南水北调来水调入密云水库调蓄工程PCCP管道施工难点分析

孙乙升+付胜男

摘 要：南水北调调入密云水库调蓄工程pccp管道段由雁栖泵站起始至溪翁庄泵站，线路长21.98km，设计流量10m3/S，可正反双向输水，管道为单排PCCP管，管径DN2600，单管长6m，最大重量40t左右，本文以13标段管道施工为例，对土方开挖、管道安装、特殊部位处理等环节入手，对施工方案技术进行了详细叙述。

关键词：南水北调；PCCP管道；重点环节；质量控制

1 工程概况及实施必要性

南水北调来水调入密云水库调蓄工程是考虑在南水北调中线来水进京后，为有效利用多余调水，回补北京地区地下水亏空和改善密云水库库水位逐年下降的趋势而建设。工程以京密引水渠为载体，通过泵站加压向上游打水来完成调水工作。其中第八级泵站（雁栖泵站）至第九级泵站（溪翁庄泵站）之间为直埋式pccp管道施工段。管道线路总长21.98km，设计正向（向上游输水）流量10m3/s，并且可由密云水库输水隧洞通过管道以重力流形式反向引水（向下游输水），输水流量约10m3/s。工程采用单排预应力钢筒混凝土（PCCP）输水管道，管道直径2.6米，单管长6米，最大重量40t左右。本文就管道施工13标段为例，对工程重点环节的施工方案进行简要介绍。

2 工程具体内容

具体内容包含：沟槽土石方开挖与回填、管基处理、穿公路浅埋暗挖、PCCP管安装（含钢管件安装、管道电连接跨接片安装、暗挖洞内管道安装、管道接口缝处理等）、PCCP管包封（含镇墩）、管线附属建筑物（排气、排空、检修蝶阀井等）、河道（渠道）护砌、观测仪器埋设安装、水机设备采购安装及调试、电气一次设备材料的采购安装及调试、沿线MCU设备及太阳能架杆安装基础和手井、水压试验、巡线路、沟槽两岸施工道路、社会道路交叉绕行辅道、施工导流与降水等。

3 施工部署方案分析

本工程由京密引水渠首龚庄子闸下游约1900米处起始，由左堤路正下方埋设，并在渠首下游测流桥处横穿京密引水渠，经右堤路，穿过1号发电站，沿密云水库调节池西侧堤防外一直向上进入溪翁庄泵站，施工期间需要对京密引水渠停止引水，停水时间只有4-5个月，在这么短时间内要完成全部水下部分工程，难度很大，工期非常紧张，为了充分利用时间、空间，力争资源分配合理，在确保工程质量和总工期要求的前提下，将该标段分成三个施工段，按顺序依次施工，以方便管理，避免施工相互干扰，每个施工段约1800米，每个施工段又向下划分出3个小管段，每段约600米。

4 土方开挖难点分析

本标段输水管道开挖深度5-9.5m，上开宽12.5-24m，地基宽度5m。地勘显示开挖范围内未揭露地下水，场区地质结构较简单，主要由第四系全新统冲洪积地层组成。经测算土方开挖量为198124 m3，卵砾石开挖量为501069 m3，中粗砂开挖量7266m3，开挖总量为706559 m3。

4.1测量放线

根据现场实际情况，先实测地形并按设计开挖断面将开挖坡顶、坡脚线撒石灰标线，以保证开挖基坑断面尺寸，避免超挖、欠挖，并为土方工程计量提供原始依据。结合本工程地质情况，为确保边坡稳定，按照施工图要求放坡，地表植被清理范围为最大开挖边线外侧5m。

4.2一般地段开挖

本工程基槽开挖土体主要为第①层碎石填土、②层粘质粉土、③层卵石、局部为细砂，卵石边坡易掉块坍塌，拟定临时开挖边坡值为：碎石填土1：1.25、粘质粉土1：1.00、细砂1：1.25、卵石1：0.75～1：1.00。并在沟槽上设置截水沟，防止雨水对边坡的冲刷。

开挖深度在6m以内时，挖掘及吊装工作都可地面临时路上进行；开挖深度在6m以下时，在沟槽深6m位置两端分别设置8m的临时通行道路及1.5m的挖掘操作平台，160t吊车可在8m临时通行道路进行管道吊装。为确保边坡稳定，在6m以下开挖分两步进行：第一步，在控制好上口开挖线的前提下，放缓坡开挖，深3m，确保自卸汽车能够迅速出土；第二步，挖掘机按1：1比例修坡，并开挖至设计高程上30cm，最后人工开挖至設计高程。

