PCCP管道安裝施工工藝與方法探討

袁　波　王　波

PCCP管道安裝施工工藝與方法探討

袁波王波

鋼筒預應力混凝土壓力管在我國研制和開發起步較晚，但因PCCP輸水管線自身獨特的優點，應用前景廣闊，這些年在我國發展較快。

河南省南水北調受水區周口供水配套工程是南水北調中線總干渠向沿線城市供水的大型輸水工程，上接南水北調總干渠分水口門，下接城市水廠。該工程所采用的是標準管，長度為6m，設計為直徑2.4m的預應力鋼筒混凝土管道，最大總量達30.0t。本文結合現場PCCP安裝施工實例，對PCCP管道安裝施工工藝及方法進行總結探討。

一、PCCP安裝特點

PCCP采用雙膠圈承插口式接頭，可以及時方便地檢測管道接頭對接后密封性指標。

安裝就位采用履帶式起重機，該起重機上下、左右方向可微調，精確控制≤1.0mm，保證了管道對接時的就位精度。

設計和制作了專用的內拉設備，其拉頂裝置左右對稱設置于管道中心水平位置，其拉力達200kN，可保證大型PCCP平穩、高效對接，且作業不受外部環境限制。

二、施工工藝原理

施工中采用了額定起重量130t的履帶式起重機進行吊管入槽，管道吊裝就位；采用專用內拉設備，進行PCCP對接。對接后，及時檢測雙膠圈密封腔體的密封性指標，該指標合格，則接頭密封性合格。

三、施工工藝流程及操作要點

1.施工準備

（1）圖紙校核

管道安裝前，對所有安裝區段的配管圖進行審核，審核內容及原則包括：以沿線區段的控制點計算確定并校核該區段內管道位置、高程，確保管道安裝位置的正確性。

（2）管道基礎

沿線的管道基礎采用粗砂墊層基礎，開挖至設計地面線后，經測量驗收合格，直接進行墊層1區回填，壓實相對密度不小于0.70。

（3）墊層1區回填

墊層1區是支承管道上覆荷載結構的基礎，其回填要嚴格按照以下要求執行：

①墊層材料的最大粒徑為50mm，不均勻系數Cu（Cu=d60/d10）＞5。

②回填墊層前，對墊層材料做濕度檢查，以確保夯實達到所需要的壓實度。

③墊層1區（管下腋角）回填采用裝載機直接將回填料運至溝槽底部，然后采用小型挖掘機將料均勻攤鋪，必要時采用人工對邊角及局部區域進行攤平，每層回填鋪厚不大于300mm；采用自行式振動碾碾壓，邊角采用手扶式振動碾碾壓。碾壓的遍數依碾壓試驗確定的參數執行。

④墊層材料壓實相對密度不小于0.70。

（4）其他準備

現場施工道路滿足運管需要，履帶吊具備接收管道條件。

2.PCCP檢查、接收

到達現場的PCCP及配件必須附有出廠證明書。凡技術條件標志不明或技術指標不符合要求的管道不予接收。

3.管件初步就位

施工中采用額定起重量130t履帶式起重機將管道初步擺放到溝槽內。管道吊裝采用雙點兜身起吊，不允許采用穿心起吊。吊具采用非金屬吊裝帶包裹，避免起吊索具的堅硬部位碰損管件及保護層。

管道初步就位前，用履帶吊將吊起的管件小心地運送到安裝位置處，準備對接。管件移動時，應緩慢平穩移動，距已裝管的承口或插口10～20cm時，用木襯塊把兩管相隔，以防承插口碰損。注意根據管道承插口的橢圓度調整管道的位置，以使管道承口和插口對接效果最佳。

4.管道承插口的清潔、潤滑

在管道安裝前要保持承插口清潔管道承插口上的異物或毛刺等均要清除干凈，并保持承插口光滑，必要時采用鏟刀和紗布進行剔除和打磨。對接前，承口工作面要涂刷食品級植物類潤滑油。

5.橡膠密封圈的檢查、安裝

PCCP安裝采用的橡膠密封圈材質要求符合相關技術條款要求。橡膠圈為原型實心膠圈，在安裝前先進行外觀質量檢查，表面不應有氣孔、裂縫、重皮、平面扭曲、雜質及有礙使用和影響密封效果的缺陷。

