天津市濱海新區供水工程PCCP管道安裝施工組織設計方案比選

袁建新，孫燕，張松濤

（1.天津市水利勘測設計院，天津300204：2.海河水利委員會海河下游管理局，天津300061）

天津市濱海新區供水工程PCCP管道安裝施工組織設計方案比選

袁建新1，孫燕1，張松濤2

（1.天津市水利勘測設計院，天津300204：2.海河水利委員會海河下游管理局，天津300061）

現代工程施工機械化水平越來越先進，管道安裝的施工工藝越來越成熟，形式也越來越多樣化。針對天津市濱海新區供水工程對PCCP管道安裝的施工組織設計方案進行比選。

管道安裝；施工組織設計；方案比選；供水工程

1 工程概況

天津市濱海新區供水工程輸水管線全長約38 km，主要功能是將南水北調中線原水從天津干線末端輸送到濱海新區內的南水北調中線受水區，向天津市濱海新區提供城市用水，促進地區社會經濟的可持續發展。

2 管材型式

本工程使用的管材主要為預應力鋼筒混凝土管（PCCP），特殊地段采用鋼管替代。PCCP管是在帶鋼筒的混凝土管芯上纏繞環向預應力鋼絲并作水泥砂漿保護層而制成的管材，是一種由鋼筒、鋼絲和混凝土制成的復合管材。

單管長度一般為5 m，工作壓力通常為0.4～2.0 MPa。

管道接口采用鋼質承插口，以膠圈止水，密封性好。由于鋼質承插口與內部鋼筒焊接，作用類同鋼管，其組合韌性高。另外，采用承插口形式，對地基不均勻沉降有一定的適應性，抗震性能好。

3 管道吊裝

3.1 管道吊裝方案比選

本工程的地形條件主要為海積平原，地層中主要為粉土、粉質黏土、淤泥質粉質黏土、黏土、粉砂和淤泥質黏土。本工程區地下水埋深一般1.0～2.0 m，輸水管道頂部埋深一般在3.0 m左右。因此，本工程輸水管線均位于地下水水位以下，基坑開挖前要采取基坑降水措施。

本工程管道的主要管材為雙排DN2200 mm的PCCP管道。管道單節長度5.0 m，運輸最大寬度2 640 mm，單節管道最大重量約16.2 t。PCCP管道的運輸及安裝難度較大，是本工程施工的難點之一。這里，筆者對移動式起重機和門式起重機兩個PCCP管道吊裝方案進行比選。

方案1：半掛車運輸，移動式起重機吊管安裝。移動式起重機從掛車上卸管并吊運至溝槽內進行管道安裝，插口用手動倒鏈葫蘆拉進承口。

方案2：半掛車運輸，槽底龍門吊卸管，簡易門機安裝。掛車運輸PCCP管至槽底，由布置在基坑內的門式起重機從半掛車上卸管，并吊運至溝槽內排管、布管。管道安裝采用自制的鋼架式簡易龍門吊吊裝，用倒鏈葫蘆吊對，插口以倒鏈葫蘆拉進承口。

方案1采用移動式起重機直接進行管道安裝，溝槽內可以不修施工輔道，溝槽底寬滿足管道安裝即可。但溝槽頂部一側需要修建臨時施工道路，以滿足移動式起重機作業要求。此方案基坑作業斷面較小，移動式起重機機動靈活，施工效率較高。但由于起重機械位于基坑上口邊緣，對基坑邊坡穩定要求較高。方案2采用門式起重機將管道吊卸到溝槽內，因此在基坑內需修建一條施工輔道，以滿足半掛車通行，基坑作業斷面較大，土方工程量及臨時堆土占地也相應較大。即使基坑內不設置施工道路，管道下基坑則需要半掛車倒向下坡、槽底運輸、門機卸管、空車經槽底和坡道出槽等環節，大大降低了工程的施工效率。同時，本工程基坑所處地層以粉質黏土、黏土和淤泥質黏土為主，且輸水管線位于地下水水位以下，在完成基坑降水措施后需要增加基坑底部的硬化措施，以滿足半掛車通行要求。

綜上所述，方案1比方案2施工占地小，征地費用低。同時，方案1的管道運輸次數少，施工效率較高。雖然起重機械位于基坑上部，施工安全性降低，但通過在履帶吊車下鋪墊鋼板或型鋼等方式，可以大大降低吊裝機械的接地比壓，能夠滿足邊坡穩定要求。

因此，本工程PCCP管道安裝采用方案1。

3.2 管道吊裝施工機械

本工程管線施工時，先沿溝槽一側修建一條施工輔道。安裝現場采用移動式起重機從臨時堆管場地吊運管道至基槽內（局部施工區狹窄地段可直接從拖車上吊運管道施工），人工配合移動式起重機進行下管安裝。移動式起重機在基槽邊將管道吊下基槽，距基槽上口邊線應至少間隔2 m的距離，以避免邊坡坍塌。

管道特性及移動式起重機選配，見表1。

表1 管道特性及移動式起重機選配

經計算，管道吊裝的最大水平距離約17.0 m，單節重量約16.2 t，最大起重力矩為3 672 kN·m。查履帶式起重機的性能表，最大起重量為100 t的履帶式起重機可以滿足本工程的PCCP管道吊裝要求。起重所用鋼絲繩選用6×37+1型鋼絲繩，截面直徑為26 mm，鋼絲直徑為1.2 mm。根據管材的特性，吊裝孔是兩個對稱的圓孔，管道吊裝采用平衡梁一側加倒鏈葫蘆進行吊裝，構成三點達到吊裝的平衡以便于管道的吊裝，其中倒鏈葫蘆的作用是控制管節的平衡點和安裝時對接口的方便。

由于起重機自重較大，其要求的地基承載力過高，需要在履帶式起重機行走的基礎上鋪設專用走板（用鋼板和槽鋼焊接而成，以增加履帶與基礎的接觸面積）進行重力分散，減少對地基的壓力。走板要有足夠的強度，以保證在承受履帶式起重機自重及其負載情況下的安全穩定。

4 注意問題

（1）下管前，應先檢查管節的外觀和防腐層，合格后方可下管。

（2）管道安裝前，管節應逐根測量、編號，宜選用管徑相差最小的管節組對。

（3）下管采用人工配合吊車進行。下管時吊車將管道吊下基槽，吊車距基槽上口邊線應至少間隔2 m的距離，以避免邊坡坍塌。

（4）吊車在架空線路附近作業時，其安全距離應符合電業管理部門的規定。

（5）起吊及搬運管材、配件時，對于法蘭盤面等，均應采取保護措施，以防損壞。吊裝閘閥的配件，不得將鋼絲繩捆綁在操作輪及螺栓孔上。

TV511;TV682+.2

B

1004-7328（2014）04-0063-02

10.3969/j.issn.1004-7328.2014.04.022

2014-03-10

袁建新（1980-），男，工程師，主要從事水利工程設計工作。