張峰水庫2號倒虹預應力鋼筒混凝土管道安裝施工工藝

劉潔

（山西省水利建筑工程局，太原030006）

1 張峰水庫2號倒虹工程概況

張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣沁河干流上，水庫總?cè)莘e3.94億m3，是以城市生活和工業(yè)供水、農(nóng)村人畜飲水為主兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大（2）型水庫樞紐工程。其中2號倒虹段設(shè)計安裝預應力鋼筒混凝土管道PCCP進行輸水，管線全長273m，分四個坡段，各坡段順水流方向與水平線夾角分別為 34.23°、0°、20.12°、31.62°，起始坡段較陡且最長，各坡段連接處設(shè)置鎮(zhèn)墩。此段施工順序安排為：先安裝水平段上游側(cè)34.23°斜坡段管道，從山腳下開始逆水流方向安裝，后進行水平段下游側(cè)兩斜坡段管道安裝，亦從山腳下開始順水流方向安裝，最后進行水平段安裝，由于此段施工道路影響，需分兩階段進行開挖、安裝、回填，以保證施工道路暢通。

2 預應力鋼筒混凝土管道PCCP安裝施工工藝

2.1 施工前檢查

在管道臨時存放場，按照管道制造商的產(chǎn)品圖紙和實物進行對照，測量其各部位公稱長度并逐根進行外觀檢查：檢查管材有無損壞現(xiàn)象；承插口有無碰損；橢圓度是否在允許范圍內(nèi)；外保護層有無脫落；橡膠圈不得有氣孔、裂縫和接縫，冬季無凍硬現(xiàn)象等。

2.2 管道裝卸及二次倒運

本標段管道及管件安裝主要采用DN1600和DN1400管道，單節(jié)管道長度為6 m，重量約9～11 t，施工方采用20 t汽車吊及15 t載重汽車將存放于管道臨時堆放場的PCCP管道及配件吊運至施工現(xiàn)場，水平段管道運輸至山腳，斜坡段管道運輸至坡頂。

2.3 墊層鋪設(shè)

水平段PCCP管道安裝前在管道底部先鋪筑15 cm厚粒徑不大于2 cm砂卵石墊層，待管道安裝固定好后，在管道兩側(cè)（管道90°包角以下）再次鋪筑砂卵石墊層夯實，確保管道的穩(wěn)定。斜坡段底部開挖揭露地質(zhì)為暗紅色風化巖，極不穩(wěn)定，多有土體塌落現(xiàn)象，加之坡度較陡，按設(shè)計鋪設(shè)15 cm厚砂礫石墊層，極易隨坡滑落，經(jīng)設(shè)計變更，斜坡段管道底部及包角澆筑C15混凝土，內(nèi)設(shè)鋼筋橫縱向拉伸。

2.4 測量控制

測量控制的好壞是管道安裝質(zhì)量優(yōu)劣的決定性因素之一，其貫穿管道安裝全過程。管道安裝前先查看PCCP管道安裝平面、縱斷設(shè)計圖，核對并計算樁號與高程是否對應，尤其是斜坡段，如有錯誤應及時要求設(shè)計方更改。確定設(shè)計無誤后，進行現(xiàn)場布點，利用全站儀先對4個坡段全程進行中線點布設(shè)，用木樁定點標記。

管道安裝時，儀器始終架設(shè)，跟蹤控制每節(jié)管道中線首尾樁號及高程，結(jié)合廠家安裝配管圖，保證安裝位置準確并控制安裝偏差，安裝下一節(jié)管道時復核上一節(jié)管道位置。

2.5 水平段管道安裝

水平段PCCP管道直徑為DN1600，單節(jié)長度為6 m，重量約10.8 t，結(jié)合管道安裝施工特點，采用50 t履帶吊吊裝下管，履帶吊就位的安裝方法，具體安裝工藝流程如圖1。

圖1 安裝工藝流程圖

（1）履帶吊車吊管入槽

將50 t履帶吊車安設(shè)在安裝工作面旁的溝槽邊，安設(shè)時力求能控制較大的吊裝工作面。吊裝前，檢查吊車的安全起吊位置、所配備的鋼絲繩、卡環(huán)等完好無損。先在履帶吊位置空轉(zhuǎn)180°，無咬聲指揮下溝，起吊時使管件前后能平衡上升，不致造成傾斜，且避免起吊繩與管壁直接接觸以保護管外壁。吊裝時嚴禁吊繩穿管心進行起吊，管道上及管腔內(nèi)不可站人。履帶吊下管至溝槽后，吊管繼續(xù)向已裝管靠近，距已裝管的承口10 cm時，在兩管之間用方木支墊，以防承插口碰壞。

（2）清口套膠圈、涂潤滑劑

待管件粗略就位后，再次檢查管件的承插口是否清潔完好，否則進行清理。承插口清理干凈后，先在插口凹槽內(nèi)涂抹一層植物類潤滑油，而后將驗收合格的止水膠圈套入插口止水凹槽內(nèi)，使用一根潔凈光滑鋼棒插入橡膠圈下繞整個接頭轉(zhuǎn)一圈，將膠圈在插口的各部位上粗細調(diào)勻，使其均勻地箍在插口凹槽內(nèi)，且無扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，若膠圈太松，應更換另一條膠圈。為增加管件承插連接時的光滑度，保證安裝質(zhì)量，在插口膠圈套好后，在管道插口外表面的凹槽和膠圈上再均勻涂抹一層植物類潤滑油。

