預應力鋼筒混凝土管安裝質量控制

馬英豪，成 雷，張繼強

（山東省膠東調水局，山東 濟南 250100）

山東省膠東地區引黃調水工程自打漁張引黃閘引取黃河水，分別向青島、煙臺、威海供水。整個工程由引黃濟青工程和新建輸水明渠、壓力管道、暗渠、隧洞等組成，全長468.24km。其中部分新建壓力管道采用PCCP，內徑 2.2～1.6m，每節管長 5000mm，單節管重約8～15.2t，壁厚根據內壓和外荷載不同，為100～165mm。現對PCCP實際安裝過程中的質量控制經驗作一總結。

1 PCCP管道特性

預應力鋼筒混凝土管 （PrestressedConcrete CylinderPipe，簡稱PCCP）由3部分組成。第一部分為高強度混凝土管芯，是管子的主要結構部分,可提供光滑的內表面，以利水流。該芯包括一個鋼筒，起防水作用，可提供縱向的抗拉強度，并可增加環向強度。第二部分為高強度抗拉鋼絲，以一定的預應力螺旋式纏繞在管芯上，在管芯上產生均勻的壓預應力，以抵償由內壓和外荷載產生的拉應力。第三部分為一密實的水泥砂漿保護層，包住纏繞的預應力鋼絲及管芯，使之免受物理損壞和外界腐蝕。

PCCP具有承壓力高、剛度大、抗滲強、安裝方便、接頭密封好、經久耐用、不污染水質、運行和維護費用低等特點,是目前世界上使用最為廣泛的大口徑、高壓力管材之一,被廣泛應用于工業及民用輸水、配水及灌溉系統中。

2 PCCP輸水工程施工質量控制要點

2.1 安裝前質量控制

1）查勘現場，做好施工安裝總體計劃。

2）審核設計圖紙，編制詳細配管圖和管道安裝鋪蓋要素表。根據設計圖紙平面位置及縱向高程要求，計算管道安裝鋪蓋要素表，特別是針對平面和高程折點處的角度借轉，需要提前做出詳細計算，并具體到每一節管子，以此作為管道安裝以及管槽基坑開挖的控制依據，并做好技術交底。

3）制定管槽開挖及管道安裝詳細計劃，明確布置好施工道路、棄土區、備管區，確定管道安裝的位置和順序。管道基槽開挖須先規劃施工道路，單管安裝溝槽底部寬度較小，宜在基坑上向溝槽內吊裝作業，因管道自身重量大，再加上吊裝設備重量及車輛來回振動，形成較大的坡頂動荷載，易導致邊坡不穩定。所以，施工道路不但要確保土方機械、管道運輸車輛的安全暢通，還要預留1～2m安全距離，給大型吊裝設備留出足夠的作業空間。

PCCP一般是從一端順序地向另一端安裝，中間不宜斷開，除非從該處增加轉換件，最后用鋼管補夾空。通常從下游向上游逆水流方向安裝，一般從排氣井、閥門井或與鋼管接頭處開始進行。如遇到下坡，管道應從坡底向坡頂方向安裝，這樣安裝省力，且不必考慮水流方向問題。

4）嚴格管材進場驗收。重點檢驗管徑、長度、工壓、標記、管內外表面質量等。

2.2 安裝過程中的質量控制

2.2.1 基坑開挖及管道基礎

1）基坑開挖。土石方開挖前，根據地下水位的情況，選擇降排水方式，確保地下水位位于開挖設計基底0.5m以下。當地下水位過高時，可以采用坑外管井降水、坑內明溝集水坑相結合的方式降排水。同時做好基坑外圍的臨時截水溝，以防基坑外水流流入基坑、沖擊邊坡，造成邊坡坍塌，影響施工進度、安全。

基坑開挖一般采用機械挖土，人工清底應嚴格控制標高，嚴禁超挖，如局部超挖，則用相同的砂土或細砂回填，并夯實到天然密實度。基槽開挖至設計標高后，應及時組織驗收，合格后立即進行下道工序施工。同時應注意天氣變化，嚴禁基槽泡水。

2）管道基礎。PCCP為柔性接口，管道基礎局部變形不應過大，在巖石、砂夾石等地質條件較好的管基上鋪設砂墊層，在松軟黏土層等地質條件較差的管基上鋪設碎石墊層和砂墊層，必要時須根據實際情況采用拋石或碎石換填處理，以保證管道鋪設過程中較少產生局部應力集中，防止地基不均勻沉降導致漏水。

