PCCP 管道安裝與質量控制

文／劉志宇 中國水電基礎局有限公司 天津 301700

1.工程概況

小浪底南岸灌區工程，位于河南省洛陽市北部邙嶺地區，北靠黃河，南臨洛河。負圖水庫泵站位于負圖水庫左岸，其目的是將負圖水庫的水經過泵站加壓提升通過輸水管線至總干渠，灌溉一干渠和五干渠灌片。輸水管線起點為負圖水庫浮船泵站出水池樁號G0+000，終點位置為總干渠（18+647.95 樁號）輸水管出水池G3+727.5 位置，輸水管線設計流量為2.23m3/s。根據本工程項目的建設要求，輸水管線均采用PCCP 管道。

PCCP 管道不同于一般管道，其結構特殊性在于：在高強度混凝土管芯外表面纏繞預應力鋼絲，噴上水泥砂漿保護鋼絲，構成管子基本結構。管子為鋼制承插式接口，接口型鋼與鋼筒之間由焊接工藝形成整體結構，在插口上的凹槽內使用密封橡膠圈，滑入承口對接后構成密封柔性接口。

2.PCCP 管道安裝工藝

2.1 安裝前應做好準備

輸水工程中安裝PCCP 管道之前，相關人員需以施工規定做好前期準備，如有關人員應參考項目總體方案，全面把控控制點高程、平面測量，以確保管道安裝期間軸線、標高等有關參數能與施工要求相一致。安裝管道節以前，施工人員應立即清除管道內的雜物，確保管道清潔度達標，而在管道搭接部位，則重點應保障承插口的清潔度。

2.2 就位與偏差控制

PCCP 管道的安裝流程較多，就位與偏差控制同樣屬于前期性的工作。現場安裝作業中如管溝開挖通過驗收，才可按規定將前期選定的PCCP 管道放入開挖的溝槽中。在放入管道之前，企業應安排專人檢查管道的外觀，避免管道有破損，如管道有毛刺等問題，應安排專人來處理，必要情況下更換新材料。管道安裝的難度較大，吊裝施工期間應配備專業化吊裝設備，合理選定吊裝參數，保障吊裝的安全性，避免操作不當引起施工事故[1]。管道起吊時，兩點兜身吊、專業起吊工具必不可少，裝卸時應利用木質墊塊、墊層等支墊內支撐面。吊裝設備下管時，如操作不當可能無法保障邊溝的穩定性，有關人員需嚴格遵守操作規范，嚴禁管道與槽下管道相接觸。進入管道安裝階段時，施工人員應選擇恰當的安裝工藝，防止操作不當引起承插口環的碰撞，每一管道都需保持緩慢、允許移動，直到到達安裝位置。

2.3 密封橡膠圈的安裝

PCCP 管道安裝作業中，施工人員需合理使用密封橡膠圈，嚴格遵循行業內的安裝規范與標準。首先，正式開始安裝前施工人員需清洗管道膠圈，避免存在雜物，當清洗結束后將其放入溝面。其次，承口溝面位置需涂刷潤滑油，控制潤滑油的用量，橡膠圈放入插口溝槽前同樣需有涂刷潤滑油這一步驟。第三，下放密封圈時需配備專業化設備，發揮設備的輔助作用，隨著管道插口的變化，施工人員需適當調整密封圈膠圈，保障膠圈拉伸的均勻性，避免操作不當出現膠圈扭曲等異常情況。

