大管徑PCCP管道內拉法安裝施工技術

朱興廣

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003）

大管徑PCCP管道內拉法安裝施工技術

朱興廣

（遼寧省水利廳，遼寧 沈陽 110003）

文章闡述了遼寧省重點輸水工程采用長距離大口徑PCCP管道施工技術，在溝槽開挖、管道的運輸及裝卸、內拉法管道安裝及后續處理等方面取得的豐富施工經驗，為其它大口徑PCCP管道施工提供技術參考。

水利工程；海堤龍口；施工技術

1 PCCP管道介紹

PCCP管道是鋼板、混凝土、高強鋼筋、水泥砂漿、防腐材料等幾種材料的復合結構，不僅具有混凝土和鋼材各自的特性，還具有承受內外壓較高、接頭密封好、抗震能力強、施工方便快捷等特性。目前在世界各個地方都被廣泛應用，其主要應用于長距離輸水干線壓力倒虹吸的城市輸水工程和壓力排污工程。

2 PCCP管道安裝施工工藝

2.1 溝槽開挖

施工原則是分層開挖，及時排水，確保干地施工。在開挖完成后及時進行地基承載力試驗，需滿足設計安裝要求，若地基承載力無法滿足設計要求，需進行換基處理。

2.1.1 降排水

開挖前，首先依據地形地質條件選擇降水方式。對于滲透系數高，大于0.1cm/s砂卵石地層，地下水較豐富地段，采用基坑排水；對于滲透系數小，大約在1.2×10-5cm/s～6.0×10-5cm/s之間粉質粘土、淤泥質粘土地層，多采用在基礎兩側挖排水溝，每間隔一定距離設置集水坑的明排方式，；對于滲透系數在4.6×10-3cm/s～9.3×10-3cm/s之間中等滲透系數地層，如具備井點降水條件，可在開挖前提前打降水井進行降水。實際施工中應根據不同的地質、地形條件，選擇不同的降排水方式或多種方式配合使用，地下水位降低至管底高程0.5m以下確保干地施工。施工降排水貫穿于開挖、安裝，直至回填工序結束。

2.1.2 溝槽開挖控制

根據施工控制網坐標和高程控制點，對溝槽中心線、高程進行放樣，按設計斷面對溝槽開挖上、下口邊線進行放樣，并依此邊線進行開挖，如圖1。

土石方開挖共分為5層，分別為第1層耕植土開挖，采用推土機推運至征地最外邊緣分區存放。第2層為主溝槽土，開挖高度依施工機械性能而定，將反鏟布置在槽口，沿縱向退挖甩土出槽后，用推土機或反鏟接力，將土石方運至堆存區堆放（堆存區在耕植土堆存區內側）。第3層開挖至管底高程以上20cm，用反鏟甩土后倒運至堆土區。第4層為基地排水溝開挖。第5層為管底保護層土，確保開挖至設計高程。

2.1.3 不良地基處理

建基面開挖完成后對基礎進行地基承載力實驗，若地基承載力達不到設計要求，須對基礎進行換填或擠密處理，主要方式包括：換填砂墊層基礎，換填級配碎石加砂墊層基礎，換填級配碎石加土工格柵加砂墊層基礎等方式。各層間開挖距離依據安裝速度、施工季節、當地的氣候條件而定。2.2 管道的運輸、裝卸及現場檢查

圖1 開挖示意圖

2.2.1 PCCP管材運輸

一般采用大型平板拖車進行運輸。

2.2.2 PCCP管材裝卸

PCCP管道的裝卸設備選擇根據管徑、單管管重、溝槽深度和寬度、周邊地形、交交通狀況、工期要求、周圍環境綜合考慮。一般采用大型履帶式起重機作為安裝設備，在跨越高壓線路、通訊線路等障礙物、溝槽深度較深時可采用有軌龍門吊作為安裝設備。2.2.3 管道進場檢查

對PCCP管道安裝施工前必須進行質量檢查，包括兩方面。

（1）質量合格證及檢驗報告。特別要對管道工作壓力、覆土深度、生產日期及安裝位置的配管圖進行檢查核對，保證管道類型為安裝位置配管圖要求類型。

（2）對管道外觀質量進行檢查。主要檢查內容包括管芯混凝土裂縫寬度、深度、是否有空鼓、承插口長度、橢圓度、端面垂直度等，進一步確定準備對接的兩節管道的承插口配合間隙是否滿足易安裝和密封良好的要求。

2.3 管道安裝

2.3.1 基準管安裝

溝槽開挖并確認地基承載力滿足設計要求后，鋪設30cm厚中粗砂，最大粒徑不超過2cm，采用平板振動夯夯實，然后根據測量人員用水準儀所控制的設計高程，人工將墊層下挖15cm，控出的材料填筑在兩側并人工振實，形成高度約30cm左右的弧基。基礎處理合格之后進行第一節管道即基準管安裝。規范要求壓力管道管中心高程、管中心軸線允許偏差小于30mm。

