PCCP管道工程施工技术研究

田浩 候树超

摘要：本文首先介绍了PCCP管施工原则，然后指出了南水北调PCCP管道工程施工准备，最后分析了南水北调PCCP管道工程施工技术。

关键词：南水北调；PCCP管道工程；施工准备；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe)简称PCCP，是一种新型的钢性管材。它是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。这种管材不仅接口密封性能好、管体强度高和刚性好，而且具有高抗渗透性，它兼有钢管和预应力混凝土管的优点和性能，成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上（设计使用寿命为50年以上，美国给水协会耐腐蚀委员会的研究认为，可以用100年）。PCCP 能满足城市引水工程、供水工程、大型火力发电厂和核电站的循环水管道工程、大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径、长距离的输水管道工程。

1 PCCP管施工原则

PCCP管在坡度较大的斜坡区域安装时，按照由下至上的方向施工，先安装坡底管道，顺序向上安装坡项管道，注意将管道的承口朝上，以便于施工。根据施工段内的管道沿线地形的坡度起伏，施工时进行分段分区开设多个工作面，同时进行各段管道安装。现场对PCCP管逐根进行承插口配管量测，按长短轴对正方式进行安装。严禁将管子向沟底自由滚放，采用机具下管尽量减少沟槽上机械的移动和管子在管沟基槽内的多次搬运移动。吊车下管时注意吊车站位位置沟槽边坡的稳定。

2 南水北调PCCP管道工程施工准备

2.1技术准备

对管道安装设计图进行会审，会审内容包括：以沿线IP点为该区段的控制点，计算确定并校核该区段管道位置、高程和型号及覆土厚度等。当发现施工图纸不清楚时，应及时澄清。

2.2 施工现场准备

管道基础沿线有砂砾石基础、黄土质壤土和岩石基础。对于砂砾石和岩石基础，需开挖至设计地面线后，经测量验收合格，即可进行垫层 I 区回填；对于黄土质壤土基础，须进行钎探检测，当基础承载力不满足设计要求时，必须进行换基处理，基础置换料采用砂砾石料，最大粒径≤150mm，压实相对密度≥0.75。对于土石过渡段的基础处理时，基础强高度级向低等级延伸长度两侧各5～10 m，处理段长度为该段管节长度的整数倍，基础换填采用垫层料，防止管道产生不均匀沉降，造成管道承插口损坏。

土质含水量较大，开挖至槽底时出现淤泥现象，地基承载力无法满足设计及规范要求，采取抛石挤淤的方法进行处理，并在块石上部铺设50cm厚砂砾料至设计槽底高程，施工过程中在管沟布置沉降观测点，并在管沟两侧布设排水沟，排至集水坑后抽排至沟槽外侧，在部分地下水位特别丰富的地段，在沟槽两侧布设管井，再进行地基处理。

垫层I区回填：垫层 I 区是指支承管道上覆荷载结构的基础，其回填要严格按照以下要求执行:垫层材料的最大粒径为50mm，不均匀系数Cu(Cu=d60/d10)＞5；回填垫层前，应对垫层材料做湿度检查，以确保夯实后达到所需要的压实度。在管道垫层施工过程中，特别是东北地区和早晚温差较大的地区，施工垫层应预留一定的沉降高度，避免中午天气变热后，产生沉降，影响管道安装质量。垫层I区(管下腋角)回填采用自卸汽车直接将回填料运至沟槽底部，然后采用推土机或液压反铲将料均匀摊铺，必要时采用人工对边角及局部区域进行摊平，每层回填虚铺厚度<300 mm；采用自行式振动碾碾压，边角采用手扶式振动碾碾压。碾压的遍数依碾压试验确定的参数执行。垫层材料压实相对密度≥0.75，相应的干密度≥2.05 g/cm3。

管线测量放线：沟槽经验收合格后，须对管沟I区进行回填，使现场具备下管条件，放样出管道安装具体桩号、高程等，依据管道弧形采取开弧施工，并采用专用工具和人工，根据测量线进行开弧工作。

3南水北调PCCP管道工程施工技术

3.1材料的验收和堆放

1) 根据设计、产品标准，现场验收，对每根PCCP管进行检查，管口的椭圆度、内壁有无裂缝、外壁混凝土强度是否达到要求等，同时对存在的缺陷进行记录。收集需要随车的质量证明书资料，如果缺少要及时联系，以便以后做竣工资料。

2) 堆放地应坚实平整，雨水能够自流排出场外。在管子下面应放枕木，并有防止滚动的措施，承口不能接触到地面与水。由于 PCCP 管自重比较重(DN1 600管5 m长，约9.5 t/根)，布管要位置合理，尽量减少二次搬运。若堆放时间长(一个月以上)，则应使 PCCP 管保持一定的湿度，防止混凝土壁产生裂纹。

