大伙房水库PCCP管道施工关键技术研究

□王艺翔（辽宁省大伙房水库输水工程建设局）



大伙房水库PCCP管道施工关键技术研究

□王艺翔（辽宁省大伙房水库输水工程建设局）

摘要：水库作为国家重要的基础设施之一，其质量优劣关系重大，一旦发生质量问题，后果非常严重。在水库工程施工中，常常会遇到淤泥质黏土，其对管道施工的要求较高，为确保管道施工质量，必须对其施工中的关键技术加以了解和掌握。基于此点，文章首先简要介绍了大伙房水库工程项目的基本概况，随后分析了淤泥质黏土及其对PCCP管道施工的影响，在此基础上对淤泥质黏土条件下PCCP管道的施工关键技术进行论述。期望通过文章的研究能够对提高PCCP管道的整体施工质量有所帮助。

关键词：大伙房；淤泥质黏土；PCCP管道；施工质量

1大伙房水库工程项目概况

大伙房水库位于辽宁省抚顺浑河之上，水库兴建年代较早，于1958年正式竣工并投入使用，是当时全国第二大的水库。其主坝的坝型结构为粘土心墙，最大坝高为49.20 m，整个坝体的工程量约为800万m3，泄洪方式为岸边溢洪道。该水库控制的流域面积约为5.43万hm2，库容量为21.80亿m3，装机容量3.20 万kW。该水库的输水隧洞工程直径为8 m，连续全长为85.30 m，是目前世界上最长的连续隧洞，其特点是输水量大、供水方式复杂且存在诸多不良地质。二期工程是大伙房水库输水配套的重要组成部分之一，该工程的建设有助于提升整个辽宁省的水资源保障能力，工程建成后，还能有效解决沈阳市供水不足的问题。工程通过25 km的隧洞以及258 kmPCCP（预应力钢筒混凝土）输水管道，以全封闭的供水方式将水库的水输送至下游的几个城市。PCCP管线的某一段处于浑太河冲洪积平原地貌区，土壤结构以淤泥质黏土为主，为确保管道施工的整体质量，在该位置处进行PCCP管施工时必须采取有效的技术措施。

2淤泥质黏土及其对PCCP管道施工的影响

淤泥质黏土是淤泥质土的一种，其归属于软弱土体的范畴，工程性质相对较差。PCCP管即预应力钢筒混凝土管，它是一种采用薄钢板卷制的筒体与钢圈以焊接方式连成钢筒，并在筒内和筒外浇筑混凝土或是以离心法在筒体内衬混凝土构成管芯，并在管芯外施以钢丝抗拉强度70%的预应力缠绕环向高强钢丝，最后在外层喷水泥砂浆保护层，形成的复合输水管材，这种管材最大的特点是兼具钢筒和混凝土的双重优点，可承受较高的内外荷载、压力损失相对较小、安装简单、施工便捷、接头位置处的密封性较好、防腐耐用、寿命长、造价低，这些特点使得PCCP管成为输水工程的首选管材之一。

由于淤泥质黏土为流塑状态，加之其具有含水率和压缩性高、承载能力低等特点，从而给PCCP管的施工增添了一定的难度。在此类土体上开挖沟槽极易出现塌方问题，若是采取的技术措施不到位，不但会影响施工质量，而且还极有可能引发安全事故。为此，在淤泥质黏土条件下施工PCCP管时，除了要采取有效的技术措施外，还应掌握施工关键技术和要点。

3淤泥质黏土条件下PCCP管道的施工关键技术

3.1技术措施

在淤泥质黏土条件下进行PCCP管施工的过程中，除了要根据设计要求，对基础进行置换处理外，还必须做好降排水工作。一是可提前15 d左右，进行降水，具体做法是在沟槽作业面的外侧使用挖掘机开挖坡度1：1的截水槽，每间隔100 m左右设置1台水泵提前抽水，由此能够减少沟槽开挖后的渗水量，有助于增强沟槽边坡的稳定性。二是在边线两侧挖一条宽度4 m、深3 m的截水沟，并在沟内铺设宽10 m的塑料布，使之形成2道截水墙。三是施工过程中的排水措施也非常重要，直接关系到工程的顺利进行。结合工程地质条件，采取了如下排水措施：在沟底的两侧距离沟边20 cm的位置处分别挖一条排水沟，其深度和宽度均为30 cm，同时在沟底两侧20 m的位置处，分别设置了一个长、宽、深均为2 m的集水井，并以长3 m、直径60 cm的钢管作为井筒，在集水井的周围用石块进行填筑。四是在沟槽边坡进行开挖的过程中，可以采取如下技术措施加以控制：在相关规范标准和设计要求的允许范围内，增加放坡系数，在本工程中最大的边坡为1：1.20；可以采取错台的方式进行单侧或是双侧开挖，错台的宽度应当控制在1.50 m左右，其位置可选择在粉质黏土层与淤泥质黏土层的交界面上；按照塌方的严重程度，采取相应的支护措施，如普通的塌方段可以采取钢轨桩支护、严重塌方段可以采取密集钢轨桩加横向支撑的支护方式。

