大管径PCCP管道内拉法安装施工技术

水利技术监督 2 0 1 4年第 6期 大管径 P C C P管道 内拉 法 安 装施工技 术 朱头 产 ( 辽宁省水利厅，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 【 摘要】文章阐述了辽宁省重点输水工程采用长距离大口径 P C C P管道施工技术，在沟槽开挖、管道的运输及 装卸、内拉法管道安装及后续处理等方面取得的丰富施工经验， 为其它大口径 P C C P管道施工提供技 术参考。 【 关键词 】水利工程 ；海堤龙 口；施 工技术 D O I 编码 】1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 4 0 6 0 2 2 【 中图分类号】T V 6 7 2 2【 文献标识码】B【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 4 )0 6 0 0 6 6 0 4 1 P C C P 管道介绍 P C C P管道是钢板 、混凝土、高强钢筋、水泥 砂浆、防腐材料等几种材料 的复合结构，不仅具有 混凝土和钢材各 自的特性， 还具有承受 内外压较高、 接头密封好、抗震能力强、施工方便快捷等特性。 目前在世界各个地方都被广泛应用 ， 其主要应用于 长距离输水干线压力倒虹吸的城市输水工程和压 力排污工程 。 2 P C C P管道安装施工工艺 2 1沟槽开挖 施工原则是分层开挖，及时排水 ，确保干地施 工。在开挖完成后及时进行地基承载力试验 ，需满 足设计安装要求， 若地基承载力无法满足设计要求， 需进行换基处理。 2 1 1降排水 开挖前， 首先依据地形地质条件选择降水方式。 对于渗透系数高，大于 0 1 c m s 砂卵石地层 ，地下 水较丰富地段，采用基坑排水 ；对于渗透系数小 ， 大约在 1 2 X 1 0 一 c m s , - 6 0 X 1 0 c m s之间粉质粘 土、 淤泥质粘土地层， 多采用在基础两侧挖排水沟 ， 每间隔一定距离设置集水坑 的明排方式 ，；对于渗 透系数在 4 6 X 1 0 一 c m s 9 3 1 0 。 。 c m s之 间中等 渗透系数地层 ，如具备井 点降水条件 ，可在开挖前 提前打降水井进行降水。 实际施工中应根据不同的 6 6 地质、地形条件 ，选择不同的降排水方式或多种方 式配合使用，地下水位 降低至管底高程 0 5 m以下 确保干地施工。施工降排水贯穿于开挖、安装，直 至回填工序结束。 2 1 2沟槽开挖控制 根据施工控制 网坐标和高程控制点， 对沟槽中 心线、高程进行放样，按设计断面对沟槽开挖上、 下 口边线进行放样 ， 并依此边线进行开挖， 如图 1 。 土石方开挖共分为 5 层 ， 分别为第 1 层耕植土 开挖 ，采用推土机推运至征地最外边缘分 区存放。 第 2层为主沟槽土 ， 开挖高度依施工机械性能而定 ， 将反铲布置在槽 口，沿纵 向退挖甩土出槽后 ，用推 土机或反铲接力，将土石方运至堆存区堆放 ( 堆存 区在耕植土堆存区内侧 )。第 3层开挖至管底高程 以上 2 0 c m ，用反铲甩土后倒运至堆土区。第 4层 为基地排水沟开挖 。第 5层为管底保护层土 ，确保 开挖至设计高程。 2 1 3不良地基处理 建基 面开挖完成后对基础进行地基承载力实 验，若地基承载力达不到设计要求 ，须对基础进行 换填或挤密处理， 主要方式包括： 换填砂垫层基础， 换填级配碎石加砂垫层基础 ， 换填级配碎石加土工 格栅加砂垫层基础等方式。 各层 间开挖距离依据安 装速度、施工季节 、当地的气候条件而定。 作者简介：朱兴广 ( 1 9 7 2 年一 )，男，高级工程师 。 水利技术监督 2 0 1 4年第 6期 图 1 开挖示意图 2 2管道 的运输 、装卸及现场检查 2 2 1 P C C P管材运输 一 般采用大型平板拖车进行运输。 2 2 2 P C C P管材装卸 P C C P管道的装卸设备选择根据管径 、单管管 重、沟槽深度和宽度、周边地形 、交通状况、工期 要求、周 围环境综合考虑 。一般采用大型履带式起 重机作为安装设备 ，在跨越高压线路 、通讯线路等 障碍物、 沟槽深度较深时可采用有轨龙门吊作为安 装设备 。 2 2 3 管道进场检查 对 P C C P管道安装施工前必须进行质量检查 ， 包括两方面 。 ( 1 )质量合格证及检验报告。