浅淡大口径砼管施工工艺

浅淡大口径砼管施工工艺预应力混凝土管道在曹妃甸供水工程中的应用【提要】震动挤压工艺预应力砼输水管，具有混凝土密度实，强度高，抗渗、抗裂、抗折性能好、防腐、防锈、维护简易、安装方便、使用寿命长、抗震能力强等优点。并且它输水能力稳定水质不变，成本低，价格便宜，是大口径输水管材中比较理想的管材。【关键词】混凝土管道安装管道试压 1工程简介 曹妃甸供水工程是河北省的重点工程，是通往曹妃工业区唯一的水源工程。由陡河水库提水泵站到曹妃甸工业区水厂，采用管道全封闭压力输水，全长大约99公里，其中较大穿越工程20处，近期规划需供水9000万立方米/年，总投资7.8亿元人民币。第二阶段工程（桩号26+93545+130）自2004年9月2日开工至2005年4月15日竣工，管道设计工作压力0.6 MPa，管径1400mm，单管长5m，重约6吨，采用承插式O型密封圈连接。工程划分为六、七、八三个标段，分别由山东黄河工程局、北京通成达水务建设公司、中国水利水电第六工程局承揽管道铺设任务。2施工前的准备工作2.1设计交底工作2005年9月15日，经甲方、监理、设计、施工单位几方认真翻阅了图纸，对图纸中的问题及疑问进行设计交底工作。2.2地质条件依据唐山市水利规划设计研究院出具的岩土工程勘察报告，揭示：（桩号26+93545+130）此段地层分布主要为第四纪海陆交互相沉积的粘性土、粉土及砂土组成。经现场查勘管线大多处于玉米地、麦地中，地质条件优越，为管道安装提供了良好的施工环境。2.3征迁工作征迁的工作是施工的先决条件，是工程中的难点。由于指挥部征迁处提早介入，对施工占地向各村民发放了补偿款，征迁大部分工作已解决，能够满足开工条件。3管道施工3.1土方开挖 由于管道一般都埋设于耕植土中，首先用推土机把沟槽上方30cm开挖土推到管线左侧用来修建临时进场道路，等到工程试压完毕恢复地貌的时候再把它推到地表，以尽量减少来年庄稼的减产，经第二年的考查发现此效果良好。根据施工中不同的地质条件确定不同的开挖断面形式。在地质条件好、无地下水、开挖深度在2.5 m以内的地段开挖矩形槽；在地下水位高、易滑坡的地段，根据地质条件进行分层开挖。3.2 垫层料回填 由于施工地段多为粘土及粉土，所以在砼管道安装过程中一般不需填垫层，只需开挖底部时防止原状土扰动，预留10cm厚原状土用人工来开挖。对于有少量地下水、地基受扰动等特殊地段采用管底回填30cm厚石渣的处理方法，加强了地基承载力并且为安装工人提供了一个施工作业平台。例如：六标穿越沙河段（桩号28+93529+250）、七标穿越戟门河段（桩号38+73338+810）都采用了此方法，施工效果良好。3.3 沟槽验收本段工程规定为1公里为一个沟槽验收单元，对槽底高程、底宽每200米抽侧一个点，经验收合格后，方可安装管道。对于有特殊情况的地段，开挖、安管、回填各施工程序紧密而有序施工，监理、设计、甲方、施工单位几方现场施工验收，已确保工程质量。例如：六、七标两处穿河段都是采用此方法。3.4管材、管件进场 遵照中华人民共和国GB 5695-94预应混凝土输水管国家标准，对进场的管材进行检验，对于不合格管材由厂家运回。管材卸在沟槽左侧，承口向上，均匀排列，对于有成熟经验的施工单位，管材经过验收合格即把管材直接卸到已开挖好的沟槽内，这样可以省掉一次倒管的费用。例如：七标段就是用此方法，值得借鉴。3.5管道安装 由于管材自重达6吨，安装要用大型机械设备。管道安装方法有两种：第一种是用20t吊车把混凝土管吊到槽中，然后安装人员再用倒链安装。第二种是依据排管图把管子先用吊车放到用沟槽内，把提前制作的台车稳固，再用倒链安装。在本工程八标段用得第一种方法进行安装，六、七标段用的第二种方法。在这对安装过程做一下简介：(1)第一根管的定位尤为重要，为了安装方便应确定中心点为管枕，从中心点拉一根与管材外壁相等尺寸的距离，取两点立定位杆。(2) 必须将承口内表面和插口外表面的油污、杂物清除干净。