為避免基準管的安裝對后續管道造成更大的偏差，要求各條線的第一節管道高程、軸線偏差均控制在10mm以內，且承口方向朝向水流方向。

為確定管道中心線，用一根長為2.5m，校正平直的角鐵置于管道內，標示出角鐵中心位置，將不小于60cm長的水平尺放在角鐵上，角鐵的中心位置處掛一個垂球，將角鐵用水平尺調整水平后，垂球垂線穩定后所示線即為管道中心線。如調整管道中線，用經緯儀上十字絲和垂線之間的相對位置，確定管道中心線是否存在偏差。通過吊車臂桿左右移動，使管道中心線和經緯儀十字絲線位置重合。

如調整管道高程，用水準儀觀測。通過吊車臂桿起降，將管道調整到設計高程。在管道調整過程中，注意檢查承插口之間的間隙。盡量保持管道周圍間隙均勻。

2.3.2 后續管安裝

（1）安裝前準備工作。為了滿足管道吊裝及對接完成后外縫處理的施工需要，安裝前在PCCP管道設計管縫處開挖寬度與管道外徑相同，長×高為1000mm×200mm的工作坑。如圖2。

圖2 管道安裝人造填弧區工作坑示意圖

用履帶式起起重機將管道承（插）口緩慢靠近已安裝管道的插（承）口。為防止承、插口碰撞，吊裝時使承、插口段保持平行，并使圓周間隙大致相等。當吊裝管道承（插）口移動至距離對接管道插（承）口10～220cm時，用方木墊在兩管道之間防止碰撞。

安裝前將承口內部和插口外部的泥土臟物清刷干凈，徹底清掃管內的雜物和塵土。清理管道承口和插口，使工作面光滑、無突起異物，如有飛邊、毛刺等應予處理。承插口清理完成后將膠圈安裝在插口的膠圈槽內，并涂刷食品級植物類潤滑油來潤滑承插口，以便安裝。注意勿讓泥土污物落到已涂潤的插口圈上，嚴禁使用石油類潤滑油。

將膠圈放入插口環凹槽后，再使用一根短棒插入橡膠圈下繞全管口轉2～3圈來調整膠圈松緊，使橡膠圈均勻地套入在插口環凹槽內，且無扭曲、翻轉現象。

（2）安裝。橡膠圈安裝合格后，開始安裝。

根據實踐經驗，管徑大于1.8m 時宜采用內拉法進行安裝，如圖3。

圖3 內拉法平面示意圖

用履帶式起重機將剛吊下的管道承（插）口與已安裝好的管道的插（承）口對中，，使插口正對承口。采用2臺10t手拉葫蘆內拉法將將剛吊下的管道的承（插）口緩慢而平穩地滑入前一節已安裝的管道插（承）口內就位，管口連接時作業人員事先進入管內，往兩管之間塞入擋塊，避免管道吊裝時由于未控制好而導致兩管道承插口相撞，破壞管道。

內拉法具體施工藝如下：

在已安裝管道中選取一道管縫作為內撐桿的固定卡縫，該管縫選取原則為距離預安裝管道4～5節管道為宜，距離過長則人員操作時間增加，施工效率下降；距離過短則會使內撐桿至最外側管道之間因管道與基礎摩擦力不足將安裝管道拉動，，導致該部分已安裝管道產生較大位移。

內撐桿一般選擇厚度在18～20mm范圍內的Q235C鋼板與鋼錠梁連接，插入管縫鋼板的受力一側須墊設3mm厚的膠皮墊作為柔性墊墊層，避免受受力時內撐桿破壞管芯混凝土。

吊裝的的安裝管道與最外側管道初步完成管口對接后，在安裝管道的外側架設Q235C槽型鋼制大梁，兩側與管端接觸部位墊設5mm厚的膠皮墊。。

內撐桿與鋼制大梁之間兩側采用鋼制連接桿件與手拉葫蘆的導鏈連接，人工均勻對稱拉動導鏈來縮短兩安裝管道管縫間距，兩側導鏈控制管道軸線，吊車吊裝時垂直方向移動控制管道高程，最終控制兩管之間的安裝間隙在5～25mm之間,高程和軸線偏差均小于30mm，每每節PCCP管道安裝完成后，仔細進行管道位置和高程的校驗，如不合格須進行調整，直至合格為止。

