，检查PCCP管道内表面是否光滑以及无裂纹、无气孔等，PCCP管道端面应当平齐，外表面无明显的裂纹、缺角等问题。

承插管承插内外的所有管材表面应保持光滑，不得存在细小的裂纹或一些其他会有损于管道连接表面使用性能的问题缺陷，PCCP管厚也应符合建设项目的设计要求。还要严格检查密封圈的密封质量，禁止使用再生橡胶制作的密封圈。PCCP管的外观应完好无接缝，表面无裂纹、杂质以及气泡。PCCP管的规格及尺寸，必须与管环槽的实际加工尺寸保持一致。

密封橡胶圈的横截面直径实际差值为±0.5mm，密封橡胶圈的直径差值范围也不得超过±10mm。对密封橡胶圈的性能指标还要进行取样试验，从而保证密封橡胶圈的密封性，保证PCCP管无泄漏，并应按照建设要求满足其制作规范，PCCP管的具体硬度应在45～55之间，实际抗拉强度要大于16MPa，延伸率要大于500%，永久变形应当小于20%，使用过程中的老化系数保持在0.8（70℃/44h）。PCCP管道和管件还应按使用类型以及尺寸规格以及建筑等级存储堆放，原则上不得长时间露天存放，要防止发生阳光暴晒，对于存储的堆叠层要求只能堆放一层。

2.5 PCCP管道安装施工过程控制

对于该项目的PCCP管道安装吊装，一般采用75t的履带式起重机进行，并运用30t的合成纤维管道提升带。在吊装前，还要在起重机上安装吊索进行施工前的试吊装，测试方法为吊装袋装法。当起重机上的吊索就位后，场上的施工人员应立即撤离出该试验的吊起半径影响区域，当吊车缓慢抬起吊杆以及吊索，然后将试验的PCCP管道吊起离开地面，吊车的操作人员起吊后确认PCCP管无发生倾斜以及无吊索滑动，就可证明PCCP管的吊装无危险，然后可以开始实际的吊装工程，将PCCP管吊入沟内进行施工。

将第一段的PCCP管道，经过控制调整放置在提前测量的位置以及标高记号上，在PCCP管的两侧用专用的支撑块进行定位固定。然后对第一管承座的压力工作面、第二管承座的压力工作面，还有圆槽进行例行的检查修整，并及时清洗管道内部。然后将密封橡胶圈放入第二段PCCP管的堵头位置的圆形槽内，此时的密封橡胶圈应保持平直、光滑、不变形，且周围预留的间隙应保持均匀。还要在密封橡胶圈的外圈以及插座内涂上一些食品润滑油，这样更方便施工人员安装，然后将管道对准实际接口位置。

在PCCP管道安装期间，当管道的接口进行正常对接的时候，应当将套口均匀的放入插座，在预定的管道工作表面上的密封橡胶圈是套入的，因此套入口之间的差距以及距离都要保持一致，并且对管端最大的偏差范围为±15mm，其仰角的偏差应当控制在±5mm之间。

在PCCP管的安装过程中，施工人员还要随时测量以及检查管道中心线是否发生了位置上的偏差，从而及时进行位置调整。当PCCP管安装后，还要用水平仪进行检测管道的实际安装标高，对于管端的最大允许偏差要保持在±30mm以内，其高程的偏差保持在±20mm范围以内。

当PCCP管道各管段安装操作完毕后，还应立即用垫块固定各个管段，从而避免管道之间发生错位。要及时对安装的各个管道接口开展接口的水压试验并及时做好记录。与此同时，还要认真检查校准管道的实际标高和相对角位置。

2.6 PCCP管道的检查以及水压试验

PCCP管道的检查加压一般分为三次进行。第一次是在管道安装到位后立即对管道接头进行水源加压，并且增压应在安装现场立即进行。对于接头的增压压力为标准设计压力的15倍，保持稳定5min之后，如果PCCP管道无渗漏或者泄漏以及表压稳定方可定为合格。待第一次的水压压力测试合格后，再进行第二次的压力回填，待全部水压压力合格后再进行土方的回填。当土方的回填完成后，还要进行第三次的水压增压试验。具体的增压试验过程与第一、二次的水压增压过程以及目标相同，主要就是防止由于土方回填的压力，所引起的PCCP管道管口变形发生的水源泄漏。一般第一次的压力测试在安装的同时就可进行，而第二次的压力测试在管道回填前进行，第三次则在某一段的土方回填完成后，再逐段进行密封性测试。对于单接头的橡胶密封圈实际密封压力的试验过程中，相关部门的监理人还应全程跟踪，并在压力试验的记录上进行结果的签字确认。

在PCCP管道实际安装完成后，要求管道的接口周围的间隙要比较均匀，PCCP管道的中心轴线以及实际标高，均符合管道项目的设计图纸以及规范要求，其整体合格率应为100%。此时对于所有的管道安装进行土方回填，在管道两端用盲板进行密封，还要在盲板后面加靠背进行支撑，以防止管道发生增压后滑动，随后进行整体的管道水压试验。实施水压试验采用分段的压力试验，根据试验管段的设计标准来计算，其最大扬程的压力＋0.3MPa进行控制。压力测试的步骤以及程序，还要严格按照设计规范和有关部门批准的测试方案进行。经过试验，在压力测试过程中各管段无发生压降或者渗水现象，该项目的PCCP管管道水压试验结果方为合格。

2.7 PCCP管道沟的土方进行回填

PCCP管道的施工管线应实施分段回填法，即当管道安装质量验收合格后，就应选用大小合格的中粗砂土材料来进行管道的土方回填工程。回填一般自下而上可分为四种：垫层I区、管基II区、管基III区及未破坏的天然土。

2.8 PCCP管道安装质量验收以及评定

在PCCP管道安装施工的过程中，当各工序及项目的施工完毕，经过建设单位自检安装质量合格后，还应及时报监理单位开展施工质量的结果验收。经过监理人员对该项目的管道安装施工工作质量验收合格，并签字确认后，施工单位方可进行后续项目的工艺施工。就该项目而言，在PCCP管道工程建设完成后，经该项目的建设单位申请，水利项目的法人组织所有的参与建设单位及相关的专家接受了该监理的招标二段8、9管道，还有10、11管道这两个单位的项目质量验收，经过质量综合评价结果为优秀。

3 结语

通过研究发现，在我国水利工程中PCCP管道的安装建设过程中，安装建设质量控制的重点和难点，一般主要集中在对管道的移动控制、管道内部的基础处理、管道接头的实际吊装、对接头的防腐蚀处理及最终的管道沟土方回填等方面。可以看出，PCCP管管道的建设质量以及安装施工的过程控制，是建设PCCP管道输水工程十分重要的环节，其建设质量将直接影响输水系统的使用寿命，必须予以足够的重视，并落实严格的质量控制措施。