3.2 PCCP管的施工技术要点

PCCP管的施工工艺流程如图1所示。

图1　PCCP管施工工艺流程图

3.2.1垫层回填

选用的垫层材料中应当不含有机物和有害物质，也不可以使用施工废渣，最大的材料尺寸应当控制在50 mm以内，回填前应对垫层材料进行湿度检测，以此来保证夯实后材料能够达到所需的密实度；可以使用相应的工程机械将垫层材料均匀撒布至管道沟槽内，并用振捣压路机进行压实处理；垫层的最小厚度应当控制在450 mm左右，最大不得超过500 mm，初次夯实后的最小相对密实度应当为70%。此外夯实后的垫层还应当进行适当修整，这样能够适应管件的弧度，从而达到最佳的受力状态，成形后的高度应当控制在300 mm，管道下垫层的最小厚度应当控制150 mm，修整的圆弧直径应当小于管件外径。成形之后的垫层尺寸应当略小于管件的实际尺寸，这样能够确保两者之间的接触更加严密，受力更为均匀。

3.2.2安装橡胶圈

工程中使用的橡胶圈必须是具有合格证的产品，安装前应当对其进行外观质量检查，看其表面是否存在裂缝、气孔等质量缺陷，如果存在不得使用；安装时，要对管件插口的卡环进行彻底清扫，然后均匀涂抹润滑油，再将密封圈放入管件上部的卡环内，并在其下边插入一个木棒，用力向下拉拽，借此来使环绕在槽内的密封圈伸展均衡；当密封圈安装完毕后，应当在其外表面上均匀涂抹一层润滑油。

3.2.3管件铺设

在实际铺设过程中，可将管件的承口端作为管道的引导端，如果铺设管道的坡度超过15%，则应当对开口端进行封堵处理；在管道的垂直或是水平方向转弯处应当设置止推之墩，并在现场将PCCP管的钢质接口焊接好，这样有助于抵抗推力。

3.2.4PCCP管安装

①在对PCCP管进行安装前，应当先对管子内部进行清扫，将插口和承口圈上的杂物清除干净，橡胶圈套入插口凹槽前，应当现在插口圈的外表面及承口圈的内表面和橡胶圈上均匀涂抹润滑剂，当橡胶圈滑入插口槽之后，在胶圈与插口换之间插入一根表面光滑的杆（若是没有可以用螺丝刀代替），然后将杆绕接口圆两周，借此来使胶圈紧紧绕在插口上，从而形成良好的密封面。②安装PCCP管道时，应当将吊下的管子插口与已经安装就位的管子承口对中，让插口正对承口，然后以手扳葫芦外拉法将吊下的管子插口缓慢、平稳地滑入前一根已经安装就位的管子成口内。③对管口进行连接时，施工人员应当事先进入到管子内，在两个管子间塞入挡块，这样不但可以有效控制安装间隙，而且还能防止承插口环出现碰撞。操作过程中需要特别注意的是，PCCP管顺直对口时，要使插口端与承口端保持平行，并尽可能使周围间隙相等，这样有助于提高准确度。此外，不要让泥土、污物等落至已经涂抹好润滑剂的插口圈上，对接完毕后，要对胶圈的位置进行检查，确认接口完好后，可将挡块拿掉，并将管子拉拢到位。每一节PCCP管安装好之后，都必须对管道位置及高程进行校验，以此来确保安装质量。④为了有效防止外露的钢承插口被腐蚀，可在管道接口外侧进行灌浆或是人工抹浆，具体做法如下：用塑料编织袋、麻布做模裹于管道接口外侧，然后用细铁丝将两侧扎紧，并在上面预留出一个灌浆口，同时在接口间隙内放一根铁丝，灌浆时可以来回牵动铁丝，其主要作用是能够使灌注的砂浆更加密实。使用1：1.50～2.00的水泥砂浆制成流态状，将之灌满绕接口一圈的灌浆带内，首次只需要灌注至灌浆带底部1/3处即可进行回填。

4结论

综上所述，PCCP管是目前国内输水工程中最为常用的管道之一，这与其自身诸多的优点有着密不可分的关系。文章以大伙房水库工程项目为依托，对淤泥质黏土条件下的PCCP管施工关键技术进行了详细论述，以期能够为同类工程提供借鉴参考。

参考文献

［1］徐锋，高岳，李国栋.大伙房水库输水应急入连工程建设必要性及工程特点［J］东北水利水电，2011（12）：67-69.

［2］陈玉春，欧阳越，徐忠辉等.PCCP管道在南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）的应用［J］水利水电技术，2012 （8）：51-55.

（责任编辑：左英勇刘长垠）

中图分类号：TV672-39

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）05-0100-02

作者简介：王艺翔（1983-），男，工程师，主要从事的工作：水利方面的建设与管理工作。

收稿日期：2016-03-11