四川腾越建设监理有限公司 四川省绵阳市 621000摘要：预应力钢筒混凝土管简称PCCP，是一种新型的钢性管材。广泛用于长距离输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程等。梓潼江倒虹管即为DN2600mm预应力钢筒混凝土管（PCCP），本文将对PCCP管特性、工艺流程、陡坡安装作分析和介绍。
关键词：PCCP管道；性能；工艺流程；陡坡安装
一、工程概况
梓潼江倒虹管为武都引水工程二期工程西梓干渠其中一段，位于四川盆地西北部，总长1225m，采用PCCP管，双管布置，管径7为2.6m（内径）。工区内地势自西北向东南倾斜，由于河谷纵横，切割较深，河谷狭窄，耕地较分散，多属连绵起伏的深丘地貌，海拔高程400～700m，与梓潼江相对高差100～200m。桩号22+902.0～23+086.411为出口斜管段，位于梓潼～许州公路两侧。地面高程478.5～546.6m，相对高差68.1m，坡角为缓坡，坡度8～10。，高程486m以上为坡度32。的陡坡。
二、工程设计
梓潼江倒虹管位于西梓干渠第一流量段，设计流量28.5m3/s。出口斜管段PCCP管最大流量34.2 m3/s，设计流量28.5 m3/s，最小流量11.4 m3/s，管内压力值：陡坡底段（160-167#管）为0.65MPa，中段（168-172#管）为0.4MPa，顶段（173-174#管）为0.2Mpa。
三、PCCP管特性
PCCP管是带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口同钢筒焊在一起，承插口有凹槽和胶圈，形成了滑动式胶圈的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢板和混凝土各自的特性。具有承受内外压较高、接头密封性好、防腐性能好、施工方便、维护方便等特性。广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、工业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。与以往管材相比，PCCP具有适用范围广、经济寿命长、抗震性能好、安装方便、运行用度低、基本不漏水等优点。
四、陡坡施工难点、重点和解决措施
1、陡坡安装坡度达到32.55°，管道长6m、重26-30t，安装过程中安全风险大，技术要求高，安装过程中管道易摆动。
2、陡坡段管道重心下移，易造成管道之间刚接连接，影响管道的严密性。
3、管道打压困难，管道易出现固定不稳而发生滚动现象，管道转运运输困难，安全风险大。
4、施工现场陡坡下方是梓中公路，车辆和行人多。
通过对施工现场的地形地貌反复调研，决定采取以下措施：
1、由于此段陡坡安装危险性大，为降低和更好的控制安全风险，拟采取汽车吊安装替代龙门吊安装管道的方案，并组织专家对施工方案进行论证。
2、通过现场多次试验取得合适的吊点，确保吊装过程中管道的稳定性。
3、在管道安装前预选在管道承插口部位安装橡胶圈，避免了管道因重心下移造成管道刚性连接进而影响管道的严密性。
4、管道转运过程中，采取高强纤维带栓紧固定，运输道路要平整坚实确保管道转运过程中的安全。
五、施工方案论证过程
专家组针对方案中的每个细节和关健点，一一询问了方案编制单位，经过专家们的认真研究和探讨形成了以下论证意见：
1、由于陡坡段坡度达32.55度，在如此陡的坡度安装重26-30t的PCCP管，是国内没有、世界少有的施工工艺，技术要求高，陡坡段管道安装施工中，采用龙门吊安装方案安全隐患大、在坡上龙门吊的稳定性无法保证，考虑到陡坡段下部为梓中路（县道，车流量大）和梓潼思源水厂，一旦发生龙门吊失去控制，发生管道向下滚动的情况，后果不堪设想，且龙门吊安装管道方案费用较高，不经济，专家组从技术、安全、成本、质量方面综合考虑一致认为修建施工便道至陡坡中部修建吊车平台用180t的履带吊安装PCCP管方案为最优方案，建议采用履带吊安装方案。
2、需要尽快上报施工便道征地报告，横跨陡坡段的输电线路、通讯线路改迁报告单，及时与业主方进行沟通，尽快完成陡坡段施工便道的修建、吊车平台的修建，业主方应尽快完成输电线路、通讯线路的改迁、以便施工单位能够尽快的进行管道安装工作。
