预应力钢筒混凝土管安装质量控制

马英豪，成 雷，张继强

（山东省胶东调水局，山东 济南 250100）

山东省胶东地区引黄调水工程自打渔张引黄闸引取黄河水，分别向青岛、烟台、威海供水。整个工程由引黄济青工程和新建输水明渠、压力管道、暗渠、隧洞等组成，全长468.24km。其中部分新建压力管道采用PCCP，内径 2.2～1.6m，每节管长 5000mm，单节管重约8～15.2t，壁厚根据内压和外荷载不同，为100～165mm。现对PCCP实际安装过程中的质量控制经验作一总结。

1 PCCP管道特性

预应力钢筒混凝土管 （PrestressedConcrete CylinderPipe，简称PCCP）由3部分组成。第一部分为高强度混凝土管芯，是管子的主要结构部分,可提供光滑的内表面，以利水流。该芯包括一个钢筒，起防水作用，可提供纵向的抗拉强度，并可增加环向强度。第二部分为高强度抗拉钢丝，以一定的预应力螺旋式缠绕在管芯上，在管芯上产生均匀的压预应力，以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。第三部分为一密实的水泥砂浆保护层，包住缠绕的预应力钢丝及管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

PCCP具有承压力高、刚度大、抗渗强、安装方便、接头密封好、经久耐用、不污染水质、运行和维护费用低等特点,是目前世界上使用最为广泛的大口径、高压力管材之一,被广泛应用于工业及民用输水、配水及灌溉系统中。

2 PCCP输水工程施工质量控制要点

2.1 安装前质量控制

1）查勘现场，做好施工安装总体计划。

2）审核设计图纸，编制详细配管图和管道安装铺盖要素表。根据设计图纸平面位置及纵向高程要求，计算管道安装铺盖要素表，特别是针对平面和高程折点处的角度借转，需要提前做出详细计算，并具体到每一节管子，以此作为管道安装以及管槽基坑开挖的控制依据，并做好技术交底。

3）制定管槽开挖及管道安装详细计划，明确布置好施工道路、弃土区、备管区，确定管道安装的位置和顺序。管道基槽开挖须先规划施工道路，单管安装沟槽底部宽度较小，宜在基坑上向沟槽内吊装作业，因管道自身重量大，再加上吊装设备重量及车辆来回振动，形成较大的坡顶动荷载，易导致边坡不稳定。所以，施工道路不但要确保土方机械、管道运输车辆的安全畅通，还要预留1～2m安全距离，给大型吊装设备留出足够的作业空间。

PCCP一般是从一端顺序地向另一端安装，中间不宜断开，除非从该处增加转换件，最后用钢管补夹空。通常从下游向上游逆水流方向安装，一般从排气井、阀门井或与钢管接头处开始进行。如遇到下坡，管道应从坡底向坡顶方向安装，这样安装省力，且不必考虑水流方向问题。

4）严格管材进场验收。重点检验管径、长度、工压、标记、管内外表面质量等。

2.2 安装过程中的质量控制

2.2.1 基坑开挖及管道基础

1）基坑开挖。土石方开挖前，根据地下水位的情况，选择降排水方式，确保地下水位位于开挖设计基底0.5m以下。当地下水位过高时，可以采用坑外管井降水、坑内明沟集水坑相结合的方式降排水。同时做好基坑外围的临时截水沟，以防基坑外水流流入基坑、冲击边坡，造成边坡坍塌，影响施工进度、安全。

基坑开挖一般采用机械挖土，人工清底应严格控制标高，严禁超挖，如局部超挖，则用相同的砂土或细砂回填，并夯实到天然密实度。基槽开挖至设计标高后，应及时组织验收，合格后立即进行下道工序施工。同时应注意天气变化，严禁基槽泡水。

2）管道基础。PCCP为柔性接口，管道基础局部变形不应过大，在岩石、砂夹石等地质条件较好的管基上铺设砂垫层，在松软黏土层等地质条件较差的管基上铺设碎石垫层和砂垫层，必要时须根据实际情况采用抛石或碎石换填处理，以保证管道铺设过程中较少产生局部应力集中，防止地基不均匀沉降导致漏水。

