PCCP 管道安装与质量控制

2023-11-04刘志宇中国水电基础局有限公司天津301700

中国房地产业 2023年28期

文／刘志宇中国水电基础局有限公司天津 301700

1.工程概况

小浪底南岸灌区工程，位于河南省洛阳市北部邙岭地区，北靠黄河，南临洛河。负图水库泵站位于负图水库左岸，其目的是将负图水库的水经过泵站加压提升通过输水管线至总干渠，灌溉一干渠和五干渠灌片。输水管线起点为负图水库浮船泵站出水池桩号G0+000，终点位置为总干渠（18+647.95 桩号）输水管出水池G3+727.5 位置，输水管线设计流量为2.23m3/s。根据本工程项目的建设要求，输水管线均采用PCCP 管道。

PCCP 管道不同于一般管道，其结构特殊性在于：在高强度混凝土管芯外表面缠绕预应力钢丝，喷上水泥砂浆保护钢丝，构成管子基本结构。管子为钢制承插式接口，接口型钢与钢筒之间由焊接工艺形成整体结构，在插口上的凹槽内使用密封橡胶圈，滑入承口对接后构成密封柔性接口。

2.PCCP 管道安装工艺

2.1 安装前应做好准备

输水工程中安装PCCP 管道之前，相关人员需以施工规定做好前期准备，如有关人员应参考项目总体方案，全面把控控制点高程、平面测量，以确保管道安装期间轴线、标高等有关参数能与施工要求相一致。安装管道节以前，施工人员应立即清除管道内的杂物，确保管道清洁度达标，而在管道搭接部位，则重点应保障承插口的清洁度。

2.2 就位与偏差控制

PCCP 管道的安装流程较多，就位与偏差控制同样属于前期性的工作。现场安装作业中如管沟开挖通过验收，才可按规定将前期选定的PCCP 管道放入开挖的沟槽中。在放入管道之前，企业应安排专人检查管道的外观，避免管道有破损，如管道有毛刺等问题，应安排专人来处理，必要情况下更换新材料。管道安装的难度较大，吊装施工期间应配备专业化吊装设备，合理选定吊装参数，保障吊装的安全性，避免操作不当引起施工事故[1]。管道起吊时，两点兜身吊、专业起吊工具必不可少，装卸时应利用木质垫块、垫层等支垫内支撑面。吊装设备下管时，如操作不当可能无法保障边沟的稳定性，有关人员需严格遵守操作规范，严禁管道与槽下管道相接触。进入管道安装阶段时，施工人员应选择恰当的安装工艺，防止操作不当引起承插口环的碰撞，每一管道都需保持缓慢、允许移动，直到到达安装位置。

2.3 密封橡胶圈的安装

PCCP 管道安装作业中，施工人员需合理使用密封橡胶圈，严格遵循行业内的安装规范与标准。首先，正式开始安装前施工人员需清洗管道胶圈，避免存在杂物，当清洗结束后将其放入沟面。其次，承口沟面位置需涂刷润滑油，控制润滑油的用量，橡胶圈放入插口沟槽前同样需有涂刷润滑油这一步骤。第三，下放密封圈时需配备专业化设备，发挥设备的辅助作用，随着管道插口的变化，施工人员需适当调整密封圈胶圈，保障胶圈拉伸的均匀性，避免操作不当出现胶圈扭曲等异常情况。