橡膠圈在套入插口環凹槽之前涂刷食品級植物類潤滑油，或在裝有潤滑油的專用容器內浸過；套入插口環凹槽后用鋼棒插入橡膠圈下繞轉一周，使膠圈均勻地箍在插口環凹槽內，且無扭曲、翻轉現象，在安裝好的膠圈外表面再次涂刷一層潤滑油。

6.管件對接、校正

管道安裝時將承口斷面朝向水流方向。對接時，使插口端與承口端保持平行并使四周間隙大致相等。管道對接前，采用以下方法將管道調整到合適位置。

（1）確定管道中心線

用1根長度3m左右、校正平直的角鐵置于要調整的管道內，標示出角鐵中心線位置，將不小于50cm長的水平尺放在角鐵上，角鐵中心位置處掛一垂球，將角鐵用水平尺調整水平，垂球垂線穩定后所指示線即為管道中心線。

（2）調整管道中心

用全站儀上十字絲和垂線之間相對位置，可確定管道中心線是否偏差。履帶起重機左右慢慢移動，使管道中心線（垂線位置）和全站儀十字線位置重合，此時管道中心校正完畢。

（3）調整管道標高

用水準儀觀測，將管道調整到設計高程。在管道調節中，注意檢查管道承口和插口之間的間隙，盡量保持周圍間隙均勻；將管道調整到合適的位置后，即可進行管道對接。

（4）管道對接安裝

管道對接采用內拉的方法進行，內拉工具為專用的內拉設備。在已安裝完成管道縫隙的中部，架設受力內梁，受力內梁初步就位后，先調整兩側絲桿上螺栓，使鋼管向外移動；之后調整弧板進入管道縫隙中，并貼緊受力一側PCCP內壁混凝土端面；最后使弧板與PCCP內壁弧面緊貼。

在待裝管道外部端口中心位置架設受力外梁，用連接桿件和內拉裝置將兩梁連接。采用內拉裝置進行管道對接。

所有連接件連接完畢、檢查無誤后，逐漸通過扳手葫蘆，使連接桿件受力；由專人統一指揮，開始進行管道對接：①專人觀測拉力器讀數，保證兩側千斤頂頂拉力量大致平衡；②專人檢測管道對接縫隙，確保對接時兩側縫隙均勻；③縫隙接近設計要求時，采用標示尺寸的木質塊控制管道間縫隙值，以滿足設計要求。

在張拉過程中，若發現橡膠圈滾動不勻，停止對接，用手錘及專用工具敲打，然后再進行對接；變形較大時，及時停止并退出管道，并檢查膠圈損壞情況，需要時調換膠圈，重新進行安裝。對接完成后，校核調整管道標高、中心線，以滿足要求。

（5）管道安裝控制指標

安裝后管道各種控制指標應滿足以下要求：①管道軸線方向的偏差不大于20mm；②管道高程的偏差控制在±20mm范圍以內；③包括設計接頭偏轉和安裝偏差在內，單個接頭處的總偏轉不得大于0.3°；④對于直線段，安裝間隙控制在 25+5mm、25-10mm范圍內，當管道基礎不均一時，最大允許內部間隙為25mm。管道接頭設計有轉角時，接頭的最小間隙不小于10mm。

7.接頭打壓

管道對接完成后，連接打壓泵接頭和管道鋼制接頭，將另一側孔眼內鋼制密封接頭拆除，即可進行打壓。接頭打壓必須采用合格率定合格的加壓泵。

（1）第1次接頭打壓檢驗

從接頭下部的進水孔壓水，上部排氣孔排氣。排氣結束后（水成股均勻流出），采用鋼制密封接頭將孔眼密封。逐步加壓至0.25MPa，壓力穩定5min后，再逐步加壓至設計要求的壓力，保壓5min不下降，即為合格。

