张峰水库2号倒虹预应力钢筒混凝土管道安装施工工艺

刘洁

（山西省水利建筑工程局，太原030006）

1 张峰水库2号倒虹工程概况

张峰水库位于山西省晋城市沁水县沁河干流上，水库总容积3.94亿m3，是以城市生活和工业供水、农村人畜饮水为主兼顾防洪、发电等综合利用的大（2）型水库枢纽工程。其中2号倒虹段设计安装预应力钢筒混凝土管道PCCP进行输水，管线全长273m，分四个坡段，各坡段顺水流方向与水平线夹角分别为 34.23°、0°、20.12°、31.62°，起始坡段较陡且最长，各坡段连接处设置镇墩。此段施工顺序安排为：先安装水平段上游侧34.23°斜坡段管道，从山脚下开始逆水流方向安装，后进行水平段下游侧两斜坡段管道安装，亦从山脚下开始顺水流方向安装，最后进行水平段安装，由于此段施工道路影响，需分两阶段进行开挖、安装、回填，以保证施工道路畅通。

2 预应力钢筒混凝土管道PCCP安装施工工艺

2.1 施工前检查

在管道临时存放场，按照管道制造商的产品图纸和实物进行对照，测量其各部位公称长度并逐根进行外观检查：检查管材有无损坏现象；承插口有无碰损；椭圆度是否在允许范围内；外保护层有无脱落；橡胶圈不得有气孔、裂缝和接缝，冬季无冻硬现象等。

2.2 管道装卸及二次倒运

本标段管道及管件安装主要采用DN1600和DN1400管道，单节管道长度为6 m，重量约9～11 t，施工方采用20 t汽车吊及15 t载重汽车将存放于管道临时堆放场的PCCP管道及配件吊运至施工现场，水平段管道运输至山脚，斜坡段管道运输至坡顶。

2.3 垫层铺设

水平段PCCP管道安装前在管道底部先铺筑15 cm厚粒径不大于2 cm砂卵石垫层，待管道安装固定好后，在管道两侧（管道90°包角以下）再次铺筑砂卵石垫层夯实，确保管道的稳定。斜坡段底部开挖揭露地质为暗红色风化岩，极不稳定，多有土体塌落现象，加之坡度较陡，按设计铺设15 cm厚砂砾石垫层，极易随坡滑落，经设计变更，斜坡段管道底部及包角浇筑C15混凝土，内设钢筋横纵向拉伸。

2.4 测量控制

测量控制的好坏是管道安装质量优劣的决定性因素之一，其贯穿管道安装全过程。管道安装前先查看PCCP管道安装平面、纵断设计图，核对并计算桩号与高程是否对应，尤其是斜坡段，如有错误应及时要求设计方更改。确定设计无误后，进行现场布点，利用全站仪先对4个坡段全程进行中线点布设，用木桩定点标记。

管道安装时，仪器始终架设，跟踪控制每节管道中线首尾桩号及高程，结合厂家安装配管图，保证安装位置准确并控制安装偏差，安装下一节管道时复核上一节管道位置。

2.5 水平段管道安装

水平段PCCP管道直径为DN1600，单节长度为6 m，重量约10.8 t，结合管道安装施工特点，采用50 t履带吊吊装下管，履带吊就位的安装方法，具体安装工艺流程如图1。

图1 安装工艺流程图

（1）履带吊车吊管入槽

将50 t履带吊车安设在安装工作面旁的沟槽边，安设时力求能控制较大的吊装工作面。吊装前，检查吊车的安全起吊位置、所配备的钢丝绳、卡环等完好无损。先在履带吊位置空转180°，无咬声指挥下沟，起吊时使管件前后能平衡上升，不致造成倾斜，且避免起吊绳与管壁直接接触以保护管外壁。吊装时严禁吊绳穿管心进行起吊，管道上及管腔内不可站人。履带吊下管至沟槽后，吊管继续向已装管靠近，距已装管的承口10 cm时，在两管之间用方木支垫，以防承插口碰坏。

（2）清口套胶圈、涂润滑剂

待管件粗略就位后，再次检查管件的承插口是否清洁完好，否则进行清理。承插口清理干净后，先在插口凹槽内涂抹一层植物类润滑油，而后将验收合格的止水胶圈套入插口止水凹槽内，使用一根洁净光滑钢棒插入橡胶圈下绕整个接头转一圈，将胶圈在插口的各部位上粗细调匀，使其均匀地箍在插口凹槽内，且无扭曲、翻转现象，若胶圈太松，应更换另一条胶圈。为增加管件承插连接时的光滑度，保证安装质量，在插口胶圈套好后，在管道插口外表面的凹槽和胶圈上再均匀涂抹一层植物类润滑油。