（3）對接安裝

膠圈套好后，在已安裝完成后的管道內(nèi)下部，靠近待裝管一側(cè)，架設(shè)受力斜梁嵌于管道內(nèi)，在待裝管道承口外端口架設(shè)橫梁，用鋼絲繩和手拉葫蘆將兩梁連接，通過手拉葫蘆內(nèi)拉和吊車移動同步進行將待裝管道拉至安裝位置，與已安管道頂壓對接在一起。安裝時待裝管尾部應略高于插入端，對準軸線后，緩慢移動吊車，使待裝管向已裝管靠近。對接時注意觀察膠圈有無異常擠壓現(xiàn)象，保證接口清潔，嚴禁砂土及其他異物進入。

初步安裝好后對管件中心進行校正：承口處放置一根1.6 m校正好的角鐵，標記好中心并掛一只線錘，將水平尺放在角鐵上，調(diào)整水平，測量人員根據(jù)經(jīng)緯儀上十字絲，來確定管件是否偏差。如有偏差，在管道承口兩側(cè)安裝兩只千斤頂，用千斤頂平衡頂壓至線錘與經(jīng)緯儀上十字絲重合。然后用小于2 cm的砂卵石將管件穩(wěn)住并用木棍打夯，再用小型夯實機夯實，夯實后卸去荷載，復測標高與中心線，若達不到規(guī)范要求需再次起吊進行二次管基夯實，直至標高與中心線滿足規(guī)范要求。

（4）接頭打壓試驗

在管道安裝完成后，隨即進行第一次接頭打壓，以檢驗接頭的密封性。接頭打壓使用經(jīng)過率定的專用加壓泵，從接頭下部的進水孔壓水，上部排氣孔安設(shè)排氣閥排氣。排氣結(jié)束后擰緊螺栓，加壓至規(guī)定的設(shè)計壓力1.6 MPa，保持5 min壓力不降，即為合格。每安裝3節(jié)PCCP管后，對先前安裝的第一根管接縫進行第二次接頭打壓，檢驗方法同第一次。第三次接頭打壓檢驗在管頂回填完成后進行，試驗壓力為1.2倍工作壓力，保持5 min壓力不降，即為合格。

（5）測量復核

管道安裝好后，測量人員要對管節(jié)進行測量復核。測量復核的主要內(nèi)容包括管道的安裝高程和軸線。對任一單節(jié)標準長度的管道，其豎向和水平誤差不應超過圖紙所示中線的20 mm，同時其兩端口豎向和水平誤差不大于20 mm，接頭偏轉(zhuǎn)不超過0.3°。

（6）管道支撐和固定

管節(jié)安裝和打壓合格后，并經(jīng)測量復核后，為防止其由于其他客觀因素而產(chǎn)生移動和錯位，應及時在其下部用小于2 cm的砂卵石進行支撐和固定，以使管節(jié)保持穩(wěn)定。

（7）管接頭處理

管道安裝完成并經(jīng)接頭二次打壓和測量復核合格后，應及時按設(shè)計要求對管接頭進行處理。

①外部接縫水泥砂漿灌縫。為保護外露的承插口鋼構(gòu)件不受腐蝕，需要在管接頭外側(cè)進行灌漿保護。接頭的包帶、灌漿按如下方法進行：在外部接口縫隙表面淋水，以確?？p隙表面全部濕潤。在接頭的外側(cè)裹一層寬度為250 mm（寬于接縫）的鐵皮模板，作為灌漿接頭的外模。外模用細鋼絲繩扎緊，在最上面留出灌漿口。然后灌入水灰比為0.65的1∶3的水泥砂漿，水泥砂漿應有較好的流動性，以使其均勻、密實、無空隙。待砂漿灌滿后，灌漿口上用干硬砂漿填滿抹光。

②內(nèi)部管道接縫封堵。進入管道內(nèi)清掃管道內(nèi)接縫，確保接縫內(nèi)沒有異物和灰塵。在內(nèi)側(cè)接縫內(nèi)塞填1：2水泥砂漿，搗實抹平。

2.6 水平段現(xiàn)場合攏

由于水平段管道安裝過程中出現(xiàn)分段施工，所以會形成現(xiàn)場合攏。該標段現(xiàn)場合攏時采用對接雙面焊合攏方式。

DN1600合攏管為鋼板制作，總長為1.3 m，分為承口段、插口段和湊合段三部分。湊合段長度為40 cm。焊接前雙面打坡口，焊接按一類焊縫質(zhì)量要求進行。焊接完成焊縫經(jīng)檢驗合格后按管接頭處理要求進行內(nèi)、外防腐襯砌。

2.7 斜坡段管道安裝

3個斜坡段管道安裝方法基本與水平段管道安裝相同，但還需架設(shè)龍門架起重設(shè)備進行吊裝。在斜坡段溝槽內(nèi)兩側(cè)預埋鋼板，安裝龍門架軌道架設(shè)龍門架，坡頂安設(shè)卷揚機。斜坡上安裝所需的全部管道運輸?shù)狡马斉R時堆放場，每節(jié)管道安裝前，在坡頂由50 t履帶吊吊裝下管至溝槽內(nèi)，而后由龍門架吊起管道，卷揚機拉運至安裝部位，龍門架直接進行安裝。

3 結(jié)束語

本段PCCP管道安裝長度雖不長，但基本涵蓋了PCCP管道安裝時所遇到的各種情況。PCCP管從問世到使用，已經(jīng)歷了半個多世紀，從管道的檢驗、安裝、驗收均實現(xiàn)規(guī)范化，但每個水利工程都具有獨立性與特殊性，其地質(zhì)條件、地理位置、工程結(jié)構(gòu)都不同，故在安裝PCCP管時還應結(jié)合實際情況運用安裝方法，并不斷改進施工工藝，尤其是施工前管道驗收應更加細致，測量應同步跟蹤，打壓試驗規(guī)范化，以保證優(yōu)良工程。