特别要对管道 工作压力、覆土深度、 生产日期及安装位置的配管 图进行检查核对， 保证管道类型为安装位置配管图 要求类型。 ( 2 )对管道外观质量进行检查。主要检查 内 容包括管芯混凝土裂缝宽度 、深度 、是否有空鼓、 承插 口长度 、椭圆度、端面垂直度等 ，进一步确定 准备对接 的两节管道 的承插 口配合 间隙是否满足 易安装和密封 良好 的要求 。 2 3管道安装 2 3 1基准管安装 沟槽开挖 并确认地基承载力满足设计要求后， 铺设 3 0 c m厚 中粗砂 ，最大粒径不超过 2 c m ，采用 平板振动夯夯实， 然后根据测量人员用水准仪所控 制的设计高程，人工将垫层下挖 1 5 c m ，控出的材 料填筑在两侧并人工振实，形成高度约 3 0 c m左右 的弧基 。 基础处理合格之后进行第一节管道即基准 管安装。 规范要求压力管道管中心高程、 管中心轴 线允许偏差小于 3 0 m m 。 为避免基准管的安装对后续管道造成更大的 偏差 ，要求各条线的第一节管道高程、轴线偏差均 控制在 l O m m以内，且承 口方向朝向水流方向。 为确 定管道 中心线 ，用一根长为 2 5 m ，校 正 平直的角铁置 于管道 内，标示 出角铁 中心位置 ， 将 不小于 6 0 c m 长的水平尺放在角铁上，角铁 的 中心位置 处挂一个垂球 ，将角铁用水平尺 调整水 平后 ，垂球 垂线稳定后所 示线 即为管道 中心线 。 如调整管道 中线 ，用经纬仪上十字丝和垂 线之间 的相 对位置 ，确定管道 中心线是否存在偏差 。通 过 吊车臂杆左右移动 ，使管道 中心线和经纬仪十 字丝线位置重合 。 如调整管道高程，用水准仪观测 。通过 吊车臂 杆起 降，将管道调整到设计高程 。在管道调整过程 中，注意检查承插 口之 间的间隙。尽量保持管道周 围间隙均匀 。 2 3 2后续管安装 ( 1 )安装前准备工作 。为 了满足管道 吊装及 对接完成后外缝处理 的施 工需要，安装前在 P C C P 管道设计管缝处开挖宽度与管道外径相同， 长 高 为 l O 0 0 m m 2 0 0 m m的工作坑 。如图 2 。 图 2管道安装人造填弧区工作坑示意图 用履带式起重机将管道承 ( 插 )口缓慢靠近 己 安装管道的插 ( 承 )口。为防止承、插 口碰撞，吊 装时使承、插 口段保持平行，并使圆周间隙大致相 等。当吊装管道承 ( 插)口移动至距离对接管道插 ( 承) 口 l O 2 0 c m时，用方木垫在两管道之 间防 止碰撞 。 安装 前将承 口内部和插 口外部 的泥土脏 物清 刷干净，彻底清扫管 内的杂物和尘土。清理管道承 口和插 口， 使工作面光滑、 无突起异物， 如有飞边、 毛刺等应予处理。 承插 口清理完成后将胶圈安装在 插 口的胶圈槽 内， 并涂刷食 品级植物类润滑油来润 滑承插 口，以便安装 。注意勿让泥土污物落到己涂 润的插 口圈上 ，严禁使用石油类润滑油。 将胶圈放入插 口环凹槽后， 再使用一根短棒插 入橡胶圈下绕全管 口转 2 3圈来调整胶 圈松紧 ， 使橡胶圈均匀地套入在插 口环凹槽 内，且无扭 曲、 翻转现象。 ( 2 )安装 。橡胶圈安装合格后，开始 安装 。 67 水利技术监督 2 0 1 4年第 6期 根据实践经验 ，管径大于 1 8 m时宜采用内拉 法进行安装，如图 3 。 图 3 内拉法平面示意图 用履带式起重机将刚吊下的管道承 ( 插 )口与 已安装好 的管道的插 ( 承 )口对中，使插 口正对承 口。 采用 2台 l O t手拉葫芦内拉法将 刚吊下的管道 的承 ( 插 )口缓慢而平稳地滑入前一节 己安装的管 道插 ( 承 )口内就位，管 口连接时作业人员事先进 入管内，往两管之间塞入挡块 ，避免管道 吊装时 由 于未控制好而导致两管道承插口相撞，破坏管道。 内拉法具体施工工艺如下： 在 己安装管道 中选取一道管缝作为 内撑杆 的 固定卡缝，该管缝选取原则为距离预安装管道 4 5 节管道为宜，距离过长则人员操作时间增加 ，施 工效率下降； 距离过短则会使内撑杆至最外侧管道 之间因管道与基础摩擦力不足将安装管道拉动， 导 致该部分已安装管道产生较大位移。 内撑杆 一般选择厚度在 1 8 2 0 m m范 围内的 Q 2 3 5 C 钢板与钢锭梁连接，插入管缝钢板的受力一 侧须垫设 3 m m厚的胶皮垫作为柔性垫层 ， 避免受力 时 内撑杆破坏管芯混凝土 。 