2.4 管道对接安装

PCCP 管道安装作业中，对接安装的难度较大，在此操作期间应配备专门的装管架，规范吊起管道，使管道吊起后与地面相距0.1m，此距离条件下推送装管架，在特定的推力作用下装管架应沿轨道持续运行，直到到达指定卸载区域[2]。卸载PCCP 管道时装管架吊起管道后与已安装管道承口的距离应达到规定，一般二者的距离在0.1～0.2m。管道吊起、卸载环节，在吊起位置应开挖特定宽度与深度的沟槽。安装对接过程中，分配专人密切监督现场情况，特别需关注承插口对接是否与施工要求相一致，观察人员应位于管道接口区域，分析管道承插口缝隙亮光是否均匀，如呈现均匀状态，说明管道承口与插口的对正效果相对理想，达到了施工规范。在此前提下有关人员应利用千斤顶、拉杆装置等使管道插口缓慢进入承口。插口进承口期间，有关人员应密切监测胶圈滑入情形，利用直尺、限位块等检测环向间隙的均匀性是否符合标准，如均匀性不足，应立即调整。根据施工经验及有关规范，滑入期间环向间隙为2～3.5cm。管道按施工规范对接就位后，管道承口位置应配备水平靠尺，相关人员应利用靠尺测量管道中心线、管底标高，再配备经纬仪、全站仪等其他测量工具，通过测量和调整确保各项参数与施工要求相符合。如管道轴线、标高等关键参数达到了规定，管底两侧应开展人工回填与捣实作业，确保管道完全着地，重新检查管道轴线、标高等关键参数，无任何异常后抽出纤维吊线，由加压泵完成接头试漏。

2.5 PCCP 安装自检

施工人员遵循标准在现场安装好一个PCCP 管道的接口后，应安排专人检查安装质量，验收通过后开始安装下一管道。PCCP 管道作业中，安装自检同样为关键步骤，此项工作能及时发现安装问题，展开相应的处理。自检过程中主要需注意以下方面：已经安装好的管道接口部位，环向间隙的均匀性应符合标准；轴线与高程测量应精确，严格控制测量误差，这些参数应在安装时、安装后、回填后分别开展一次测量，每次测量中都应记录有关数值；每根管道的接头部位都需开展打压试验，当试验数据符合标准后进入下一环节的安装操作[3]。

2.6 接头打压试验

管道接头打压试验中，为提高试验结果的可靠性，现场应配备专用加压泵。当排气工作完成后，施工人员应立即拧紧螺栓，保障试验压力与管道压力完全相同，保压5min，如压力相对稳定，无压力下降现象，正式开展试验工作。接头试验操作中前后总共3 次，分别在安装时、安装后、管顶以上0.5m 内的土方回填后。安装PCCP管道时按规定定位好每节管道以后进入接头打压试验环节。第二次接头打压在安装后实施，每安装三节PCCP管道，施工人员都需要在已安装管道接头部位展开接头打压操作[4]。第三次接头打压试验在管顶以上0.5m 内的土方回填作业后实施，具体的试验过程中有关人员应严格控制试验压力。

2.7 管道缝处理

安装PCCP 管道时由于常常存在管道缝，如未按规定合理处理管道缝，后续可能导致管道的密封性不足，引发渗漏水等相关问题。依据行业相关规定，针对管道缝这一特殊位置，包带和灌注砂浆法相对有效。现场相关人员在安装PCCP 管道时，应合理保护外漏接头部分承、插口钢构件，避免操作不当这些部件有腐蚀或其他问题。针对管道接头外侧，一般利用水泥砂浆来保护，构造水泥砂浆保护层。

接头包带、水泥砂浆施工时注意以下方面：（1）接头缝外侧部位，包一层宽0.2m 的包带，此包带作为灌注水泥砂浆的外模结构。为提高包带施工质量，施工人员需对外侧材料两侧采取一定的折回处理，构成孔道。（2）在外模特定位置穿入钢带，并将钢带包好，最上面预留水泥砂浆灌注进口。在此过程中重点应保障水泥砂浆的配合比设计，通过优化配比设计保障砂浆各方面性能。（3）在接头缝位置灌注水泥砂浆，利用干硬水泥砂浆处理砂浆口，结束后维持一段时间的养护作业。