4.3特殊地段土方开挖

桩号16+500～17+730段管道开挖面左侧为京密引水渠，右侧与君山别墅围墙平行，管中心线距围墙最短处约5m，但设计挖开深度为9.5m，按1：1放坡，不能正常施工。如对君山别墅征地，拆迁成本过高，故将右侧开挖边坡进行调整为1：0.3，开挖上口具围墙底边50cm。对围墙以下边坡采取土钉墙的防护措施，土钉规格Φ22，水平间距1.5m，竖直间距2m，土钉长4m，孔内灌注水泥浆。坡面挂Φ6钢筋网（200*200），喷射5cm豆石混凝土。将京密引水渠左侧内坡拆除6米，整平出8米宽作为临时施工道路，且6米以下渠坡深度满足临时输水时的输水流量要求。

5 管道安装施工

5.1方法选取

本工程的PCCP管道直径大、单管较重，PCCP管的下设及安装是本工程的重点，管道对接成功与否，直接决定了通水运行的稳定性。根据以往大直径PCCP管道下设安装经验，通常有外推法、外拉法及内拉法三种施工方案。前两种方法有着安装精度不高、容易对橡胶密封圈、管子外缝、外管壁造成损坏的缺点，且PCCP管外壁喷涂环氧煤沥青防腐涂料不允许有划伤，综合考虑后，确定内拉法（采用液压张拉工具及手拉葫芦）安装，内拉法现在的安装技术已经相当成熟，安装效率快，对接精确、稳定，有利于确保施工进度和施工质量。

5.2管道对接安装

明挖沟槽的PCCP安装顺序如下：a安装前的准备；b垫层的修整；c焊接管道插口上的接线片；d安装橡胶密封圈；e管道就位；f管道安装对接；g第一次接头打压检验；h第二次接头打压检验；i相邻管道间电连接；j外部接缝灌浆封堵；k管沟回填；l第三次接头打压检验；m封堵管道的内接缝。施工过程中，要做好每个环节的准备、操作工作，可以说这是整个工程能够顺利运行的重中之中，一旦出现差错，小的隐患将会造成大的事故，对将来的维修也极为不利。

6 穿密关路段浅埋暗挖段施工特点。

穿密关路段（YX21+666～YX21+736），采用浅埋暗挖施工方式，该段为卵石均一结构，全新统冲洪积卵石层厚度大于10m。管身段土体以卵石为主，卵石中局部含漂石，分布不均匀，本段洞体围岩类别属V类。围岩自稳能力差，易发生掉块及坍塌现象，难以形成自然应力拱。

施工中加强支撑体系，做好围岩支护和围岩加固保护工作，同时对道路变形情况进行监测，利用监测的反馈信息，动态调整施工方法。严格按照浅埋暗挖“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行施工。

7 土方回填过程中的质量控制

7.1管道回填质量控制

管沟土方回填质量对管道供水安全至关重要， PCCP管沟回填遵守分区控制的原则。按设计要求，回填由下到上共分为五个区，每个回填区域的土料类型、下料方法、压实机械各不相同，均有严格的要求和控制标准。此外管沟回填尽量避开冬季和汛期，与管道安装交叉进行，除垫层回填外，其他五区在管道安装20～40根后回填一次，回填土料原则上全部利用开挖料，砂砾料利用开挖料机械筛分。由专业工程师在每个区实验点每隔一定距离取样做最小压实度试验，合格后方可进行下一道工序。

7.2镇墩后背回填质量控制。

弯头镇墩在管道充水运行后，承受着巨大的水压力，此压力主要靠镇墩自重及其后背的土体来承受，首先确保镇墩后背土体为未扰动原状土，其次，缩短镇墩基槽开挖与混凝土浇筑的时间差，防止基槽卸载后土体反弹，降低镇墩基础和后背土体的承载力，造成安全隐患。

8 结论

pccp管道依靠良好的性能，已成为各大输水管线工程中的常用材料，施工技术的日趋成熟，也在实际作业中得到很好的应用和完善，南水北调水也将在不久的将来入到密云水库，为促进北京水资源可持续发展，提供有力保障。