天津市濱海新區(qū)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(qū)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(xiàn)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(qū)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(qū)供水工程輸水管線全長約38 km，主要功能是將南水北調(diào)中線原水從天津干線末端輸送到濱海新區(qū)內(nèi)的南水北調(diào)中線受水區(qū)，向天津市濱海新區(qū)提供城市用水，促進地區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)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(huán)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(zhì)承插口，以膠圈止水，密封性好。由于鋼質(zhì)承插口與內(nèi)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(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、黏土、粉砂和淤泥質(zhì)黏土。本工程區(qū)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(jié)長度5.0 m，運輸最大寬度2 640 mm，單節(jié)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(nèi)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(nèi)的門式起重機從半掛車上卸管，并吊運至溝槽內(nèi)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(nèi)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(cè)需要修建臨時施工道路，以滿足移動式起重機作業(yè)要求。此方案基坑作業(yè)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(wěn)定要求較高。方案2采用門式起重機將管道吊卸到溝槽內(nèi)，因此在基坑內(nèi)需修建一條施工輔道，以滿足半掛車通行，基坑作業(yè)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(nèi)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(jīng)槽底和坡道出槽等環(huán)節(jié)，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(zhì)黏土、黏土和淤泥質(zhì)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(shù)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(wěn)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(cè)修建一條施工輔道。安裝現(xiàn)場采用移動式起重機從臨時堆管場地吊運管道至基槽內(nèi)（局部施工區(qū)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(jīng)計算，管道吊裝的最大水平距離約17.0 m，單節(jié)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(jù)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(cè)加倒鏈葫蘆進行吊裝，構(gòu)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(jié)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(wěn)定。

4 注意問題

（1）下管前，應先檢查管節(jié)的外觀和防腐層，合格后方可下管。

（2）管道安裝前，管節(jié)應逐根測量、編號，宜選用管徑相差最小的管節(jié)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(yè)時，其安全距離應符合電業(yè)管理部門的規(guī)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

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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。