2.8 管沟回填

在全部PCCP 管道的安装作业结束后，应立即回填前期所开挖的沟槽，完成管沟回填，否则，如回填不及时管道长时间暴露于自然界中，可能受到外部因素影响而损坏。为提高管沟回填施工质量，现场应分段回填，按照从下到上的回填顺序，每一分段长在100～200m 之间。回填施工中，回填材料十分关键，施工人员应利用筛网筛分回填料，由自卸汽车、输送皮带等将回填料运送到指定区域，保障回填料分布于管沟两侧。回填作业由专业人员来负责，他们需利用推土机摊平回填料，并辅助以人工回填操作，严格控制回填料厚度，每层回填料的厚度都在0.3m 以内。回填结束的压实操作中一般应采用自行式振动碾、手扶式振动碾，必要情况下采取振动平板夯、人工作业，保障压实度达标。

2.9 静水压试验

静水压试验为PCCP 管道安装的最终环节，其流程如图1 所示。为保障此试验工作的顺利开展，主要需做好以下工作：（1）前期准备。在PCCP 管道安装区域，选取一段作为试验管段，该试验管段内管道埋地空置时间不超500d；水压试压分段开展，前期工作中应合理分段，控制分段长度；在试验段下游端部、管道轴线垂直支管上应安装水泵与压力计。（2）管线充水。充水试验中不仅需保障水质达标，还需将充水流量控制在正常标准，减小余留空气量、水锤压力。（3）静水压试验。此试验过程中应创造良好的试验条件，且根据试验规定准备好各种试验设备，保障水泵、发电机等设备的型号、性能等与施工要求相一致。试验期间管道敞口应处于封堵状态，严禁有渗漏水现象。静水压试验过程中为提高试验结果的准确性，相关人员应参考试验规范，合理设置各管段的水压试验压力，此压力应处于管道实际工作压力与设计试验压力之间[5]。如管道工程恰好在冬季开展静水压试验，需考虑冬季的气温异常低，为防止低温影响试验，有关人员需根据现场情况采取防冻措施。试压过程中加压泵位置应配备2 个压力表，提高压力数值的准确性，试验应按照缓慢分级、逐步升压的要求开展试验。一旦水压试验压力值在恒压2h 后相对稳定，且每个管道接口的密封性达标，说明安装质量符合规定。

图1 水压试验流程图

3.PCCP 管道安装的质量控制措施

3.1 管沟的开挖以及质量验收

输水工程的PCCP 管道施工中，开挖管沟为关键步骤，具体的开挖操作中相关人员应加强开挖期间的质量管理。如施工人员应根据现场地质地形条件，布设放样标志，利用逆向法开挖基坑，由挖掘机从上到下完成初期开挖。因为现场的环境条件复杂，局部位置分布有大石块或者无法破碎的岩石，需通过人工钻孔或爆破方式处理。基础底部位置应预留0.2～0.3m 空间在后续由人工来开挖，减小开挖施工对地面建筑物的负面影响。PCCP 管沟基坑两侧的边坡区域应合理预留边坡，保留特定的修复余量，再依据设计方案确定PCCP 管道预埋边坡、实际平整度，由专业人员负责修坡。管道预埋基础沟开挖出的土方量较多，这些土方可作为后续的回填材料，为满足施工便捷性要求，挖出的土方应堆放于管沟开口边缘1m 左右的位置，堆砌的土方顶部应由挖掘机或装载机压实。

3.2.PCCP 管件的质量验收

PCCP 管道安装作业中，安装效果与管件质量有直接关系，为避免管材质量不达标所导致的施工问题，工程现场应加强对PCCP 管件的质量检查与验收。当PCCP 管件到货后，施工单位应向监理单位申请，组织多部门检查PCCP 管件的质量。检查验收方面应注意以下工作：（1）检查PCCP 管道的尺寸，确保其尺寸符合施工规定，在PCCP 管道端部应标明该材料的执行标准。（2）检查厂家所提供的PCCP 管道内表面是否光滑，是否存在气孔、裂纹等质量问题，如存在质量缺陷，施工人员需立即与厂家沟通，更换新材料，确保用于施工建设的PCCP 管材端面平齐，外表面无裂痕或其他缺陷。（3）承插管承插内外的全部管材，表面光滑度应符合标准，不得有细小裂纹或者其他缺陷，与此同时PCCP 管厚也应符合施工标准。（4）检查密封圈的密封性，不得使用再生橡胶材料制成的密封圈。PCCP 管外观应完好且无接缝，表面不得有裂纹、杂质，规格尺寸需达标，与管环槽实际加工尺寸完全保持一致。密封橡胶圈横截面直径偏差应符合标准，现场相关人员应取样试验密封橡胶圈，检查其各方面性能指标，特别应关注其密封性，以避免后续发生泄漏问题。

