PCCP管道安装施工工艺与方法探讨

袁　波　王　波

PCCP管道安装施工工艺与方法探讨

袁波王波

钢筒预应力混凝土压力管在我国研制和开发起步较晚，但因PCCP输水管线自身独特的优点，应用前景广阔，这些年在我国发展较快。

河南省南水北调受水区周口供水配套工程是南水北调中线总干渠向沿线城市供水的大型输水工程，上接南水北调总干渠分水口门，下接城市水厂。该工程所采用的是标准管，长度为6m，设计为直径2.4m的预应力钢筒混凝土管道，最大总量达30.0t。本文结合现场PCCP安装施工实例，对PCCP管道安装施工工艺及方法进行总结探讨。

一、PCCP安装特点

PCCP采用双胶圈承插口式接头，可以及时方便地检测管道接头对接后密封性指标。

安装就位采用履带式起重机，该起重机上下、左右方向可微调，精确控制≤1.0mm，保证了管道对接时的就位精度。

设计和制作了专用的内拉设备，其拉顶装置左右对称设置于管道中心水平位置，其拉力达200kN，可保证大型PCCP平稳、高效对接，且作业不受外部环境限制。

二、施工工艺原理

施工中采用了额定起重量130t的履带式起重机进行吊管入槽，管道吊装就位；采用专用内拉设备，进行PCCP对接。对接后，及时检测双胶圈密封腔体的密封性指标，该指标合格，则接头密封性合格。

三、施工工艺流程及操作要点

1.施工准备

（1）图纸校核

管道安装前，对所有安装区段的配管图进行审核，审核内容及原则包括：以沿线区段的控制点计算确定并校核该区段内管道位置、高程，确保管道安装位置的正确性。

（2）管道基础

沿线的管道基础采用粗砂垫层基础，开挖至设计地面线后，经测量验收合格，直接进行垫层1区回填，压实相对密度不小于0.70。

（3）垫层1区回填

垫层1区是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：

①垫层材料的最大粒径为50mm，不均匀系数Cu（Cu=d60/d10）＞5。

②回填垫层前，对垫层材料做湿度检查，以确保夯实达到所需要的压实度。

③垫层1区（管下腋角）回填采用装载机直接将回填料运至沟槽底部，然后采用小型挖掘机将料均匀摊铺，必要时采用人工对边角及局部区域进行摊平，每层回填铺厚不大于300mm；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。

④垫层材料压实相对密度不小于0.70。

（4）其他准备

现场施工道路满足运管需要，履带吊具备接收管道条件。

2.PCCP检查、接收

到达现场的PCCP及配件必须附有出厂证明书。凡技术条件标志不明或技术指标不符合要求的管道不予接收。

3.管件初步就位

施工中采用额定起重量130t履带式起重机将管道初步摆放到沟槽内。管道吊装采用双点兜身起吊，不允许采用穿心起吊。吊具采用非金属吊装带包裹，避免起吊索具的坚硬部位碰损管件及保护层。

管道初步就位前，用履带吊将吊起的管件小心地运送到安装位置处，准备对接。管件移动时，应缓慢平稳移动，距已装管的承口或插口10～20cm时，用木衬块把两管相隔，以防承插口碰损。注意根据管道承插口的椭圆度调整管道的位置，以使管道承口和插口对接效果最佳。

4.管道承插口的清洁、润滑

在管道安装前要保持承插口清洁管道承插口上的异物或毛刺等均要清除干净，并保持承插口光滑，必要时采用铲刀和纱布进行剔除和打磨。对接前，承口工作面要涂刷食品级植物类润滑油。

5.橡胶密封圈的检查、安装

PCCP安装采用的橡胶密封圈材质要求符合相关技术条款要求。橡胶圈为原型实心胶圈，在安装前先进行外观质量检查，表面不应有气孔、裂缝、重皮、平面扭曲、杂质及有碍使用和影响密封效果的缺陷。

橡胶圈在套入插口环凹槽之前涂刷食品级植物类润滑油，或在装有润滑油的专用容器内浸过；套入插口环凹槽后用钢棒插入橡胶圈下绕转一周，使胶圈均匀地箍在插口环凹槽内，且无扭曲、翻转现象，在安装好的胶圈外表面再次涂刷一层润滑油。

6.管件对接、校正

管道安装时将承口断面朝向水流方向。对接时，使插口端与承口端保持平行并使四周间隙大致相等。管道对接前，采用以下方法将管道调整到合适位置。

（1）确定管道中心线

用1根长度3m左右、校正平直的角铁置于要调整的管道内，标示出角铁中心线位置，将不小于50cm长的水平尺放在角铁上，角铁中心位置处挂一垂球，将角铁用水平尺调整水平，垂球垂线稳定后所指示线即为管道中心线。

（2）调整管道中心

用全站仪上十字丝和垂线之间相对位置，可确定管道中心线是否偏差。履带起重机左右慢慢移动，使管道中心线（垂线位置）和全站仪十字线位置重合，此时管道中心校正完毕。

（3）调整管道标高

用水准仪观测，将管道调整到设计高程。在管道调节中，注意检查管道承口和插口之间的间隙，尽量保持周围间隙均匀；将管道调整到合适的位置后，即可进行管道对接。

（4）管道对接安装

管道对接采用内拉的方法进行，内拉工具为专用的内拉设备。在已安装完成管道缝隙的中部，架设受力内梁，受力内梁初步就位后，先调整两侧丝杆上螺栓，使钢管向外移动；之后调整弧板进入管道缝隙中，并贴紧受力一侧PCCP内壁混凝土端面；最后使弧板与PCCP内壁弧面紧贴。

