松塔PCCP供水管道不停输水封堵改线施工方案

成建强

（晋中厚水市政工程有限公司山西晋中030600）

0 引言

2020年初，根据晋中市城市规划布局，需要对源涡段松塔供水管线进行局部拆改，但由于供水管线为单管线，停水拆改时间较长，势必将对供水范围的人民群众生活带来不利影响，因此经过多方考察，引进天津卓达相关设备及技术并指导施工，采用不停输带压封堵技术，首次在PCCP 管道安装夹板阀、进行管道开孔、安装旁通管道引流、用封堵机进行管道封堵、管道连接等工序，完成PCCP 管道不停输拆改作业。

1 工程概况

松塔水电站是一座以城市生活用水、工业供水及水力发电为主，兼顾防洪、灌溉等综合利用的中型水利枢纽工程，是晋中市应急水源工程之一，由枢纽工程和供水管线工程两大部分组成，其中供水管线从水库至天湖水厂单管线布置，全长41.68 km，为山西高校新区提供了优质的水源保障。

榆次供水管路采用重力式压力方式输水，单线布置，管线最大地形高差124.6 m，拆改处管材主要采用双胶圈内衬式预应力钢筒混凝土管，简称PCCP 管，管径主要为DN800，设计输水流量0.66 m3/s，年供水量1 500 万m3，运行压力1.2 MPa。

2 工艺流程

整体工艺流程如图1所示，现供水线路方向为L1-L2-L3，通过不停输施工方案，实现供水线路L1-L4-L3 的转变，施工总工期为4 个月，其中试验工期1个月，施工工期3 个月。

图1 松塔供水管道不停输管道改造平面示意图

第一步：采用双封方式在现有新旧管道图示位置安装封堵包式三通a、b、c、d 及引水包式三通e、f、g、h（见图2：包式三通安装示意图）。

图2 包式三通安装示意图

第二步：在所有三通上方进行夹板阀（见图3：夹板阀安装示意图）。

图3 夹板阀安装示意图

第三步：在引水包式三通e、f、g、h 上方安装筒刀进行开孔（见图4：筒刀开孔示意图）。

图4 筒刀开孔示意图

第四步：开孔完成后安装DN500 引水旁通钢管，打开引水包式三通e、f、g、h 上方夹板阀，利用旁通钢管进行输送（见图5：旁通管安装示意图）。

图5 旁通管安装示意图

第五步：在封堵包式三通a、b、c、d 上方安装筒刀进行开孔，安装封堵机进行管道封堵（见图6：封堵作业示意图）。

图6 封堵作业示意图

第六步：将图示原供水管线L2 进行拆除。新旧管道在连接段j 和连接段k 处进行管道连接（见图7：改线连接示意图）。

图7 改线连接示意图

第七步：打开封堵包式三通a、b、c、d 封堵阀门，下塞柄并关闭上方夹板阀，实现新管道通水（见图8：下塞柄示意图）。

图8 下塞柄示意图

第八步：关闭引水包式三通e、f、g、h 上方夹板阀，拆除旁通引水管道，拆除设备并安装堵头，至此施工基本完成（见图9：安装盲板拆除设备示意图）。

图9 安装盲板拆除设备示意图

3 施工难点分析

该段输水管道材料特殊，管道材料为DN800 预应力钢筒混凝土管简称PCCP 管，该管道钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，其上喷制致密的水泥砂浆保护层。由薄钢板、高强钢丝和混凝土构成的复合管材，如果在其管道上开孔，会破坏预应力钢丝，从而影响到管道强度，埋下管道安全隐患。

此段管线为松塔管线最低点离管线最大地形高差124.6 m。设计压力2.5 MPa，运行压力1.2 MPa，由于该管线为生活供水单管线，分析各种施工环境，无法达到停水施工的条件，因此开挖时必须小心谨慎，开挖量尽量减少，可用于作业的空间有限，带来了不利施工环境。

在施工过程中，需在上游PCCP 管道上安装封堵三通，然后现场浇筑镇墩，并进行养护，下游钢制作业管道上焊接开孔封堵管件时管道内水一直处于输送状态，动火焊接作业须保证焊接质量，且须防止焊接穿孔造成泄漏风险发生。焊接作业前测量管道焊接位置的实际壁厚，据管道的运行压力及管道的技术参数计算允许带压焊接安全值，保证带压焊接安全进行，禁止超过焊接安全值进行动火焊接。

计划施工期正值冬季最冷时节，保证施工作业的同时还需做好冬季保温防护，既要保证管道正常输送，要达到安全作业目的，同时解决好冬季保温问题，施工时涉及多个环节，需要施工方与管道运行调度做好作业期间的配合工作，施工难度较大。