（2）第2次接頭打壓檢驗

每安裝3節PCCP后，對先前安裝的第1節管道接縫進行第2次接頭打壓，檢驗方法同第1次。

（3）第3次接頭打壓檢驗

第3次接頭打壓檢驗在管頂回填完成后進行。試驗壓力為設計要求的工作壓力，保持5min壓力不下降，即為合格。

8.接頭灌漿

（1）外部接頭灌漿

外部接頭灌漿按下列方法進行：

①在外部接口縫隙表面淋水沖洗，以確?？p隙表面潔凈并保持濕潤。在接頭的外側裹一層寬度為250mm的強度適中的尼龍編織布袋，作為灌漿接頭的外膜。

②尼龍編織布袋兩側各用2條鋼帶（0.6mm×16mm）將其固定在PCCP表面，在最頂部留灌漿口，并確保灌漿通道凈寬不小于150mm。

③拌制水灰比為0.5，水泥砂漿為1∶2，水泥砂漿應有較好的流動性。將砂漿徐徐灌入縫隙內，并保持其均勻、密實、無空隙。待砂漿灌滿接頭后，灌漿口上部用干硬砂漿填滿抹光。接頭處灌漿高度不小于30mm。

④縫隙頂部跨接鋼片位置，應在接線完成后灌漿，并用干硬砂漿填滿抹光。

（2）管道內部接縫封堵

在第3次打壓完成后，經驗收合格，即可進行管道內部接縫封堵。清掃管道內接縫，確保接縫內沒有異物和灰塵。灑水濕潤，采用1∶2水泥砂漿填補縫隙，搗實抹平。

9.管溝回填

管溝回填采用分段進行，分段長度100～200m?；靥钭韵露线M行，管基Ⅰ區—管身II區—管頂Ⅲ區和復耕Ⅴ區。

先采用篩網對回填土料按照粒徑要求篩分，然后均勻地輸送至管溝中。

回填壓實：將合格的回填料采用自卸汽車、裝載機等均勻散布到管道兩側，采用小型挖掘機配合人工對回填土進行攤平，每層回填鋪厚度不大于300mm。碾壓采用自行式振動碾和手扶式振動碾，對距離管道外壁0.6m范圍內使用手扶式振動碾或振動平板夯夯實，必要時人工夯實。

10.靜水壓試驗

靜水壓試驗包括實驗前的準備工作，管線充水及靜水壓試驗等。

（1）水壓試驗原則及準備

試驗段的管道埋地空置時間不超過500d，管道水壓試驗的分段長度按設計要求進行，水泵、壓力機安裝在試驗段下游的端部與管道軸線相垂直的支管上。

（2）管線充水

充水水源水質為Ⅰ～Ⅲ類，充水流量不大于0.5m3/s，以減少余留空氣量及水錘壓力。測試前，使管線保持充滿水狀態不少于24h。

（3）管線靜水壓試驗

①必備條件：管道充水試驗完成并滿足要求；打壓水源、水泵及發電機齊備；試驗管段所有敞口已堵嚴，且沒有滲水現象。

②試驗壓力：靜水試驗壓力選擇按設計指定的試驗壓力執行。各段水壓試驗壓力應滿足以下條件：不大于該試驗段內設計指定的試驗壓力；不小于任一點管道實際工作壓力。

③水壓試驗：試驗時必須有承包人、監理人和設計人員到場進行聯合檢查；冬期進行管道水壓及閉水試驗時，采取防凍措施；水壓試驗過程中，后背支撐、管道兩端不得有人；試壓時，在加壓泵處安裝2個壓力表，以保證壓力讀數正確；水壓試驗要逐步緩慢分級升壓（每級0.2MPa），每升一級后穩壓不少于10min（為保持壓力，允許向管內補水）；校驗試驗管段有無滲漏處，情況正常時方可繼續升壓；升壓至水壓試驗的壓力值并穩壓，保持恒壓2h，檢查接口、管身無破損及漏水現象，若不超過6.86m3/km·d時，管線合格。

（4）沖洗消毒

管線水壓試驗后，對管道進行沖洗消毒。

需連續沖洗，直至出水口處濁度、色度與入水口處沖洗濁度、色度相同為止。

采用含量不低于20mg/L氯離子濃度的清潔液浸泡24h，再次沖洗，直至水質管理部門取樣化驗合格為止

（作者單位：河南省水利第一工程局450000中水淮河規劃設計研究有限公司230601）