(3) 按管径选好相应的橡胶圈，套入插口端。值得特别说明的是：胶圈为圆滑状，不带有防滑纹，如果加润滑剂或凡士林，将会在安装时使胶圈不会滚动，致使胶圈会在试压时有可能滑出，所以对于胶圈上是否要加润滑剂或凡士林，为此特别开了专题会：决定对此段管道安装不采用润剂，采用直接安装方式。承插口的安装图(4) 用手扳倒链合拢管节时，手扳倒链一端用钢丝绳和方木，另一端作为固定反力端（或方木固定）。管节合拢时两只手扳倒链应放置在管节水平直径处，拉钩勾在被合拢管节的承口壁，手扳倒链反力端可用钢丝绳、卡扣等固定于临时桩或已安装的管节上（如图3所示），合拢时两只手扳倒链应同时拉动，使管节合拢。(5) 管子承插就位、放松钢丝绳时，应复核管节的高程和中心线，检查承插口之间的间隙为9mm15mm。3.6阀门井附近的连接 为了保证管道的安全运行及维修需要，在输水管道上布置了排气阀、排泥阀、安全阀及蝶阀。根据设计要求，排气阀、排泥阀分别设置在管道最高、最低处，在轴线上可移动的范围较小。与阀门联接的管件全为钢管，而在施工中为缩短工期，施工单位采取多点施工方案，所以当安装到阀井处时，与阀井连接的管道长度是不固定的。为了满足短管连接需要，在施工中采取了根据实际距离现场截管、现场焊接技术，保证了施工进度，也保证了管道连接质量。3.73.7公路的顶管对于顶进距离长、公路等级高县级以上公路，我们采用钢管道铺设，外加混凝土套管保护钢管道。3.8 井点降水在河床地段采用井点降水加导流排水的施工方案。例如六标段穿越沙河段（桩号28+93529+250）就采用此方法，效果十分好，在没降水的时候挖探坑可以明显看到有地下水向上漫，并且边开挖边坍坡，而经过半个月井点降水，再进行开挖，沟槽可直接成型，并顺利进行管道安装。3.9 钢管内、外防腐工程中弯头及过路处采用钢管道连接，具有施工处多且施工量小的特点。所以对内防腐采用人工涂抹，水泥衬里厚度为14mm，允许厚度公差为+3mm，-2mm。外防腐为喷砂除锈（Sa21/2级），做一底一腻二布四油环氧煤沥青加强级防腐层。涂层干膜厚度大于等于0.8mm，电火花检漏电压5000V。4管道验收对安装完毕的管道，进行高程及轴向的验收，轴线位置允许30mm，高程允许20mm，对钢管连接处进行外防腐验收，合格后方可回填。5土方回填管道安装完毕经验收合格即可回填，回填每层不超过20厘米，要求机械轻夯或人工夯实，管道两侧腋下的三角区结合插捣，管道下部必须填捣密实，分层夯实后压实度不小于95%，直至回填到管顶以上50 cm，待试压完毕后才可回填余下部分及恢复原地貌。6管道试压 为了全面检查管道整体安装质量，按给排水工程有关规范要求，需要分段(一般1 km)对管道进行打压试验。用专用堵头封住每一试压段的两端，并做好支撑，以防止打压时管道沿轴向位移。将管内充满水，缓慢增加压力至管道设计压力的1.5倍。8在施工中的几点体会：(1)由于工期紧张，工程施工有效工日全都集中于9月底至3月底，这一期间都为农闲时期，对于施工外界阻挠相对减少许多，但也同时带来不利因素就是要冬季施工，冬季施工不但要为工程多增加不少投入，更重要得就是工程的施工质量稍有疏忽就会造成质量事故。（一）当挖地表土时冻土已有50cm，所以就不能用它来修建临时附道，而只能堆施工地上，这样就更加占用了施工用地。（二）当铺设管道完毕就必须结合现场监理联合验收后，马上进行回填，只需回填到管底50cm即可，待试压成功再进行全部回填。如果不及时回填就会出现冻槽的危险，这样对管道基础十分不利，将来会引起管道的沉降，会发生胶圈挤出的危险。（三）浇筑砼必须把水加热，在水泥中加适量早强剂、防冻剂，浇筑完毕还有采取适当的保温措施。这样不但工程材料成本会增加，人工工效也会降低，增加了工程费用。(2)注意管道基础处理工作，防止管道发生不均匀沉陷。在软地基地段采取适当的防护措施，如：回填石渣垫层，以增强地基的承载力。如果基础处理不好，发生沉陷，很可能造成O 型圈失效，造成承插口处漏水，因为单管允许最大借转角度为1，即管端最大位移应控制在8.7cm之内。 