3、在陡坡段管道安装过程中，施工单位必须安排安全员全程监督吊装安全，经常检查钢丝绳的完好情况，安装3节PCCP管后即开始进行C15支承混凝土浇筑工作。为了确保管道的稳定性，专家组建议将陡坡段120度支承混凝土修改为180度支承混凝土，支承混凝土标号由C15提高至C20。
4、由于陡坡较陡，为了方便工人安装管道，专家组建议I期支承混凝土浇筑成阶梯状，方便作业人员施工和工人上下班。
5、为了确保吊装过程中安全，专家组建议在起吊过程中，将下部梓中路进行封路处理以确保交通安全，待管道吊装就位确保稳定后再开放下部梓中路交通，吊装过程期间及时告知附近村民和交通车辆，提醒周围村民注意安全，确保吊装过程中安全管理不留死角。
最后，专家组一致认为，施工单位编制的陡坡段180t履带吊安装PCCP倒虹管方案可操作性强、细致周到、方便可靠，可以用于指导现场施工。
六、专家论证后的PCCP管陡坡安装方案
（一）工艺流程
管道基础处理→管基报验→I期支承混凝土浇筑→吊装下管→承插口清理→对接安装接头打压→接头防腐→Ⅱ期支承混凝土浇筑。
（二）设备配置
（三）陡坡安装方法
为了保证本工程32度陡坡段管道安装，在梓中路至陡坡上部修建一条便道并设置3个吊装平台，以满足管道运输及吊装。
（1）管道起吊
起吊PCCP管道的起重机必须具有一定的裕度，起重机为180t的履带吊，吊装用钢丝绳为φ32mm的钢丝绳，严禁超负荷或在不稳定的工况下进行起吊装卸，管子起吊采用兜身吊带，严禁采用穿心吊，起吊索具用柔性材料包裹，避免碰损管子。装卸过程始终保持轻装轻放的原则，严禁溜放或用推土机、叉车等直接碰撞和推拉管子，不得抛、摔、滚、拖。管子起吊时，管下不准有人逗留。
起吊索具上安装2套5t倒链用于微调管道两口的高度以方便对接安装。陡坡段起吊前，先进行试吊，确保管道的稳定后，再进行管道吊装施工。在管道起吊前通过调整钢丝绳的位置和倒链确保管道起吊后的倾斜角度与陡坡坡度尽量一致（32度），禁止在起吊过程中人员在吊车吊臂下调整倒链，确认安装过程中人员的安全。
管道起吊、下管注意事项：
（1）应保证吊车下管时沟槽边坡和吊车的稳定。
（2）管道起吊的倾斜角度应与陡坡坡度尽量一致。
（3）管子的位置应大体就位，尽量避免在管沟基槽内多次搬运。
（4）下管时，在沟槽作业面的下方和两侧不得有人停留。
在管节大致就位后，在经过清洁后的承插口工作面上用润滑脂对其予以充分润滑。润滑脂可采用对橡胶圈质量无影响的植物油或肥皂水（此项工作很重要），严禁使用石油类润滑脂。
（2）密封橡胶圈的安装。
承插口工作面经充分润滑后，将橡胶圈套入插口环凹槽中，使其沿圆周粗细均匀、顺直地绷在凹槽内，并确保消除胶圈的扭曲翻转现象，如此可使其保持良好的密封状态。套好胶圈后可采用Φ4～Φ5钢丝或螺丝刀杆从绷紧在插口槽内的胶圈下面插入并沿插口圆周顺时针、逆时针反复摇2-3圈，以达到胶圈受力均匀的目的（此项工作很重要，直接影响胶圈的密封性和使用寿命）。完成上述工作后将润滑剂均匀涂刷在橡胶圈上。
（3）管道对接安装
安装组对时，管道径向移动、轴向移动及较大幅度的上下移动由吊车进行。小幅度上下移动、进出口调整等由安装在索具上的5t倒链配合实施。陡坡管道安装顺序须从坡脚至坡顶依次安装，坡脚镇墩须先行浇筑，镇墩预留接口为插口，故管道对接安装时只能采取承口套插口方式进行。胶圈安装完成后，移动待安装管道，将承口缓缓靠近插口，在另一端用人力缓慢套入插口，如出现对口不正、管道不平等现象，不可强行套入，应调整吊车和倒链保证管道平顺套入。套入过程中设置专人观察承插口对接情况，人站在管接口处，观察承插口的缝隙亮光是否均匀，如缝隙亮光均匀，说明承、插口对正。在进入过程中，仔细观察胶圈滑入情况，并用直尺及限位块及时检查环向间隙是否均匀，随时进行调整，环向间隙控制在20mm～35mm。管道对接就位后，在管道插口端放置2.5m的水平靠尺，利用靠尺中点上线锤确定管道中心线及管底标高测量点，用全站仪确定管轴线是否符合要求（偏差≤30mm），用水准仪确定管内底标高是否符合要求（±30㎜）。轴线、标高符合要求后，管道下部塞楔形块固定管道，然后缓缓放松起吊葫芦，使管子完全着地，再重新复核轴线、标高，符合要求后抽出起吊索具。
在安装过程中要注意承插口处的打压孔和排气孔的正确位置，即保证排气孔位于正上方。管子安装过程中若发现胶圈脱槽（或挤坏），则将管子拆除更换胶圈后再进行安装，但接头和胶圈须重新清洁、涂刷食用植物油。