2.4 管道對接安裝

PCCP 管道安裝作業中，對接安裝的難度較大，在此操作期間應配備專門的裝管架，規范吊起管道，使管道吊起后與地面相距0.1m，此距離條件下推送裝管架，在特定的推力作用下裝管架應沿軌道持續運行，直到到達指定卸載區域[2]。卸載PCCP 管道時裝管架吊起管道后與已安裝管道承口的距離應達到規定，一般二者的距離在0.1～0.2m。管道吊起、卸載環節，在吊起位置應開挖特定寬度與深度的溝槽。安裝對接過程中，分配專人密切監督現場情況，特別需關注承插口對接是否與施工要求相一致，觀察人員應位于管道接口區域，分析管道承插口縫隙亮光是否均勻，如呈現均勻狀態，說明管道承口與插口的對正效果相對理想，達到了施工規范。在此前提下有關人員應利用千斤頂、拉桿裝置等使管道插口緩慢進入承口。插口進承口期間，有關人員應密切監測膠圈滑入情形，利用直尺、限位塊等檢測環向間隙的均勻性是否符合標準，如均勻性不足，應立即調整。根據施工經驗及有關規范，滑入期間環向間隙為2～3.5cm。管道按施工規范對接就位后，管道承口位置應配備水平靠尺，相關人員應利用靠尺測量管道中心線、管底標高，再配備經緯儀、全站儀等其他測量工具，通過測量和調整確保各項參數與施工要求相符合。如管道軸線、標高等關鍵參數達到了規定，管底兩側應開展人工回填與搗實作業，確保管道完全著地，重新檢查管道軸線、標高等關鍵參數，無任何異常后抽出纖維吊線，由加壓泵完成接頭試漏。

2.5 PCCP 安裝自檢

施工人員遵循標準在現場安裝好一個PCCP 管道的接口后，應安排專人檢查安裝質量，驗收通過后開始安裝下一管道。PCCP 管道作業中，安裝自檢同樣為關鍵步驟，此項工作能及時發現安裝問題，展開相應的處理。自檢過程中主要需注意以下方面：已經安裝好的管道接口部位，環向間隙的均勻性應符合標準；軸線與高程測量應精確，嚴格控制測量誤差，這些參數應在安裝時、安裝后、回填后分別開展一次測量，每次測量中都應記錄有關數值；每根管道的接頭部位都需開展打壓試驗，當試驗數據符合標準后進入下一環節的安裝操作[3]。

2.6 接頭打壓試驗

管道接頭打壓試驗中，為提高試驗結果的可靠性，現場應配備專用加壓泵。當排氣工作完成后，施工人員應立即擰緊螺栓，保障試驗壓力與管道壓力完全相同，保壓5min，如壓力相對穩定，無壓力下降現象，正式開展試驗工作。接頭試驗操作中前后總共3 次，分別在安裝時、安裝后、管頂以上0.5m 內的土方回填后。安裝PCCP管道時按規定定位好每節管道以后進入接頭打壓試驗環節。第二次接頭打壓在安裝后實施，每安裝三節PCCP管道，施工人員都需要在已安裝管道接頭部位展開接頭打壓操作[4]。第三次接頭打壓試驗在管頂以上0.5m 內的土方回填作業后實施，具體的試驗過程中有關人員應嚴格控制試驗壓力。

2.7 管道縫處理

安裝PCCP 管道時由于常常存在管道縫，如未按規定合理處理管道縫，后續可能導致管道的密封性不足，引發滲漏水等相關問題。依據行業相關規定，針對管道縫這一特殊位置，包帶和灌注砂漿法相對有效。現場相關人員在安裝PCCP 管道時，應合理保護外漏接頭部分承、插口鋼構件，避免操作不當這些部件有腐蝕或其他問題。針對管道接頭外側，一般利用水泥砂漿來保護，構造水泥砂漿保護層。

接頭包帶、水泥砂漿施工時注意以下方面：（1）接頭縫外側部位，包一層寬0.2m 的包帶，此包帶作為灌注水泥砂漿的外模結構。為提高包帶施工質量，施工人員需對外側材料兩側采取一定的折回處理，構成孔道。（2）在外模特定位置穿入鋼帶，并將鋼帶包好，最上面預留水泥砂漿灌注進口。在此過程中重點應保障水泥砂漿的配合比設計，通過優化配比設計保障砂漿各方面性能。（3）在接頭縫位置灌注水泥砂漿，利用干硬水泥砂漿處理砂漿口，結束后維持一段時間的養護作業。

2.8 管溝回填

在全部PCCP 管道的安裝作業結束后，應立即回填前期所開挖的溝槽，完成管溝回填，否則，如回填不及時管道長時間暴露于自然界中，可能受到外部因素影響而損壞。為提高管溝回填施工質量，現場應分段回填，按照從下到上的回填順序，每一分段長在100～200m 之間。回填施工中，回填材料十分關鍵，施工人員應利用篩網篩分回填料，由自卸汽車、輸送皮帶等將回填料運送到指定區域，保障回填料分布于管溝兩側。回填作業由專業人員來負責，他們需利用推土機攤平回填料，并輔助以人工回填操作，嚴格控制回填料厚度，每層回填料的厚度都在0.3m 以內。回填結束的壓實操作中一般應采用自行式振動碾、手扶式振動碾，必要情況下采取振動平板夯、人工作業，保障壓實度達標。