2.2.2 管道安装

PCCP安装控制的重点环节是管口接缝宽度和接头水压试验检测。另外要重点控制管子与基础面接触严密，不能出现悬空现象，管道安装完毕要用砂土对管脚进行填塞稳固，防止回填时管子发生位移。

1）管道吊装。根据实际情况，选择吊装能力有足够富余度的吊装设备。吊装应采用双吊点兜身吊，不得用裸链条、吊钩直接接触PCCP管保护层,应采用帆布、皮革尼纶等软吊带,从管槽顶部向沟槽内下管时要系缆风绳，保持管子平衡。

2）焊接阴极保护连接钢板。先用凿子剔除承口钢板上的混凝土，露出钢板外缘后再焊接，焊接不能超出承口内侧边缘，防止挤压胶圈，在管道安装插口胶圈前对应承口钢板位置牢固焊接插口钢板。

3）承插口清理。用平铲清理，除去灰尘、杂渣、防锈漆渍等异物，以用手抚摸感觉光滑为原则，防止粗糙的表面挤压胶圈。

4）橡胶圈安装。橡胶圈使用前要逐个检查，不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷。安装时要防止过度挤压胶圈，同时要注意接缝宽度，防止胶圈外露，失去密封效果。冬季低温施工还要有防冻措施。

一般上下左右4人配合拉伸安装胶圈，胶圈放入插口凹槽后，要检查胶圈是否扭曲，如有扭曲，在胶圈和插口间插入一根圆形光滑棒，沿管道插口的周边环向移动一周调匀橡胶圈，消除扭曲翻转现象。

5）承插口涂刷植物油。承插口润滑可以用肥皂水，也可以涂刷植物油，但必须对胶圈无腐蚀，重点刷胶圈部分，过少起不到润滑作用，过多不仅浪费，还会造成承口底部缝内积油，打密封胶时清理困难。

6）安装就位。管道安装按照承口在上游，插口在下游的方向进行布置。如果按照逆水流方向安装，吊装时应将承口端略高，插口略低，形成一个顺水流方向的小坡度。对好口后，用张拉设备将管道固定好，吊车缓缓将管子吊离地面，以减少摩擦阻力，张拉人员在指挥人员及看胶圈人员的指挥下开始进行张拉，将管子慢慢地对接就位；如果顺水流方向安装，应将承口方向略高，插口方向略低，按照这样的方法安装，借助管子自身重力，张拉时省力。

7）管道接头打压。管道接头打压应与安装同步进行，宜先试压再打压。先试压就是提前快速检查胶圈是否密封良好，如果试压稳定，再拆除张拉设备和钢丝绳，同时按要求重新打压，避免胶圈局部扭曲误认为是胶圈被挤压损坏漏水，减少拔管返工。打压时压力为设计工压的2倍，且能够恒压保持5min，接缝处无渗水、漏水现象，则该接头密封符合要求，否则需要返工处理。打压完成后应复核管节高程和中心线。

8）焊接阴极保护铜缆。一般用氩弧焊焊接两钢板之间的联系铜缆，焊接一定要牢固，防止接头抹缝时碰掉铜缆。

9）管道接头防腐。安装合格的管道外部接缝要用水泥砂浆抹缝，采用带状包裹扎紧固定，内穿铁丝，通过拉动铁丝达到内部砂浆密实。内缝填实采用聚硫密封胶。打胶前应先清除管道接缝内的灰尘、污物、积水、油渍等，确保接触面清洁干燥，在缝两侧贴好胶带，按要求填充。接头防腐无论是外缝还是内缝都要及早进行，外缝抹完后可及早进行管道回填，而内缝更要随管道安装随时进行。

10）回填夯实。回填时首先采用中粗砂进行管道基础两边对称填充（30cm一层），洒水振实，高度至管身135°。然后，逐层用回填土在管道两侧同步回填，每层厚度不超过30cm，回填土不得含有机物、冻土、砖石等硬物，以免损伤管材及接口，回填土压实度要达到设计要求，保证管道安全稳定。

2.2.3 管道水压试验

根据设计及技术规范要求，压力管道安装完成后须进行分段水压试验，且长度不超过1km，试验压力为设计工压加0.3MPa。

3 结语

大口径预应力钢筋混凝土管道在长距离输水工程中应用十分广泛，通过本工程施工过程中各标段的实践，PCCP施工工序较为简单方便，通过以上措施能有效控制管道安装质量。