3) PCCP 管用的橡胶密封圈应按 JC/T748-1996的规定，表面不应有气孔、裂纹、重皮、可见的杂质和影响密封的缺陷，现场应抽查 1%进行接头强度试验，如不合格则加倍复试，还是不合格，该批橡胶圈不能使用。

3.2沟槽的开挖

1)根据设计要求，进行沟槽的开挖，沟槽的宽度一般为DN1600的外加2×800 mm。

2) 在5 m内不加支撑，放坡应符合有关的规定，预防万一。沟槽是不允许超挖的，如果发生超挖了，应用相同的土壤进行填补，并夯实。

3.3 PCCP 管的安装

1) 安装前，PCCP 管的承插口上和管内的杂物要清除干净，承插口的毛刺要处理，防止橡胶密封圈划坏。

2) PCCP 管下沟前，必须清除管的承插口环，用植物油涂刷承口工作面；将橡胶密封圈粗细均匀地套入插口环凹槽中，然后将植物油涂刷在橡胶密封圈上。

3) PCCP 管应采用两吊点进行就位，安装时缓慢平稳移动，防止承插口环碰撞，在移动到离承口10~20 mm 时管间宜用方木隔离。对接拉入前，插口端与承口保持平行、圆周的间隙大致相等。采用外拉的方法，使 PCCP 管慢慢地平行滑动到设计的间隙中，停止拉进，撤掉事先放置的垫木。安装好，检查橡胶密封圈是否在凹槽内，间隙设计是否符合要求，确认检验合格并将 PCCP 管垫稳，才能把吊机松开。

4) DN1 600 mm的PCCP管采用双橡胶密封圈，安装好以后管接头要进行水压试验，由压力泵从插口环双槽中部的注水孔向里注水，当压力升到试验压力停止注水，保压10min。检查密封圈的密封效果，接头没有漏水现象，水压试验合格。

3.4 PCCP 管接头灌浆

1)为了保护承插口不受腐蚀，在接头内外侧灌浆或者抹浆，外侧则裹一层塑料编织带(宽150~200mm)，作为灌浆的外模板，将其两侧扎紧，留有灌浆口，并在接头间隙放一根细铁丝灌浆时用。

2)用1:2的水泥砂浆调制成流态状，边灌浆边来回地抽动铁丝，使砂浆密实。灌满接头后，在灌浆口上部用干的砂浆填满抹光；管接头的内侧也用1:2 水泥砂浆进行勾缝并抹平至管内表面。

3.5 PCCP管的水压试验

1)安装完成后，根据设计和规范的要求要进行接口、分段或者全线的水压试验，一般以 1 km 为一个试验段。

2)做好试压准备工作：管道两侧及管顶以上应回填完成，且不应小于0.5 m；管件的支墩，锚固设施已达到设计强度；未设支墩及锚固设施的管件，有必要时须采取加固措施；管道试压前先灌水浸泡不小于72 h；试验用设备进行检定，符合要求。

3)试压时的安全措施：水压试验过程中，后背顶撑、堵板，管道两端严禁站人，并设专人管理；水压试验时，严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，遇有缺陷时，应做出标记，卸压后修补。

4)当水压缓慢升至试验压力后，保持恒压10min，接口、管身无破损及漏水现象时，管道强度试验合格。

5)严密性试验采用注水法。当水压升至严密性试验压力后开始记时，每当压力下降，应及时向管道内补水，但降压不得大于 0.03 MPa，使管道试验压力始终保持恒定，延续时间 2 h，并计算恒压时间内补入试验管段内的水量，实测渗水量≤允许渗水量并且沿线管道没有漏水现象，则认为严密性试验合格。

3.6回填、验收

1)验收完成后应及时进行沟槽回填，回填时要清除沟槽杂物、积水；回填土至管顶 80 cm，允许大型机械在上部作业；如不夯实则应留有一定高度的余土作为自然沉降用。

2)根据设计和有关的规范要求进行工程验收，收集材料质保书、中间检查记录、试验报告等工程的技术资料，由质量监督部门、工程监理、业主、设计等有关部门对工程进行验收。

4结语

南水北调工程 PCCP 管道安装施工工艺要求严格，通过合理采用施工技术，加快安装速度，质量得到保证，为今后大型 PCCP 管道安装提供了借鉴经验。

参考文献

[1]GB50286-2008，给水排水管道工程施工及验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]高建斌.PCCP 管道安装施工工艺探究[J].河南水利与南水北调，2012（22）