2.9 靜水壓試驗

靜水壓試驗為PCCP 管道安裝的最終環節，其流程如圖1 所示。為保障此試驗工作的順利開展，主要需做好以下工作：（1）前期準備。在PCCP 管道安裝區域，選取一段作為試驗管段，該試驗管段內管道埋地空置時間不超500d；水壓試壓分段開展，前期工作中應合理分段，控制分段長度；在試驗段下游端部、管道軸線垂直支管上應安裝水泵與壓力計。（2）管線充水。充水試驗中不僅需保障水質達標，還需將充水流量控制在正常標準，減小余留空氣量、水錘壓力。（3）靜水壓試驗。此試驗過程中應創造良好的試驗條件，且根據試驗規定準備好各種試驗設備，保障水泵、發電機等設備的型號、性能等與施工要求相一致。試驗期間管道敞口應處于封堵狀態，嚴禁有滲漏水現象。靜水壓試驗過程中為提高試驗結果的準確性，相關人員應參考試驗規范，合理設置各管段的水壓試驗壓力，此壓力應處于管道實際工作壓力與設計試驗壓力之間[5]。如管道工程恰好在冬季開展靜水壓試驗，需考慮冬季的氣溫異常低，為防止低溫影響試驗，有關人員需根據現場情況采取防凍措施。試壓過程中加壓泵位置應配備2 個壓力表，提高壓力數值的準確性，試驗應按照緩慢分級、逐步升壓的要求開展試驗。一旦水壓試驗壓力值在恒壓2h 后相對穩定，且每個管道接口的密封性達標，說明安裝質量符合規定。

圖1 水壓試驗流程圖

3.PCCP 管道安裝的質量控制措施

3.1 管溝的開挖以及質量驗收

輸水工程的PCCP 管道施工中，開挖管溝為關鍵步驟，具體的開挖操作中相關人員應加強開挖期間的質量管理。如施工人員應根據現場地質地形條件，布設放樣標志，利用逆向法開挖基坑，由挖掘機從上到下完成初期開挖。因為現場的環境條件復雜，局部位置分布有大石塊或者無法破碎的巖石，需通過人工鉆孔或爆破方式處理。基礎底部位置應預留0.2～0.3m 空間在后續由人工來開挖，減小開挖施工對地面建筑物的負面影響。PCCP 管溝基坑兩側的邊坡區域應合理預留邊坡，保留特定的修復余量，再依據設計方案確定PCCP 管道預埋邊坡、實際平整度，由專業人員負責修坡。管道預埋基礎溝開挖出的土方量較多，這些土方可作為后續的回填材料，為滿足施工便捷性要求，挖出的土方應堆放于管溝開口邊緣1m 左右的位置，堆砌的土方頂部應由挖掘機或裝載機壓實。

3.2.PCCP 管件的質量驗收

PCCP 管道安裝作業中，安裝效果與管件質量有直接關系，為避免管材質量不達標所導致的施工問題，工程現場應加強對PCCP 管件的質量檢查與驗收。當PCCP 管件到貨后，施工單位應向監理單位申請，組織多部門檢查PCCP 管件的質量。檢查驗收方面應注意以下工作：（1）檢查PCCP 管道的尺寸，確保其尺寸符合施工規定，在PCCP 管道端部應標明該材料的執行標準。（2）檢查廠家所提供的PCCP 管道內表面是否光滑，是否存在氣孔、裂紋等質量問題，如存在質量缺陷，施工人員需立即與廠家溝通，更換新材料，確保用于施工建設的PCCP 管材端面平齊，外表面無裂痕或其他缺陷。（3）承插管承插內外的全部管材，表面光滑度應符合標準，不得有細小裂紋或者其他缺陷，與此同時PCCP 管厚也應符合施工標準。（4）檢查密封圈的密封性，不得使用再生橡膠材料制成的密封圈。PCCP 管外觀應完好且無接縫，表面不得有裂紋、雜質，規格尺寸需達標，與管環槽實際加工尺寸完全保持一致。密封橡膠圈橫截面直徑偏差應符合標準，現場相關人員應取樣試驗密封橡膠圈，檢查其各方面性能指標，特別應關注其密封性，以避免后續發生泄漏問題。

