提高大管径PCCP管道腋角回填施工质量的实践探讨

朱诗旭，李黄志，赫建国

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹），430071，武汉）

提高大管径PCCP管道腋角回填施工质量的实践探讨

朱诗旭，李黄志，赫建国

（鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹），430071，武汉）

针对管道胸线以下外弧面与槽底基面形成的腋角回填区施工质量问题，分析了影响腋角回填质量的因素，探讨了在膨胀土地区PCCP管道腋角回填的施工技术要求，并进行了应用探讨，取得了较好的工程效果，据此提出大管径PCCP管道腋角回填的监控重点。

鄂北地区水资源配置工程；PCCP管；腋角回填；施工质量

一、工程概况

鄂北地区水资源配置工程孟楼—七方倒虹吸段全长约72km，工程造价约39亿元，是目前亚洲最长的连续倒虹吸工程。该工程地处老河口市孟楼镇和枣阳市七方镇岗地之间，其间经过襄州唐白河及夹河套低洼地带。工程由3节DN3 800 mm的PCCP管（预应力钢筒混凝土管）横向并排同槽布置，采用引水自流的方式，利用丹江口水库与王家冲水库之间50 m落差水头，推进水源通过倒虹吸地区向下游输水。PCCP管3管同槽埋设（沟槽底宽18.4 m，管间净距1.5 m，两侧管外宽度均为0.8 m）时，管道胸线以下外弧面与槽底基面形成的腋角回填区容易产生质量问题，造成管道安装后出现管道沉降变形，并会产生跑冒漏滴现象。由于该段线路长、管道工作压力大，大管径PCCP管道腋下空间狭窄，无法使用机械作业夯实，对此鄂北局经过实验研究，提出了一系列应对措施，有效地控制了PCCP管道腋角回填施工质量。

二、地质条件

孟楼—七方倒虹吸段位于膨胀土分布区，倒虹吸沿线土层主要为弱膨胀土，管道腋角回填区采用开挖料（弱膨胀土）回填。

三、影响腋角回填质量因素

1.回填料

膨胀土具有胀缩性、裂隙性和超固团性。胀缩性是膨胀土内在因素，裂隙性是影响膨胀土力学性能的关键，超固结性起促进因素。如加上水的作用，遇水膨胀软化、失水收缩开裂的反复胀缩变形，土的强度将大幅度下降，会造成管道不均匀沉降、管道接头变形等危害。

2.回填作业区

管道的腋下空间越往管道底部，狭窄部位就越大（见图1），使用机具夯实就越不方便，回填质量波动较大，为满足设计技术要求，须经多次重复夯实后，回填压实度才能达到≥90%以上,严重影响现场回填质量和回填进度。

3.回填机具

①平板振动器：夯实力度不足，夯实质量差，不易操作，且不能进入腋下回填区。

②立式夯：夯实面不平整，不易操作，设备易出现故障。

③双轮震动碾：夯实面平整，易操作，腋下回填区作业容易碰损管壁。

④油动平板夯：设备较小，可贴紧腋下部位作业且不会碰损管道，但工作效率低。

图1 管道腋角回填区域

4.施工人员

人工捣实施工应两边对称同时进行，用角铁锥、木槌等工具在腋下空间狭窄区域反复捣夯。由于劳务人员质量意识差，施工单位质检员监管不到位，初期腋角回填质量波动大。

5.回填工法

经碾压试验及击实试验，确定了理论上最优含水率、土料虚铺及压实厚度、碾压遍数、碾压速度等碾压参数。但由于实际开挖、回填土方量过大，弃土场回填料易遭长时间暴晒，易出现土料中的水分蒸发，导致回填土块变硬、达不到最优含水率的情况。

6.天气影响

鄂北岗地属亚热带季风气候，年降雨分布不均,局域性强降雨（俗称砣子雨）时有发生。来势快、雨量大的“砣子雨”会造成回填面积水、带走腋角回填砂、淘刷管底砂垫层等危害。

四、应对措施

1.组织措施

针对回填料（弱膨胀土）和鄂北岗地天气的特性，项目法人提出PCCP管道安装要遵循 “四个100 m”进行快速安装，即基础开挖100 m，保护层开挖100 m，管道安装100 m，土方回填100 m。将深基坑施工始终控制在400 m范围内，这样一是有效解决了线性工程战线长、人力设备投入大、工序衔接不畅等常见问题；二是土方的快挖快填，能有效保证回填土料的实际参数与理论计算的参数差距不大；三是克服了移动作业面现场管理程序不清、管理人员职责不明、安全防护不配套等问题，工程形象面貌好，有利于文明工地、安全生产标准化的创建工作。