2.2.2 管道安裝

PCCP安裝控制的重點環節是管口接縫寬度和接頭水壓試驗檢測。另外要重點控制管子與基礎面接觸嚴密，不能出現懸空現象，管道安裝完畢要用砂土對管腳進行填塞穩固，防止回填時管子發生位移。

1）管道吊裝。根據實際情況，選擇吊裝能力有足夠富余度的吊裝設備。吊裝應采用雙吊點兜身吊，不得用裸鏈條、吊鉤直接接觸PCCP管保護層,應采用帆布、皮革尼綸等軟吊帶,從管槽頂部向溝槽內下管時要系纜風繩，保持管子平衡。

2）焊接陰極保護連接鋼板。先用鑿子剔除承口鋼板上的混凝土，露出鋼板外緣后再焊接，焊接不能超出承口內側邊緣，防止擠壓膠圈，在管道安裝插口膠圈前對應承口鋼板位置牢固焊接插口鋼板。

3）承插口清理。用平鏟清理，除去灰塵、雜渣、防銹漆漬等異物，以用手撫摸感覺光滑為原則，防止粗糙的表面擠壓膠圈。

4）橡膠圈安裝。橡膠圈使用前要逐個檢查，不得有割裂、破損、氣泡、大飛邊等缺陷。安裝時要防止過度擠壓膠圈，同時要注意接縫寬度，防止膠圈外露，失去密封效果。冬季低溫施工還要有防凍措施。

一般上下左右4人配合拉伸安裝膠圈，膠圈放入插口凹槽后，要檢查膠圈是否扭曲，如有扭曲，在膠圈和插口間插入一根圓形光滑棒，沿管道插口的周邊環向移動一周調勻橡膠圈，消除扭曲翻轉現象。

5）承插口涂刷植物油。承插口潤滑可以用肥皂水，也可以涂刷植物油，但必須對膠圈無腐蝕，重點刷膠圈部分，過少起不到潤滑作用，過多不僅浪費，還會造成承口底部縫內積油，打密封膠時清理困難。

6）安裝就位。管道安裝按照承口在上游，插口在下游的方向進行布置。如果按照逆水流方向安裝，吊裝時應將承口端略高，插口略低，形成一個順水流方向的小坡度。對好口后，用張拉設備將管道固定好，吊車緩緩將管子吊離地面，以減少摩擦阻力，張拉人員在指揮人員及看膠圈人員的指揮下開始進行張拉，將管子慢慢地對接就位；如果順水流方向安裝，應將承口方向略高，插口方向略低，按照這樣的方法安裝，借助管子自身重力，張拉時省力。

7）管道接頭打壓。管道接頭打壓應與安裝同步進行，宜先試壓再打壓。先試壓就是提前快速檢查膠圈是否密封良好，如果試壓穩定，再拆除張拉設備和鋼絲繩，同時按要求重新打壓，避免膠圈局部扭曲誤認為是膠圈被擠壓損壞漏水，減少拔管返工。打壓時壓力為設計工壓的2倍，且能夠恒壓保持5min，接縫處無滲水、漏水現象，則該接頭密封符合要求，否則需要返工處理。打壓完成后應復核管節高程和中心線。

8）焊接陰極保護銅纜。一般用氬弧焊焊接兩鋼板之間的聯系銅纜，焊接一定要牢固，防止接頭抹縫時碰掉銅纜。

9）管道接頭防腐。安裝合格的管道外部接縫要用水泥砂漿抹縫，采用帶狀包裹扎緊固定，內穿鐵絲，通過拉動鐵絲達到內部砂漿密實。內縫填實采用聚硫密封膠。打膠前應先清除管道接縫內的灰塵、污物、積水、油漬等，確保接觸面清潔干燥，在縫兩側貼好膠帶，按要求填充。接頭防腐無論是外縫還是內縫都要及早進行，外縫抹完后可及早進行管道回填，而內縫更要隨管道安裝隨時進行。

10）回填夯實。回填時首先采用中粗砂進行管道基礎兩邊對稱填充（30cm一層），灑水振實，高度至管身135°。然后，逐層用回填土在管道兩側同步回填，每層厚度不超過30cm，回填土不得含有機物、凍土、磚石等硬物，以免損傷管材及接口，回填土壓實度要達到設計要求，保證管道安全穩定。

2.2.3 管道水壓試驗

根據設計及技術規范要求，壓力管道安裝完成后須進行分段水壓試驗，且長度不超過1km，試驗壓力為設計工壓加0.3MPa。

3 結語

大口徑預應力鋼筋混凝土管道在長距離輸水工程中應用十分廣泛，通過本工程施工過程中各標段的實踐，PCCP施工工序較為簡單方便，通過以上措施能有效控制管道安裝質量。