引绰济辽工程PCCP管道安装工法探析

蒋迪

（吉林松辽工程监理监测咨询有限公司，吉林长春 130021）

预应力钢筒水泥钢管（下文简称PCCP），是一项性能良好的复合管件。按照钢筒在管芯中部位的差异，分成内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）和埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE），按照目前的相关行业实施规范GB/T19685-2005《预应力钢筒混凝土管》，引绰济辽工程属于埋置式预应力钢筒混凝土管。

1 工程基本情况

引绰济辽工程项目在内蒙古自治区境内，由嫩江支流绰尔河引水入西辽河，向沿岸市镇和产业园所供应的重大引水工程项目，建设主要由文得根水利工程枢纽工程和输水工程建设构成，工程设计中最大年调用水量计算为4.88×108m3。

输水工程按照沿线地质条件和主体建筑形态，划分为山地的隧洞段和平原区的管道段两部分。管线段主要分为稳流连接池、退水渠、压力预应力钢筒混凝土管、压力钢管道（SP）、附属构筑物、交叉建筑、分水口施工、交通建筑及其他临时建筑工程等。

该标段输水管线线路长22.52km，均为管线段单管铺设，管径DN3200，管子单根重量44t。

2 PCCP管道安装工法

2.1 工艺流程

工艺流程图如图1所示。

图1 安装工艺流程图

2.2 管道材料进场前验收

1）每根管件都有其相应的桩号位置，所以需要对管件的尺寸、型式、压力等级、序号、制造时间和产品出厂时间进行检查记录，并需要检查产品厂的质检员和检测机关签字。

2）承插口钢环作业面的安装前检验，工作面涂层应均匀、光洁。若沾有水泥、砂浆、毛刺形成及其他脏物时，应当进行清洗或抛光处理，直到合格，否则安装时极易卡坏胶圈。

3）承口椭圆度检查。测定管子的承口内径、插口外径，得到4组内外径数值，比值（max~min）/3200就是椭圆度。其中，max为4组数值中的最大值，min为最小值，椭圆度不能大于0.5%，且最大误差也不能大于标准规定。椭圆度过大，会影响安装后的接头打压试验。

4）运输到场卸货前检查。主要是外观检查，做好检查记录，明确责任。

2.3 橡胶圈进场检验

实心橡胶圈进场检查重点是外观检查、查验生产的合格证，还要检查胶圈表面光滑度，以及是否有砂眼、陷槽、气洞、裂纹、破损、裂皮、表面扭曲等现象。

2.4 管材运输（进场后复检）

1）针对PCCP管道中各运输构件的不同状况，提出详细的运输方案，具体内容包括匹配的吊装工具和运输设备、大件搬运方式，以及避免PCCP管材的振动、碰撞、滑移的固定措施等。

2）管道运输时，宜将PCCP管道置于马鞍形支座中心并加垫木墩上，支承面上有弹力缓冲垫层（如汽车轮胎），以保障管道及支承插口免受损伤。

3）在运输过程中应保持其圆度，支撑方式须经监理人批准。

4）与运输队签订协议时，严格把好运输过程中管件破损责任一关。

2.5 卸车及储存

1）管材在运送至现场后，可单独使用150t履带吊卸车，使用高强纤维吊兜身起吊，不得使用钢丝绳，也不得穿心吊装。

2）管材应按安装图纸编号顺序存放，堆放地点应符合GB50268-2008《给排水管道工程施工及验收规范》的有关规定，严禁叠层混放。管道存放在事先做好的布管台上，布管台两侧距管端的距离为1.0m，便于穿吊带和起吊，在干燥或高温季节，须加强管子的洒水养护。

3）冬季管材的管底与地面采取隔离措施，以防管道底部冻结；管子端部用塑料布进行封堵，防止雨雪及杂物进入。

2.6 管道起吊

管线沟地面、管基质量自检合格并经设计、监理机构联合验收后方可进行管线安装。为方便抽取吊带，管材安装前应开挖连接工作坑，开挖尺寸满足要求，并符合GB/T702-2017《热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差》的规定。