（3）对接安装

胶圈套好后，在已安装完成后的管道内下部，靠近待装管一侧，架设受力斜梁嵌于管道内，在待装管道承口外端口架设横梁，用钢丝绳和手拉葫芦将两梁连接，通过手拉葫芦内拉和吊车移动同步进行将待装管道拉至安装位置，与已安管道顶压对接在一起。安装时待装管尾部应略高于插入端，对准轴线后，缓慢移动吊车，使待装管向已装管靠近。对接时注意观察胶圈有无异常挤压现象，保证接口清洁，严禁砂土及其他异物进入。

初步安装好后对管件中心进行校正：承口处放置一根1.6 m校正好的角铁，标记好中心并挂一只线锤，将水平尺放在角铁上，调整水平，测量人员根据经纬仪上十字丝，来确定管件是否偏差。如有偏差，在管道承口两侧安装两只千斤顶，用千斤顶平衡顶压至线锤与经纬仪上十字丝重合。然后用小于2 cm的砂卵石将管件稳住并用木棍打夯，再用小型夯实机夯实，夯实后卸去荷载，复测标高与中心线，若达不到规范要求需再次起吊进行二次管基夯实，直至标高与中心线满足规范要求。

（4）接头打压试验

在管道安装完成后，随即进行第一次接头打压，以检验接头的密封性。接头打压使用经过率定的专用加压泵，从接头下部的进水孔压水，上部排气孔安设排气阀排气。排气结束后拧紧螺栓，加压至规定的设计压力1.6 MPa，保持5 min压力不降，即为合格。每安装3节PCCP管后，对先前安装的第一根管接缝进行第二次接头打压，检验方法同第一次。第三次接头打压检验在管顶回填完成后进行，试验压力为1.2倍工作压力，保持5 min压力不降，即为合格。

（5）测量复核

管道安装好后，测量人员要对管节进行测量复核。测量复核的主要内容包括管道的安装高程和轴线。对任一单节标准长度的管道，其竖向和水平误差不应超过图纸所示中线的20 mm，同时其两端口竖向和水平误差不大于20 mm，接头偏转不超过0.3°。

（6）管道支撑和固定

管节安装和打压合格后，并经测量复核后，为防止其由于其他客观因素而产生移动和错位，应及时在其下部用小于2 cm的砂卵石进行支撑和固定，以使管节保持稳定。

（7）管接头处理

管道安装完成并经接头二次打压和测量复核合格后，应及时按设计要求对管接头进行处理。

①外部接缝水泥砂浆灌缝。为保护外露的承插口钢构件不受腐蚀，需要在管接头外侧进行灌浆保护。接头的包带、灌浆按如下方法进行：在外部接口缝隙表面淋水，以确保缝隙表面全部湿润。在接头的外侧裹一层宽度为250 mm（宽于接缝）的铁皮模板，作为灌浆接头的外模。外模用细钢丝绳扎紧，在最上面留出灌浆口。然后灌入水灰比为0.65的1∶3的水泥砂浆，水泥砂浆应有较好的流动性，以使其均匀、密实、无空隙。待砂浆灌满后，灌浆口上用干硬砂浆填满抹光。

②内部管道接缝封堵。进入管道内清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘。在内侧接缝内塞填1：2水泥砂浆，捣实抹平。

2.6 水平段现场合拢

由于水平段管道安装过程中出现分段施工，所以会形成现场合拢。该标段现场合拢时采用对接双面焊合拢方式。

DN1600合拢管为钢板制作，总长为1.3 m，分为承口段、插口段和凑合段三部分。凑合段长度为40 cm。焊接前双面打坡口，焊接按一类焊缝质量要求进行。焊接完成焊缝经检验合格后按管接头处理要求进行内、外防腐衬砌。

2.7 斜坡段管道安装

3个斜坡段管道安装方法基本与水平段管道安装相同，但还需架设龙门架起重设备进行吊装。在斜坡段沟槽内两侧预埋钢板，安装龙门架轨道架设龙门架，坡顶安设卷扬机。斜坡上安装所需的全部管道运输到坡顶临时堆放场，每节管道安装前，在坡顶由50 t履带吊吊装下管至沟槽内，而后由龙门架吊起管道，卷扬机拉运至安装部位，龙门架直接进行安装。

3 结束语

本段PCCP管道安装长度虽不长，但基本涵盖了PCCP管道安装时所遇到的各种情况。PCCP管从问世到使用，已经历了半个多世纪，从管道的检验、安装、验收均实现规范化，但每个水利工程都具有独立性与特殊性，其地质条件、地理位置、工程结构都不同，故在安装PCCP管时还应结合实际情况运用安装方法，并不断改进施工工艺，尤其是施工前管道验收应更加细致，测量应同步跟踪，打压试验规范化，以保证优良工程。