4 具体施工方法

4.1 施工准备工作

由于该项目属于应急工程，为保障工程成功率，首先对所有管件及施工设备在使用前按设计要求核对其规格、材质和压力等级。管材、阀门及各类承压部件经检验、试验并符合管道的设计要求后方可投入使用，管件在验收过程中，如对质量存在疑问时，必须按产品标准进行复验，其性能指标应符合现行国家或行业标准的有关规定。参加焊接人员必须经过专业培训和考试取得相应焊工资格，封堵三通的施焊人员必须具备带压焊接经验。所有密封材料应有产品合格证、标识，不应有气孔、杂质、飞边、毛刺、裂纹等缺陷。施工现场应有足够的作业场地和操作空间，道路应畅通无阻。

4.2 厂家实验

为了保证该项目施工的成功率，在赵金庄管理站取现有剩余原管道至天津卓达管道机械制造有限公司厂家进行模拟施工试验，模拟现场环境及输水状态，同等供水压力下安装开孔封堵等整个施工流程进行试验。各项指标符合标准后方可进行现场施工，以保障该施工项目的成功率。

4.3 开挖防护

对现有输水管道施工段进行开挖，选择封堵作业点，并在上下游作业点以外至少开挖两根PCCP 管材的距离，聘请相关设计人员测算包管混凝土用量及设计图纸，最后根据设计图采取混凝土包管防护，采取该项措施可以达到两个目的，一是对即将开孔的管道进行外力干扰加强管道强度，保证开孔预应力钢丝被开孔切断后整体管道承压还能保证在设计压力内，二是对整个管道进行重力方向和水平方向固定，防止施工对其管道产生扰动，及连接部位旧胶圈产生破坏从而出现管道损坏等连锁反应。因此进行现场支设模板，混凝土浇筑及养护，待包管混凝土强度达到设计值，防护措施就位后才进行下一步工序的施工。

4.4 管道清理及三通安装

将作业点管道外壁进行清理，下游钢管段除锈防腐，检测壁厚及椭圆度，计算确认达到带压焊接要求后，在图2所示位置，上游组和下游组分别安装封包式三通、旁通引水包式三通和相应平衡短节，共需完成4 组。

4.5 安装夹板阀

如图3所示，所有三通上方安装夹板阀，并进行相关的密封试压检测，在安装夹板阀时，严格检查测量夹板阀内孔与对开三通法兰内孔的同轴度，同轴度误差不应超过1 mm，且夹板阀应在关闭状态下吊装，夹板阀安装完成后进行整体试压，检查其气密性。

4.6 开孔作业

如图4所示，在夹板阀上方安装开孔机进行开孔。开孔、封堵作业点应选择在直管段上，开孔部位应尽量避开管道焊缝，下游钢管段开孔时，开孔钻点不应落在焊缝上；焊接作业时要将管线表面清理干净，在待焊接的位置上，除去表面油污、底漆，管线、三通的焊接坡口应打磨清理，开孔完成后，安装封堵机。

4.7 安装临时旁通供水管道

如图5所示安装临时旁通供水管道，临时旁通管道采用DN500 钢管进行制作安装，组对焊接、焊口经无损检测、临时旁通管道进行压力试验，合格后利用旁通管道进行输水。

4.8 封堵作业

如图6所示，安装封堵机，进行原管道上下游封堵作业，封堵作业完成后利用旁通管道进行输水，原有管道进行泄压排水并拆除。

4.9 改线连接

如图7所示，对改线管道进行冷切割断管，上游管道承插口处人工清理管口，新旧管道采用原承插方式连头（加工预制好连接过渡节），下游钢制管道坡口打磨、新旧道组对焊接，下游钢制管道连头口焊缝无损检测，检测结果合格后，通过平衡孔导入管内运行生活用水，进行压力平衡，同时检查上游连头口的渗漏情况，确认合格后平衡压力解除封堵，提出封堵头，关闭旁通管夹板阀，利用新接通管道进行输水，临时旁通管道进行泄压排水。图7 中被切除的旧管道即为图1 中旧管道L2，更换的新管道为图1 中管道L4。

4.10 拆除旁通管道及封堵设备

如图8、图9所示，安装下堵器，下塞柄，卸掉夹板阀，用盲板封堵开孔口将现有管件及连头口除锈防腐作业。正常运行后按照相关验收规范进行工程竣工验收。

5 总结

本文通过对晋中松塔供水管线源涡段拆改方法的论述，结合天津卓达管道机械制造有限公司技术力量，针对该项目实际情况总结出一套实际施工过程中切实可行的施工方法，希望可以为类似项目的施工提供借鉴。