采用经过专家论证过的320t履带吊起吊。先把第一只管在预先确定的管道中心线（撒白灰或挂白线绳）上找平并找正，然后再吊起准备连接的管道，并移至距已安装管道30~50cm处。

2.6.1 清洁接头

1）在管子安装前，应把承口内部和插口外部的水泥沙尘等脏物全部清理一遍；

2）查看管子的承口和插口，若有毛刺或突起异物现象，用锉打磨光滑，然后清理干净；

3）安装前，将管道的插口、承口用滚刷涂刷上1～2遍食用的植物油。

2.6.2 胶圈安装

根据技术要求，在胶圈安装时，先用食用植物油润滑一下胶圈，将胶圈套入插口的卡槽中后，再在胶圈下插光滑铁棍，并沿该管插口周围移动位置1～2周，调节胶圈使之松紧适当，以保证胶圈安装质量，若胶圈存在扭曲现象，应重新安装。

2.7 PCCP管道对接安装

对接安装采用内拉法安装，见图2。采用的主要仪器设备有内拉动手动葫芦、打压泵、J2经纬仪、DSZ2水准仪、钢制测隙规等。

图2 内拉法示意图

1）吊起准备安放的管线，确保钢管悬空不与基底碰撞。

2）管道铺设方向通常为承口面对准上游方向，将插口插入承口安装。安装时，动作要缓慢。在插口距离承口10~20cm时，在承口上下或左右位置垫几块事先预制好的木方，以防由于吊起时管道晃动而碰坏承插口端面。

3）在插口与承口对接时，调节待装管子的前后高度和左右偏差，以保证管子中心轴线与设计中心线相符。可通过承插口沿圆周的间隙是否均匀判断。

4）将拉紧装置调至待拉状态，且管道轴线符合要求，承插接口基本对好位时，即可逐渐拉紧。

5）在将接口拉入的过程中，应注意左右二端方向用力一致，以确保待安管道轴线和已安管道轴线保持一致，在拉入时，通过放置承插口上的小木块来调节接口间距，并利用吊车微动调整管道的拉紧状态。

6）接头木块长度应符合技术标准和设计规定。

7）针对安装过程中形成的轴线误差积累，通过合理调节接头间隙逐渐消除。

8）在对拉过程中，若发生如胶圈扭曲、承插口进入砂土等异物、轴线偏差不满足规范等异常现象，须立即停止拉入，找出原因及时调整，以免安装完拔管。

9）在安装对拉过程中或结束时，如发现橡胶圈有翻起或扭曲的现象时，应立即停止安装，拔出管道，更换橡胶圈，重新安装。

10）每安装一节管道都应当检查和校测管线测量数值，如管底高度、相对转角、轴线偏移等，具体管线铺设允许误差见表1。

表1 管线铺设允许误差值

11）承插口对接完成后，检查接口间隙是否符合规范技术（此工程±25mm）要求，合格并将管道用砂垫稳后，方可将吊具落下，抽出吊带。

12）安装过程的误差调整，可通过调整管子的接头间隙和相对转角来实现，但要确保管子接口相对转角和接头间隙符合设计及规范要求。若偏差较大，可通过多节管材在规范范围内的微调来消减或消除。

2.8 管口接头打压

1）工程项目使用双胶圈接头的管件，当各节管件连接完成后，立即通过连接水压测试，以检查胶圈安装位置，保证管材接头不漏水。

2）接头的水压试验水压宜不低于1MPa。

3）接头打压试验应采用经过率定的手动试压泵，试压泵与管道下部试压孔连接，上部为试压孔排气（图3），排气完毕后把螺栓拧紧，然后加压至1MPa，恒压约5min，无压降为合格。