在待装管道外部端口中心位置架设受力外梁，用连接杆件和内拉装置将两梁连接。采用内拉装置进行管道对接。

所有连接件连接完毕、检查无误后，逐渐通过扳手葫芦，使连接杆件受力；由专人统一指挥，开始进行管道对接：①专人观测拉力器读数，保证两侧千斤顶顶拉力量大致平衡；②专人检测管道对接缝隙，确保对接时两侧缝隙均匀；③缝隙接近设计要求时，采用标示尺寸的木质块控制管道间缝隙值，以满足设计要求。

在张拉过程中，若发现橡胶圈滚动不匀，停止对接，用手锤及专用工具敲打，然后再进行对接；变形较大时，及时停止并退出管道，并检查胶圈损坏情况，需要时调换胶圈，重新进行安装。对接完成后，校核调整管道标高、中心线，以满足要求。

（5）管道安装控制指标

安装后管道各种控制指标应满足以下要求：①管道轴线方向的偏差不大于20mm；②管道高程的偏差控制在±20mm范围以内；③包括设计接头偏转和安装偏差在内，单个接头处的总偏转不得大于0.3°；④对于直线段，安装间隙控制在 25+5mm、25-10mm范围内，当管道基础不均一时，最大允许内部间隙为25mm。管道接头设计有转角时，接头的最小间隙不小于10mm。

7.接头打压

管道对接完成后，连接打压泵接头和管道钢制接头，将另一侧孔眼内钢制密封接头拆除，即可进行打压。接头打压必须采用合格率定合格的加压泵。

（1）第1次接头打压检验

从接头下部的进水孔压水，上部排气孔排气。排气结束后（水成股均匀流出），采用钢制密封接头将孔眼密封。逐步加压至0.25MPa，压力稳定5min后，再逐步加压至设计要求的压力，保压5min不下降，即为合格。

（2）第2次接头打压检验

每安装3节PCCP后，对先前安装的第1节管道接缝进行第2次接头打压，检验方法同第1次。

（3）第3次接头打压检验

第3次接头打压检验在管顶回填完成后进行。试验压力为设计要求的工作压力，保持5min压力不下降，即为合格。

8.接头灌浆

（1）外部接头灌浆

外部接头灌浆按下列方法进行：

①在外部接口缝隙表面淋水冲洗，以确保缝隙表面洁净并保持湿润。在接头的外侧裹一层宽度为250mm的强度适中的尼龙编织布袋，作为灌浆接头的外膜。

②尼龙编织布袋两侧各用2条钢带（0.6mm×16mm）将其固定在PCCP表面，在最顶部留灌浆口，并确保灌浆通道净宽不小于150mm。

③拌制水灰比为0.5，水泥砂浆为1∶2，水泥砂浆应有较好的流动性。将砂浆徐徐灌入缝隙内，并保持其均匀、密实、无空隙。待砂浆灌满接头后，灌浆口上部用干硬砂浆填满抹光。接头处灌浆高度不小于30mm。

④缝隙顶部跨接钢片位置，应在接线完成后灌浆，并用干硬砂浆填满抹光。

（2）管道内部接缝封堵

在第3次打压完成后，经验收合格，即可进行管道内部接缝封堵。清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘。洒水湿润，采用1∶2水泥砂浆填补缝隙，捣实抹平。

9.管沟回填

管沟回填采用分段进行，分段长度100～200m。回填自下而上进行，管基Ⅰ区—管身II区—管顶Ⅲ区和复耕Ⅴ区。

先采用筛网对回填土料按照粒径要求筛分，然后均匀地输送至管沟中。

回填压实：将合格的回填料采用自卸汽车、装载机等均匀散布到管道两侧，采用小型挖掘机配合人工对回填土进行摊平，每层回填铺厚度不大于300mm。碾压采用自行式振动碾和手扶式振动碾，对距离管道外壁0.6m范围内使用手扶式振动碾或振动平板夯夯实，必要时人工夯实。

10.静水压试验

静水压试验包括实验前的准备工作，管线充水及静水压试验等。

（1）水压试验原则及准备

试验段的管道埋地空置时间不超过500d，管道水压试验的分段长度按设计要求进行，水泵、压力机安装在试验段下游的端部与管道轴线相垂直的支管上。

（2）管线充水

充水水源水质为Ⅰ～Ⅲ类，充水流量不大于0.5m3/s，以减少余留空气量及水锤压力。测试前，使管线保持充满水状态不少于24h。

（3）管线静水压试验

①必备条件：管道充水试验完成并满足要求；打压水源、水泵及发电机齐备；试验管段所有敞口已堵严，且没有渗水现象。

②试验压力：静水试验压力选择按设计指定的试验压力执行。各段水压试验压力应满足以下条件：不大于该试验段内设计指定的试验压力；不小于任一点管道实际工作压力。

③水压试验：试验时必须有承包人、监理人和设计人员到场进行联合检查；冬期进行管道水压及闭水试验时，采取防冻措施；水压试验过程中，后背支撑、管道两端不得有人；试压时，在加压泵处安装2个压力表，以保证压力读数正确；水压试验要逐步缓慢分级升压（每级0.2MPa），每升一级后稳压不少于10min（为保持压力，允许向管内补水）；校验试验管段有无渗漏处，情况正常时方可继续升压；升压至水压试验的压力值并稳压，保持恒压2h，检查接口、管身无破损及漏水现象，若不超过6.86m3/km·d时，管线合格。

（4）冲洗消毒

管线水压试验后，对管道进行冲洗消毒。

需连续冲洗，直至出水口处浊度、色度与入水口处冲洗浊度、色度相同为止。

采用含量不低于20mg/L氯离子浓度的清洁液浸泡24h，再次冲洗，直至水质管理部门取样化验合格为止

（作者单位：河南省水利第一工程局450000中水淮河规划设计研究有限公司230601）