3.3 安装施工过程控制

PCCP 管道安装中的吊装作业一般由75t 履带式起重机完成，与此同时采用30t 的合成纤维管道提升带。吊装作业开始之前，施工人员需在起重机上安装吊索，以完成试吊装，确定吊装中的相关参数及方法。起重机上的吊索就位后，施工人员需立即撤离吊起半径影响范围，由吊车缓慢抬起吊杆、吊索，再将PCCP 管道吊离地面，吊车操作人员在起吊以后应观察PCCP 管道的状态，重点分析管道是否有倾斜现象，或者吊索是否有一定的滑动，以通过这些方式评估此吊装方法的安全性和可行性。当无任何异常后按照试吊装环节的方法、参数来组织吊装操作，将PCCP 管吊入沟内开始施工。第一段PCCP 管道应经由控制调整放置在测量位置、标高记号上，在PCCP 管两侧用专用支撑块完成定位与固定，由专人检查和调整第一管承座、第二管承座的压力工作面、圆槽，清洗管道内部，避免有无关杂物。将密封橡胶圈放入第二段PCCP管堵头位置的圆槽中，确保在此过程中密封橡胶圈的平直性、光滑性，保障其无任何变形现象，其周围预留间隙相对均匀。密封橡胶圈外圈、插座内应涂抹一定的润滑油，为后续的安装作业创造便捷，将管口与实际接口位置完全对准。施工人员安装PCCP 管道时，如管道接口正常对接，套口应均匀放入插座内，且严格控制套入口的距离，一般套入口之间的差值、距离应完全相同，且管端最大偏差为15mm。由于PCCP 管道的安装流程多，整个安装作业期间施工人员应动态监管，随时测量、检查管道中心线是否有位置变化，如偏差超出了正常标准，则需及时调整。当PCCP 安装作业结束后，使用水平仪检查管道标高，管端的最大偏差应在3cm 以内，高程偏差不超2cm。

3.4.PCCP 管道的检查以及水压试验

PCCP 管道的安装施工中，为达到相应的质量目标，相关人员除了要依据有关要求做好管道的检查外，还需要加强水压试压，根据试验结果及时发现并处理问题。根据行业内对PCCP管道安装的要求，检查加压需分3次开展：第一次是在管道安装结束后立即实施，在管道接头部位完成水源加压，增压需在工程现场立即实施。接头增压压力应符合标准，一般此压力参数为标准设计压力的15 倍，保持稳压5min 后，如PCCP 管道无任何渗漏、泄漏现象，其表压稳定后检验通过。第一次水压压力测试通过后，进入第二次压力回填作业，当全部水压压力都合格后回填土方。现场相关人员按要求回填完土方后进入第三次水压增压试验环节，操作过程、目标与第一、二次水压增压过程完全相同，以通过试验来应对土方回填压力导致PCCP管道管口变形的水源泄漏问题。PCCP 管道安装期间可开展第一次压力测试，第二次压力试验在管道回填前开展，第三次则需在某一段的土方回填作业结束后开展，逐段密封开展试验。单接头橡胶密封圈实际密封压力的试验期间，相关人员应动态化监管，记录有关试验数据。当PCCP管道的安装作业结束后，管道接口周围的间隙应相对均匀，且中心轴线、实际标高等都与设计图纸要求相一致。全部管道的土方回填期间，管道两端应用盲板完成密封，在盲板后面应加靠背完成支撑，避免管道增压后发生位置偏移，在此条件下进入整体管道水压试验过程,试验应分段实施。