图3 打压示意图

4）试压合格后，用螺丝将测压口拧紧。

5）当接头经水压测试后不合格时，应立即拔出该管节并更换原有胶圈，并再次进行安装和水压试验，直到水压测试合格为止。

6）第二次接头打压测试。每铺设完3节管线，对先前设置的第一根管线接头实施第二次打压试验。

7）第三次接头打压测试。管顶上面的土方回填后开始第三接头打压试验，测试水压保持恒压1.2MPa，5min内无压降即为合格。

每次打压试验，填写《PCCP管材接头打压记录表》以备查验。

2.9 PCCP安装自检

1）安装好的接口环向间隙d应保持均匀一致，设计值5mm＜d＜25mm。

2）轴线用经纬仪或全站仪测定，高程则用DSZ2型水准仪测定，该阶段测量不允许使用GPS。轴线测量和高程控制测量一般包括安装测量和安装后检验测量。安装时，测量起到安装定位作用；安装后，测量主要检查在每一管子安装后轴线尺寸和高度能否达到设计容许误差，否则应拔出重新安装。当管的轴线尺寸和高度均达到设计要求后，填报带有检测记录表的施工检测结果报审单，向工程监理机构报审。

3）管道布置要满足各种质量标准条件，并填写质量评估资料。

4）管底两侧应及时回填密实，以防管道左右移动，密实度采用灌砂法进行。

所有管材接头安装完毕并经自检合格后，可进行下一程序的管道安装。

3 接头灌浆封堵

接头灌浆包括外缝灌浆和内缝接缝。当经过第二次接头打压测试合格后，为防止承插口钢构件不被破坏，按设计规定必须完成接头的外缝灌浆工作，接头外缝砂浆强度满足规定后，进行外缝环氧煤沥青涂料防腐，厚度不小于600μm。管顶土方回填且在第三次接头打压测试合格后，进行内缝接缝工作。

1）外缝注浆成形：先在接口外面包裹1道长度为25cm的薄铁皮用作灌浆接口的外模，距铁皮两端边各5cm处用2根油丝绳紧固，用紧线器拉紧后，在最上部留80～100cm用作灌浆注入口，然后灌入符合设计强度的水泥砂浆并捣实；混凝土砂浆要有较好的流动性，待水泥砂浆完全灌满后，在注入口上用干硬性砂浆填满并抹光。

砂浆达到设计强度后，拆除铁皮外模，并现场滚涂环氧煤沥青作为外缝防腐层，至少滚涂2遍，厚度不小于设计值600μm。

2）封堵管道内部接缝，使用便携鼓风机清理管道的内缝，确定缝隙中没有异物和尘土时，采用勾缝法抹砂浆，过程中确保砂浆密实，表面光滑平整。

3）水泥砂浆可使用小型搅拌机拌和，禁止使用有硬化迹象的水泥，也禁止将砂浆再加水重拌。

4 注意事项

1）测量。若采用RTK进行轴线定位，应在转点位置或者长直线距离进行，避免误差积累，然后用全站仪或经纬仪进行轴线测量。用DSZ2水准仪进行高程测量，切记：不能直接用RTK测量，控制点完成并经闭合平差合格后，将水准点引到基槽内做好标记再进行高程测量。

2）承插口检查及处理。管材安装前，应仔细检查管材承插口是否光滑、有毛刺等，若存在这种情况，应事先用锉打磨，以防在安装过程刺破磨坏橡胶圈，导致打压不合格拔管，耽误安装进度。

3）打压孔位置。在管材吊装前，注意打压气孔的位置，应确保一个试压孔在管道下部角度120°范围内，另一个试压孔在管道上部角度120°范围内，为方便打压试验操作，管材放置时应注意将水压试验用的进水口置于管道垂直方向。

4）橡胶圈。贮存环境温度为-5～30℃，因此不能长时间受紫外线源辐射影响。在低于0℃的温度下进行管道安装时，应当做好防橡胶圈变硬的保护措施。

上文所述工法，是笔者对现场实际工作经验系统的总结，详细阐述了大管径PCCP管道安装技术，并指出了安装应注意的问题，对无经验、缺少经验的施工单位有很高的借鉴和参考价值，也能在一定程度上提高和改善有经验的施工单位的安装技术水平。因此，该工法在大管径PCCP管道安装中具有实际应用价值和推广价值。