2.保障措施

针对腋角回填难以实现机械化、质量人为因素干扰较大的情况，设计部门出于保险起见，提高保险系数。在管基计算支撑角90°已满足相关规程规范的情况下，将设计支撑角增加到120°，即腋角回填中粗砂回填按中心角120°范围铺设，原状土在腋角范围内对腋角中粗砂进行加固。为腋角回填质量留有一定富余度。

3.优化方案

针对管道腋角回填对于稳定管道的作用及原状土（弱膨胀土）失水变硬不易捣实的情况，施工单位采用全线超挖1cm，用中粗砂铺2cm垫层及腋角回填。经材料物理性能分析，在相同外界环境条件下，同一种原材料分子之间的活动比较频繁，回填料易结合且结合后比较紧密，物理特性也较为显著。因此理论上腋角部位与垫层结合紧密，整体效果好，有利于对PCCP管道的支撑。

4.优化工法

针对各种回填机具的优点及腋下作业的局限性，施工单位采用了以多种机具配合回填为主，人工捣实为辅的回填方法，腋下部位夯实工具工作区域示意如图2。

图2 管道腋下部位夯实工具工作区域示意

5.过程控制

①针对实际回填料因水分蒸发，达不到最优含水率的情况，选择多种土料进行碾压试验，综合得出回填土料虚铺25 cm，轻型压实设备碾压4遍，激振力13.5 kN，行走速度为1.8 km/h的回填参数。

②腋角回填方案及工法进行优化后，施工单位技术部门及时进行了技术交底、班前交底和现场交底。根据现场调查，质检员有了技术指导，班组长增强了责任意识，工人掌握了施工要点。

③在施工过程中，严格落实“三检制”。施工单位质量部门按照回填料每层都要进行压实度环刀试验的要求，安排专人配合自检工作，并将PCCP管道腋角回填压实度一次检测合格率纳入质量考核目标。

④监理单位在开展监理工作时，落实工序报验制，回填面未验收严禁进行下一层土方填筑。做到上道工序未验收不擅自进入下道工序施工。

6.制度措施

项目法人制定了现场巡视管理办法，旨在随时掌握工程动态，及时纠正违规质量行为，利用第三方检测单位追溯实体质量，按照“四不放过”的原则督促参建各方主体履行质量责任。

五、效果分析

1.质量得到保障

通过采取以上应对措施，回填质量得到了有效控制，腋角回填一次检测合格率不断提高，加快了施工进度。

2.节约资源投入

回填机具的合理运用，减少了报损维修量；移动作业面的“人机料法环”固定，减少了因质量问题而返工、设备不足、工序衔接不畅的情况。

3.增强应对能力

通过对腋角回填质量影响分析，各参建单位采取相应措施，将质量波动降到最低，共同协作能力进一步增强。

4.积累丰富经验

对PCCP管道腋角回填施工质量的应用研究不但对腋角回填区“人机料法环”进行了强化，同时也找准了管道沟槽Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ回填区的监控重点。

六、结 语

综上，对大管径PCCP管道腋角回填施工中出现的问题，提出了一系列应对措施，经过实验试行，获得了相关经验，找准了大管径PCCP管道回填施工质量监控重点，达到有效控制大管径PCCP管道腋角回填施工质量的目的，为后续PCCP管道安装提供依据，为工程又快又好实施提供保障。

[1]顾青林.南水北调配套工程PCCP管道腋角砂变更方案浅议[J].河南水利与南水北调，2016（3）.

[2]预应力钢筒混凝土管道技术规范（SL 702—2015）[S].2015.

Practices and discussion on improving construction quality for backfill of axillary angle of large diameter PCCP

Zhu Shixu,Li Huangzhi,He Jian’guo

Regarding quality problems with axillary angle of backfilling area formed by outer surface below chest and bottom of the channel base,factors that have influences on quality of backfilling are evaluated.Technical requirements for backfilling of axillary angle in expansive soil area are discussed.Its application has achieved good result that helps to propose monitoring focus during backfilling of axillary angle of large diameter PCCP.

Water Resources Allocation Scheme in North Hubei Province;Prestressed Concrete Cylinder Pipe;backfill of axillary angle;construction quality

TV512

B

1000-1123（2017）22-0049-02

2017-10-11

朱诗旭，工程师。

责任编辑 韦凤年