安裝合格后及時進行接口水壓試驗，確保安裝質量。

2.3.3 PCCP管道接頭打壓試驗

在管道完成之后，采用打壓泵從接頭下部打壓孔壓水，上部打壓孔排氣。排氣結束后在兩個打壓孔各安裝一個精專業檢測單位評定合格后的壓力表進行打壓試驗，加壓至規定的實驗壓力后，保持2miin內無壓力降為合格。

接頭壓力實驗共需進行3次。第1次打壓試驗在內接管道安裝定位后立刻進行，合格后進行下一節管道安裝；第2次打壓試驗在某節管道之后又完成了兩節管道安裝后對該節管道進行打壓試驗；第3次打壓試驗在回填完成后進行。

如果打壓試驗不合格，需對管道進行拔管重新安裝處理或其他處理方式，直至合格為為止。

2.3.4 接頭處理

為了使整個管道完全處于堿環境中，外漏承插口鋼件不受侵蝕，安裝接頭外側需進行接縫灌漿。外縫灌漿在第二次接頭打壓合格后、回填之前進行。

在接頭外側包裹一層厚度2cm，寬度不小于260mm的閉孔泡沫板為包帶，作為灌漿接頭處的外模。在包帶的外側用8#鋼絲繩勒緊，形成管縫砂漿凈凈寬不小于200mm的空腔，用張緊裝置拉緊鋼絲繩，防止漏漿。

在管道接縫安裝外包帶之前用水沖洗潤濕，外包帶在頂部留有缺口，灌入的砂漿要有較好的流動性，并加入8%左右的膨脹劑使之成為非收縮性砂漿。灌漿時從管頂一側灌入，從另一側溢出，灌筑過程中使用細鋼筋插搗，外側采用木槌輕敲打，確保灌漿密實。灌漿口上部部使用較干硬砂漿填滿。接頭灌漿超出管外壁高度不小于3cm。管道內部接縫也需進行封堵。

在第三次打壓試驗完成并驗收合格后，進行管道內部接縫封堵抹漿。封堵前需清掃管道內接縫，確保接縫內沒有異物和灰塵。灑水濕潤后，采用膨脹砂漿塞填縫隙并搗實抹平。

2.4 溝槽回填

根據管道各部位受力條件不同，管道回填采用分區控制原則，各區回填料和壓實參數應符合設計要求。

在管道回填分區中，由于管道承重全部集中在腋角區（管底110°～120°范圍內），該區回填質量對管道穩定性影響最大。管道腋角區回填方式分為埋弧法或填弧法，如圖4。

圖4 填弧法回填示意圖

由于受地質條件、管道形式的多樣性等條件制約，大多采用填弧法施工。管道第二次打壓合格后，應立即進行腋角回填。受施工條件限制，該區不能使用大型夯實設備，特別是墊層與管道形成的三角區范圍內，應采用粒徑小于20mm、含水率在5%～8%、含泥量不超過5%的中粗砂進行回填，夯實設備使用自制的T形夯實設備或直徑10cm左右的圓木分層夯實，避免產生不均與沉降，，確保管道進出穩定。

其他區域回填應根據回填碾壓實驗確定回填厚度、最優含水率、夯實機具及碾壓遍數。回填時，堆土區側采用反鏟送土到溝槽。另一側采用土方開挖區運回的開挖土料，反鏟送土到溝槽。管道之間采用16m長臂反鏟送土沿簡易溜槽下料到溝槽，，嚴禁在管道上方高出傾倒回填料。溝槽內采用人工鋪料。管道之間的回填壓實應與管道至溝槽壁之間的回填壓實對稱進行，每側回填高度差不超過一層填筑厚度，做到同時回填均勻上升。管頂以上500mm范圍內采用反鏟填土人工攤平，在最上層需回填耕植土，厚度不小于500mm。溝槽范圍內地形地貌須與周圍地形地貌一致，并且滿足耕種要求。

2.5 管道水壓試驗

管道靜水壓試驗是對管道接口、管材質量、施工安裝質量的全面檢查，也是工程驗收之前必須履行的一個試驗項項目。

PCCP管材試驗壓力為工作壓力加0.3MPa，安裝完成連續1kmm管道后進行首段打壓試驗，隨安裝進度利用打壓管逐段進行水壓試驗，分段長度不宜超過10km；在逐段水壓試驗完成后可進行10km水壓試驗；10km打壓試驗完成后可進行更長距離水壓試驗，直至整個管線水壓試驗全部合格。

3 結 語

PCCP管道安裝以其自身的優點，在輸水、排污等領域得到廣泛的應用，隨著PCCP管道制作與安裝工藝的不斷成熟及行業相關規定的不斷完善，將會在未來輸水工程中起到更加巨大的作用，為人類合理調配、充分利用水資源做出更大的貢獻。

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.06.022

TV672+.2

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1008-1305（2014）06-0066-04

朱興廣（1972年-），男，高級工程師。