6.2、下管、稳管 1）、管道进场检验：管节安装前应进行外观检查，检查管体外观及管体的承口、插口尺寸，承口、插口工作面的平整度。用专用量径尺量并记录每根管的承口内径、插口外径及其椭圆度，承插口配合的环向间隙，应能满足选配的胶圈要求。 2)、管道下管：采用专用高强尼龙吊装带，以免伤及管身混凝土。吊装前应找出管体重心，做出标志以满足管体吊装要求。下管时应使管节承口迎向流水方向。下管、安管不得扰动管道基础。 3）、稳管：管道就位后，为防止滚管，应在管两侧适当加两组四个楔形混凝土垫块。管道安装时应将管道流水面中心、高程逐节调整，确保管道纵断面高程及平面位置准确。每节管就位后，应进行固定，以防止管子发生位移。稳管时，先进人管内检查对口，减少错口现象。管内底高程偏差在l0mm内，中心偏差不超过l0mm，相邻管内底错口不大于3mm。 4）、挖接头工作坑：在管道安装前，在接口处挖设工作坑，承口前大于等于600mm，承口后超过斜面长，两侧大于管径，深度大于等于200mm，保证操作阶段管子承口悬空。6. 3、对口 1）、清理管膛、管口：将承插口内的所有杂物予以清除，并擦洗干净，然后在承口内均匀涂抹非油质润滑剂。 2）、清理胶圈：将胶圈上的粘接物清擦干净，并均匀涂抹非油质润滑剂。 3）、插口上套胶圈：密封胶圈应平顺、无扭曲。安管时，胶圈应均匀滚动到位，放松外力后，回弹不得大于l0mm，把胶圈弯成心形或花形（大口径）装入承口槽内，并用手沿整个胶圈按压一遍，确保胶圈各个部分不翘不扭，均匀一致卡在槽内。橡胶圈就位后应位于承插口工作面上。 4）、顶装接口 顶装接口时，采用龙门架，对口时应在已安装稳固的管子上拴住钢丝绳，在待拉入管子承口处架上后背横梁，用钢丝绳和倒链连好绷紧对正，两侧同步拉倒链，将已套好胶圈的插口经撞口后拉入承口中。注意随时校正胶圈位置和状况。 安装时，顶、拉速度应缓慢，并应有专人查胶圈滚入情况，如发现滚入不均匀，应停止顶、拉，用凿子调整胶圈位置，均匀后再继续顶、拉，使胶圈达到承插口的预定位置。 管道安装应特别注意密封胶圈，不得出现“麻花”、“闷鼻”、“凹兜”、“跳井”、“外露”等现象。 检查中线、高程：每一管节安装完成后，应校对管体的轴线位置与高程，符合设计要求后，即可进行管体轴向锁定和两侧固定。 用探尺检查胶圈位置：检查插口推人承口的位置是否符合要求，用探尺仲人承插口间隙中检查胶圈位置是否正确。锁管：铺管后为防止前几节管子的管口移动，可用钢丝绳和倒链锁在后面的管子上。6.7.2混凝土管卸车、检验、修管混凝土管卸车，采用16t汽车吊卸车和采用高强力吊装带，混凝土管堆放时必须垫稳，码放不能超过2层，卸车后对混凝土管要进行逐根检验。混凝土管要求无裂纹、无叩碰损伤，承、插口的接触面圆滑平整、无凹凸，不圆度3mm，止胶台完好无损。如有损坏，可以修补利用的，通知厂家到现场补口。可将损坏处清扫干净，刷素水泥浆，用525#普通硅酸盐水泥1:1水泥砂浆进行修补，达到一定强度后，涂刷环氧树脂，干燥后,方可使用。混凝土管进场后，要对混凝土管逐根编号，进行承插口直径、椭圆度测量检验并作记录，根据测量记录,对砼管进行匹配，以保证管线安装顺利，不渗不漏。对于尺寸误差大的管,磕碰后不能利用的管作好标记单独存放。6.7.3混凝土管吊放就位利用16t汽车吊和采用高强力吊装带将检验合格的混凝土管按照匹配顺序将混凝土管吊放就位，吊放时要平稳，专人现场指挥。管与管之间要留0.3m的间隙，严防管与管相碰撞，承口朝向上游，管内杂物、泥土清扫干净。6.7.4对管安装安装工具采用自制专用龙门抱车，利用DN159的钢管作立柱，横梁用14#工字钢，上纵梁下纵梁用14#工字钢，用45角钢作斜拉撑。4个立柱脚设滚动钢轮。前、后上横梁各挂一个5t吊链，用以起吊混凝土管，钢轮下铺枕木或5cm厚木板及10-12#槽钢作轨道。将混凝土管进行沟底倒运和安装。