3.3 安裝施工過程控制

PCCP 管道安裝中的吊裝作業一般由75t 履帶式起重機完成，與此同時采用30t 的合成纖維管道提升帶。吊裝作業開始之前，施工人員需在起重機上安裝吊索，以完成試吊裝，確定吊裝中的相關參數及方法。起重機上的吊索就位后，施工人員需立即撤離吊起半徑影響范圍，由吊車緩慢抬起吊桿、吊索，再將PCCP 管道吊離地面，吊車操作人員在起吊以后應觀察PCCP 管道的狀態，重點分析管道是否有傾斜現象，或者吊索是否有一定的滑動，以通過這些方式評估此吊裝方法的安全性和可行性。當無任何異常后按照試吊裝環節的方法、參數來組織吊裝操作，將PCCP 管吊入溝內開始施工。第一段PCCP 管道應經由控制調整放置在測量位置、標高記號上，在PCCP 管兩側用專用支撐塊完成定位與固定，由專人檢查和調整第一管承座、第二管承座的壓力工作面、圓槽，清洗管道內部，避免有無關雜物。將密封橡膠圈放入第二段PCCP管堵頭位置的圓槽中，確保在此過程中密封橡膠圈的平直性、光滑性，保障其無任何變形現象，其周圍預留間隙相對均勻。密封橡膠圈外圈、插座內應涂抹一定的潤滑油，為后續的安裝作業創造便捷，將管口與實際接口位置完全對準。施工人員安裝PCCP 管道時，如管道接口正常對接，套口應均勻放入插座內，且嚴格控制套入口的距離，一般套入口之間的差值、距離應完全相同，且管端最大偏差為15mm。由于PCCP 管道的安裝流程多，整個安裝作業期間施工人員應動態監管，隨時測量、檢查管道中心線是否有位置變化，如偏差超出了正常標準，則需及時調整。當PCCP 安裝作業結束后，使用水平儀檢查管道標高，管端的最大偏差應在3cm 以內，高程偏差不超2cm。

3.4.PCCP 管道的檢查以及水壓試驗

PCCP 管道的安裝施工中，為達到相應的質量目標，相關人員除了要依據有關要求做好管道的檢查外，還需要加強水壓試壓，根據試驗結果及時發現并處理問題。根據行業內對PCCP管道安裝的要求，檢查加壓需分3次開展：第一次是在管道安裝結束后立即實施，在管道接頭部位完成水源加壓，增壓需在工程現場立即實施。接頭增壓壓力應符合標準，一般此壓力參數為標準設計壓力的15 倍，保持穩壓5min 后，如PCCP 管道無任何滲漏、泄漏現象，其表壓穩定后檢驗通過。第一次水壓壓力測試通過后，進入第二次壓力回填作業，當全部水壓壓力都合格后回填土方。現場相關人員按要求回填完土方后進入第三次水壓增壓試驗環節，操作過程、目標與第一、二次水壓增壓過程完全相同，以通過試驗來應對土方回填壓力導致PCCP管道管口變形的水源泄漏問題。PCCP 管道安裝期間可開展第一次壓力測試，第二次壓力試驗在管道回填前開展，第三次則需在某一段的土方回填作業結束后開展，逐段密封開展試驗。單接頭橡膠密封圈實際密封壓力的試驗期間，相關人員應動態化監管，記錄有關試驗數據。當PCCP管道的安裝作業結束后，管道接口周圍的間隙應相對均勻，且中心軸線、實際標高等都與設計圖紙要求相一致。全部管道的土方回填期間，管道兩端應用盲板完成密封，在盲板后面應加靠背完成支撐，避免管道增壓后發生位置偏移，在此條件下進入整體管道水壓試驗過程,試驗應分段實施。

結語：

輸水工程中PCCP 管道的安裝難度較大，為凸顯管道在輸水方面的作用，有關人員在PCCP 管道安裝中應嚴格執行技術規范與要求，并考慮現場實際情況，優化技術路徑、施工參數，提高安裝質量水平。