大管径PCCP管试水阶段管缝缺陷处理

张广

（中铁十六局集团第二工程有限公司，天津市300162）

0 引言

大管径P CC P输水管道施工完成后，会遇到个别管缝打压不合格而造成管道渗漏的情况，严重影响管道正常运营。普通做法是将不合格管道拆除，重新安装，这种处理办法用于承插式管道时，费用高、工期长。如何在保证施工质量的前提下，快速处理管缝渗漏缺陷是大管径承插式管道施工亟需解决的问题。

1 工程概述

中铁十六局集团承建宁夏固原地区（宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程二期项目主要包括2座隧洞工程及3段管线工程。其中，7#输水管道起点桩号为37+328，终点桩号为40+079，输水距离约为2 751 m，设计流量为3.75 m3/s，采用重力输水方式，单管敷设，管径为D N2000，管材为预应力钢筒混凝土管（P CC P），单节长度6 m。

P CC P管基础均为柔性基础，黄土管槽直接铺设，岩石管槽上铺20 cm砂砾石垫层。管道均采用承插方式连接，设置两道胶圈，承插內缝2 cm，苯板塞缝并涂抹双组份聚硫密封胶。在拐点处均设置混凝土镇墩。每节P CC P管插口位置均预留打压孔，要求两节管道安装完成后，必须经过打压试压合格后，方可进行管缝处理及管顶回填[1]。

2 缺陷情况

管顶回填完成后，按照要求有压管道安装完成后必须进行水压（满水）试压。水压试验前，对水压试验管段全部打压孔打压一次作为复检。在打压过程中，发现 G11（38+341）-G12（38+540）镇墩间38+395处管缝打压不合格，满水试验及后期运营时，易发生渗漏，影响输水管道正常运营[2]。

3 原因分析

P CC P管打压不合格主要原因有以下几种：（1）P CC P管承插口椭圆度偏差大于规范要求；（2）P CC P管道胶圈不合格或出现破损；（3）管槽基础出现不均匀沉降，管道发生竖向位移；（4）管道两侧回填时没有同时回填或回填方法不当，导致管道发生水平位移。

由于第一次打压合格，说明两节P CC P管承插口及橡胶圈本身没有问题，通过查看施工记录发现管道两侧回填夯实按照规范要求进行，据此分析38+405处管缝打压不合格的主要原因是管槽基础出现不均匀沉降[3]。

4 总体处理方案

G11-G12镇墩间长度199 m，共32节标准P CC P管，打压不合格位置出现在G11-G12镇墩中间部位。由于管槽基础发生不均匀沉降，38+405处管缝打压不合格，距离最近镇墩（G11)63 m，需要将管缝两侧管道吊出并进行基础处理后重新安装。由于该工程P CC P管采用承插方式，采用普通处理办法需要将G11至38+405段管槽挖开，这就需要将此段已安装完成的10节标准P CC P管件全部拆除，重新安装。这种办法处理费用高、工期长且对其他合格管道造成破坏。图1所示为承插式P CC P管接缝示意图。

图1 承插式PCCP管接缝示意图

经讨论分析并听取设计、地质单位意见，决定采用将2节P CC P管道刚性连接的办法进行处理。管缝外侧采用混凝土镇墩包裹，前后2节P CC P管件內缝进行焊接，将2节6 m标准P CC P管件进行刚性连接，两节管件形成一个整体[4]。

5 具体施工方案

5.1 外缝镇墩加固

为防止管槽基础因不均匀沉降而继续对管缝造成破坏，在38+405管缝处增加一处混凝土镇墩，镇墩长4 m、高3 m、宽3 m，镇墩采用C20素混凝土浇筑。

镇墩施工前，需要对管缝外侧进行防水处理。P CC P管外缝处理：接口缝隙内填塞厚40 mm的聚乙烯闭孔泡沫板，一是为了保护橡胶圈，二是为了填塞缝隙；表层再灌入≥40 mm厚的1∶3水泥砂浆封堵密实，外缝处理后在接口处缠裹宽400 mm的三布四油，以加固保护并防腐[5]。

镇墩开挖采用机械配合人工开挖。根据测量放样数据，确定38+405管缝位置，机械将镇墩周围开挖，开挖放坡1∶0.5，在管道底部及距管道上部和两侧50 cm处进行人工开挖。开挖完成后，对镇墩基础进行换填，换填区域超出镇墩1m，换填厚度根据现场地质情况由地质设计单位确认。图2所示为外缝处镇墩施工纵断面图。

图2 外缝处镇墩施工纵断面图

5.2 內缝刚性连接

将38+405管缝前后两节P CC P管件內缝焊接。由于管缝处主要承受剪力，故焊接采用正面直角角焊。焊接时，內缝环向满焊。

P CC P管钢板厚度20 mm，角焊焊脚尺寸根据规范要求应大于等于10 mm，实际焊接时要求大于等于15 mm。焊接时，严格按照角焊焊接规范进行，焊缝饱满无缺陷。焊接完成后，进行焊缝探伤检测。角焊焊脚尺寸要求见表1所列。

表1 角焊焊脚尺寸要求一览表

焊接完成后，采用麻筋水泥石灰膏填塞密实，表层采用≥30 mm厚的S X F-202双组分聚硫密封胶封堵防腐。图3所示为內缝刚性连接示意图。

图3 內缝刚性连接示意图

6 结语

综上所述，在该工程中，38+405处管缝缺陷处理工期共5d，处理速度较快。处理完成后，管道打压孔打压满足设计规范要求。覆土后，进行满水试压，无渗漏情况发生，达到预期效果，为今后此类问题的处理提供了新的思路。

参考文献：

[1]张社荣，张彩秀，顾岩，等.预应力钢筒混凝土管（P CC P）的设计、生产、施工及数值分析[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[2]胡少伟.预应力钢筒混凝土管（P CC P）结构承载安全评价理论与实践.[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[3]尹书辉.软土地基中P CC P管施工过程与工作性状的非线性数值模拟[D].天津：天津大学，2010.

[4]朱宇.P CC P管在输水管线施工中关键技术的研究[D].西安：西安建筑科技大学，2006.

[5]胡少伟,沈捷,刘晓鑫，等.超大口径P CC P管内水压承载能力试验[J].水利水电科技进展，2009，（05）：9-12.