自 制龙 门抱 车示 意 图安装混凝土管前先根据设计图纸给定的第一根管的安装坐标，测放准确，将首根混凝土吊起按照设计位置将其平放在已验收合格的砂垫层上，并用水准仪、经纬仪将混凝土管找平、找直，经自检复测无误，即可将管身回填并分层夯填达到设计要求密实度。回填土厚度为混凝土管顶以上0.6m。第一根管安装完毕采用拉进的方法安装第二根管。先将第二根管用龙门抱车吊离基底面，两根管的承口、插口清扫擦拭干净，再将橡胶圈套在第二根管的插口端部，胶圈不许扭曲、拧花。如发现扭曲和拧花则要重新安装胶圈。然后平稳地插入承口，混凝土管身两侧各拴一个5t吊链，对称摆放，将第二根管的插口，拉入第一根管的承口。两侧的吊链对称用力拉进，用力要平稳，橡胶圈应均匀滚动到位。胶圈应在承、插口的工作面上，贴紧止胶台即可。然后用经纬仪、水准仪将第二根管找直、找平，使混凝土管的纵向上下偏差和横向左右偏差，保持在1cm之内。管口间的纵向间隙在0.5-1.5cm之内，承、插口之间的间隙要上下左右均匀，自检复测无误后，即可卸力，将此根管身夯填，留出承插口位置。再安装以后的管时，要采用8-10t挎顶顶进的施工方法。挎顶后背通过枋木顶在待安装混凝土管的插口上，挎顶头通过枋木顶在混凝土管的承口部位，挎顶要对正中心，顶进时要均匀缓慢。6.7.5注意事项安装前，要检查已安管的完好情况，并检查管内有无异物要清理。混凝土管安装完毕，要及时按设计要求回填土并留出承插口的位置，而且要时刻关注天气变化及农村灌溉，防止水流入管沟，造成浮管事故。注意橡胶圈的质量应合格，无气泡、划痕，施工橡胶圈严禁暴晒和火烤和严禁接触油类物质。7.5 混凝土管材安装7.5.1、材料要求1、预应力钢筋混凝土管本工程所采用的预应力钢筋混凝土管其各项指标符合下列要求。1.1预应力混凝土管（震动挤压工艺），除特殊要求外，要遵守国标GB5695-94及GB/T15345-94所规定的要求。1.2制管用混凝土强度不得低于本工程所要求的标准。管子出厂时混凝土强度不宜低于强度等级的90%。1.3管体内在质量、管壁厚度、保护层厚度、止胶台、内壁平整度、纵筋头处理、承插口工作面平整度、堆存及缺陷修补等方面技术要求均满足GB5695-94的规定。外观质量符合下表规定。混凝土管外观质量序号项目标准1承口工作面光洁平整、无蜂窝、脱皮现象，严禁有纵沟有承口工作面不得有凹凸等缺陷。2插口工作面光洁平整、无蜂窝、刻痕、脱皮现象，严禁有纵沟，止胶台前沿050mm范围内不得有凹凸等缺陷。3管体内壁内壁平整、局部凹坑深度不大于8mm。4管体外壁无结构裂痕，保护层不应脱落，空鼓面积累计不超过0.0+4m2。5止胶台几何形状规则，无破损、裂纹和毛刺，管身不得高于止胶台。6缺陷修补修补完整，粘结牢固、光洁平整、无漏补。1.4管口尺寸满足厂家提供的管口尺寸图要求。1.5由管厂运至工地（或堆场）的混凝土管，经承包人及监理工程师验收合格后方可使用。如存在不影响使用的缺陷（如运输过程中的碰损），由厂家派员在现场修补，修补后经检验合格方可使用。1.6与水接触的管体部位修补时，不使用对水质有污染的材料。管口尺寸未满足厂家提供的管口尺寸图要求、外观质量不合格的管子，不得使用。2、橡胶密封圈2.1橡胶密封圈性能满足专业标准JC/T748-1987（1996）和ZBQ43002-87。本工程混凝土管使用的“O”形橡胶密封圈。2.2橡胶圈在运输、存放过程中，防止阳光直射，严禁与油脂类、酸碱类、溶剂接触，并不得长期受挤压。2.3安装前对其颜色、外观、质量逐根检查，颜色不对，有结疤、裂口、气孔、杂质等缺陷者不得使用。对进场胶圈的截面直径及圆环内径的尺寸进行1%抽查，如发现不合格不得使用。7.5.2预应力混凝土管的安装 按检测的承插口的工作面直径公差进行配管编号，将验收合格的混凝土管按配管编号顺序将混凝土管由管材存放地点用12T吊车吊装至55马力拖拉机上运至施工现场，按配管编号顺序布置在管沟的一侧。管道基槽开挖后，申请基槽验收，基槽验收合格后进行管道安装。在混凝土承插口无缺陷，胶圈、大头坑，垫层、排水等各项检验合格的情况下方可进行