吊装的安装管道与最外侧 管道初步完成管 口 对接后， 在安装管道的外侧架设 Q 2 3 5 C槽型钢制大 梁，两侧与管端接触部位垫设 5 m m厚的胶皮垫。 内撑杆与钢制大梁之间两侧采用钢制连接杆 件与手拉葫芦的导链连接， 人工均匀对称拉动导链 来缩短两安装管道管缝间距， 两侧导链控制管道轴 线，吊车 吊装时垂直方向移动控制管道高程 ，最终 控制两管之间的安装间隙在 5 2 5 m m之间， 高程和 轴线偏差均小于 3 0 m m ， 每节 P C C P管道安装完成后 ， 仔细进行管道位置和高程的校验， 如不合格须进行 调整，直至合格为止 。 68 安装合格后及时进行接 口水压试验 ， 确保安装 质量。 2 3 3 P C C P管道接头打压试验 在管道完成之后， 采用打压泵从接头下部打压 孔压水 ，上部打压孔排气。排气结束后在两个打压 孔各安装一个精专业检测单位评定合格后 的压力 表进行打压试验 ，加压至规定的实验压力后，保持 2 m i n内无压力降为合格 。 接头压力实验共需进行 3 次。 第 1 次打压试验 在 内接管道安装定位后立刻进行， 合格后进行下一 节管道安装； 第 2次打压试验在某节管道之后又完 成 了两节管道安装后对该节管道进行打压试验 ； 第 3次打压试验在 回填完成后进行。 如果打压试验不合格， 需对管道进行拔管重新 安装处理或其他处理方式，直至合格为止 。 2 3 4接头处理 为了使整个管道完全处于碱环境 中， 外漏承插 口钢件不受侵蚀 ，安装接头外侧需进行接缝灌浆。 外缝灌浆在第二次接头打压合格后、 回填之前进行。 在接头 外侧包裹一层厚度 2 c m ，宽度不小于 2 6 0 m m的闭孔泡沫板为包带，作为灌浆接头处的外 模。在包带的外侧用 8 # 钢丝绳勒紧，形成管缝砂 浆净宽不小于 2 0 0 m m的空腔， 用张紧装置拉紧钢丝 绳，防止漏浆。 在管道接缝安装外包带之前用水冲洗润湿， 外 包带在顶部留有缺 口， 灌入的砂浆要有较好的流动 性，并加入 8 左右的膨胀剂使之成为非收缩性砂 浆。 灌浆时从管顶一侧灌入，从另一侧溢出， 灌筑 过程中使用细钢筋插捣，外侧采用木槌轻轻敲打， 确保灌浆密实 。灌浆 口上部使用较干硬砂浆填满 。 接头灌浆超 出管外壁高度不小于 3 c m 。管道 内部接 缝也需进行封堵。 在第三次打压试验完成并验收合格后， 进行管 道 内部接缝封堵抹浆 。封堵前 需清扫管道 内接缝 ， 确保接缝 内没有异物和灰尘 。洒水湿润后，采用膨 胀砂浆塞填缝隙并捣实抹平 。 2 4沟槽 回填 根据管道各部位受力条件不同， 管道 回填采用 分区控制原则， 各 区回填料和压实参数应符合设计 要求 。 在管道回填分 区中，由于管道承重全部集 中在 腋角区 ( 管底 1 l 0 。1 2 0 。范围内)，该区回填 质量对管道稳定性影响最大 。 管道腋角区回填方式 分为埋弧法或填弧法，如图 4 。 水利技术监督 2 0 1 4年第 6期 图 4 填弧法回填示意图 由于受地质条件 、 管道形式 的多样性等条件制 约， 大多采用填弧法施 工。 管道第二次打压合格后， 应立即进行腋角 回填 。受施工条件 限制，该区不能 使用大型夯实设备， 特别是垫层与管道形成 的三角 区范围内，应采用粒径小于 2 0 m m 、含水率在 5 8 、含泥量不超过 5 的中粗砂进行 回填 ，夯实设 备使用 自制的 T形夯实设备或直径 l O c m左右的圆 木分层夯实，避免产生不均与沉降，确保管道进 出 稳定 。 其他区域 回填应根据 回填碾压实验确定 回填 厚度、 最优含水率、 夯实机具及碾压遍数。 回填时， 堆土区侧采用反铲送土到沟槽。 另一侧采用土方开 挖 区运回的开挖土料 ，反铲送土到沟槽。管道之间 采用 1 6 m长臂反铲送土沿简易溜槽下料到沟槽， 严 禁在管道上方高 出倾倒 回填料。 沟槽 内采用人工铺 料。 管道之间的回填压实应与管道至沟槽壁之间的 回填压实对称进行， 每侧 回填高度差不超过一层填 筑厚度，做到同时回填均匀上升 。管顶以上 5 0 0 m m 范围内采用反铲填土人工摊平， 在最上层需回填耕 ( 上接 第 6 5页) 此类情况防治的主要方法是： 首先要对膜与混 凝土粘接材料进行试配， 选择满足工程环境要求的 粘接材料 。 在处理 巴里坤县西黑沟水库和伊吾县 阿拉通 盖 水库库盘 复合土工膜与趾板混凝土连接渗漏 问 题时发现，粘接的复合土工膜与趾板混凝土有 5 0 己脱离，经更换粘接材料多次调试才达到要求。 其次 ，钢板压条不能直