每道管道安装完毕后，应采用钢制测缝规检查密封橡胶圈是否仍在插口环的凹槽内，检查接口间隙是否符合规定要求，若胶圈接口间隙大于2mm或胶圈位移，应重新安装，经检验合格后，才能将吊具移开。
4）接头打压试验
PCCP管道接头打压试验，用专用加压泵从接头下部的进水孔压水，上部排气孔排气，排气结束后拧紧螺栓，加至规定的试验压力（同管道压力），工作压力的1.5倍加0.1然后稳压5分钟，无压力降则合格。接头水压试验前后共计3次，即安装时接头打压试验、安装后打压试验、管顶以上500mm回填后接头打压试验。
①第一次安装时接头打压试验在每节管道定位后及时进行，符合要求后方可安装下一节PCCP管道；
②第二次打压是在安装后接头水压试验。一般在每安装完3节PCCP管后，对先前安装的第一根管接缝进行第二次打压。
③第三次打压是在管顶以上500mm回填后完成后进行接头水压试验，工作压力的1.5倍加0.1，保持5min压力不下降即为合格。
安装后水压试验及管顶以上500m回填后接头水压试验由专业监理工程师现场全程监督，并随机进行抽检。每次打压要认真填写《PCCP接头打压记录表》，合格后方可进行下道工序（接头外缝灌浆、土方回填）施工。
为保护外露的承插口钢构件不受腐蚀，安装后打压试验合格后，需进行接头外缝灌浆保护。接头外缝灌浆养护期过后，进行外缝防腐（≥1mm厚环氧煤沥青涂层）。管顶以上500m回填后接头水压试验合格后，进行接头内缝灌浆。
①外缝灌浆护带：首先在外部接口缝隙表面淋水，以确保缝隙表面完全湿润。在接头外侧裹一层宽度为250mm的针刺模布带，作为灌浆接头的外模。应事先将外模材料的两边折回后缝制成孔道，用铁条穿入后裹好、扎紧，只在最上面留出灌浆口。然后灌入水灰比为0.65的1：3的水泥砂浆，水泥砂浆应有较好的流动性，以使其均匀、密实、无缝隙。待砂浆灌满后，灌浆口上部用干硬性砂浆填满抹光。
外缝灌浆护带内的砂浆达到设计强度后，拆除灌浆护带，现场喷涂防腐层涂料厚环氧煤沥青涂层进行外缝防腐，至少喷涂两道，总干膜厚度不少于1000μm。
本工程在检修阀井、镇墩、排空阀井、排气阀井、分水阀井上下游各相邻两节管接口处及地基变化、易产生不均匀沉陷的部位PCCP管道接口处的内外壁缝隙内部分填充聚硫密封胶。在接缝处先塞填聚乙烯闭孔板，再填塞聚硫密封胶，捣实抹平。
②封堵管道内部接缝：
清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘后，采用直接勾嵌法在缝内塞填1：2水泥砂浆，填压密实，表面平整光滑。
按照图纸要求，在局部地段的接头的内侧填塞聚硫密封胶。清扫干净后，在内侧接缝内先塞填聚乙烯闭孔板，再填塞聚硫密封胶，捣实抹平。
③砂浆采用搅拌机搅拌，少于0.4m3时，采用人工拌制，质量满足GB748中6.15款规定。并保证不使用已有硬化现象的砂浆，不允许以任何方法将砂浆加水重拌。
（2）内填缝
A．内填缝应随着管道的安装进度进行。填缝前，应清除接头处的杂物，使接头保持清洁。
B．先对接缝进行湿润。用1：1.5~2配比的低稠度水泥砂浆填缝。操作应做到内部密实、表面光滑平整。填缝结束后需加以洒水养护。
（3）采用柔性材料灌缝时，应按设计要求材料使用说明书进行操作，保证填缝质量。
七、陡坡PCCP大口径管道安装注意事项
由于32度陡坡上安装PCCP管管道因重心下移下滑力较大，施工安装完成3节PCCP管立即进行管道Ⅱ期支承混凝土浇筑，待支承混凝土达到7天强度后再安装后续管节。为了避免管道下滑造成管节之间插口间隙变小，避免管道之间形成刚性连接造成承插口破坏，在管道安装前在承插口处预埋φ15mm厚的橡胶垫，防止承插口破坏。为了防止管道在坡上滚动，管道安装完成后，采用在管道两侧打U型注浆锚杆+钢丝绳斜对拉的方式对管道进行固定，U型锚杆与钢丝绳采用铰接固定，确保安装过程中管道的稳定性。
八、结束语
PCCP管陡坡安装重点须针对安全和质量进行方案设计，将安全风险处于可控，并确保施工质量满足设计和规范要求。西梓干渠工程的PCCP管陡坡安装，合理采用了施工技术，质量得到了保证，为PCCP大口径管道在陡坡上的安装提供了借鉴经验。
论文作者:黄军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/31
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