PCCP管道生產質量控制及監(jiān)理控制探討

趙志剛

(水利部山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024)

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PCCP管道生產質量控制及監(jiān)理控制探討

趙志剛

(水利部山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024)

摘要：某提水東擴二期管道工程，采用接頭為雙膠圈的韓置式預應力鋼筒混凝土管(PCCP),文章對某PCCP管道生產質量控制及監(jiān)理控制做了探討。其PCCP管道工序質量控制主要包括承插口鋼圈制作質量控制、鋼筒制作質量控制、管芯混凝土成型及養(yǎng)護質量控制以及砂漿保護層噴涂的質量控制等。

關鍵詞：PCCP；質量控制；監(jiān)理控制；質量標準；監(jiān)理程序

0引言

%1.1某提水工程位于山西省中南部，是向臨汾、運城6個縣市工、農業(yè)以及農村生活供水的保障性給水工程。東擴工程二期工程為向稷山汾南灌區(qū)、襄汾原井灌區(qū)、翼城利民灌區(qū)農業(yè)供水。年農業(yè)供水量3785萬m3。該提水東擴工程(二期)的PCCP管道工程，采用接頭為雙膠圈的埋置式預應力鋼筒混凝土管(PCCP)，管道內徑為1600mm、1000mm；工作壓力分別0.6MPa、0.8MPa、1.2MPa；覆土厚度2m、4m、6m、10m，砂漿凈保護層厚度20mm，管節(jié)長度6.0m。PCCP管管芯混凝土標號C50，砂漿保護層28 d抗壓強度≥45MPa，鋼筒鋼板厚度1.5mm，預應力冷拔鋼絲直徑為5～7 mm。鋼制管件鋼材均為Q235B。PCCP設計制作標準：ANSI/AWWA C304、ANSI/AWWA C301、AWWA M9手冊、AWWA M11手冊等。

1承插口鋼圈制作質量控制

1.1質量標準

ANSI/AWWA C301及參考標準DL5017—93規(guī)范。

1.2質量控制點及標準值

1)承、插口鋼圈用鋼：最小屈服強度為235MPa，在50mm標距內的最小伸長率應為20%。

2)承、插口工作面直徑公稱尺寸： DN1600標準管為1703mm，DN1000標準管為1103mm；承口圈內界面周長與插口圈外界面周長之差：當膠圈直徑≤16.7mm時，不超過4.8mm；當膠圈直徑>16.7mm時，≤6.4mm。本項目使用的膠圈直徑為20mm，承、插口最大配合間隙為2.0mm。

3)承、插口最大橢圓度≤7mm。

4)承、插口平整度：平整度極限偏差<2mm。

5)焊縫：承、插口鋼圈焊縫不允許有裂紋、表面夾渣、未焊滿、表面氣孔、焊瘤、咬邊等缺欠。

6)厚度：標準管和異形管的承口鋼圈最小公稱厚度≥10mm，配件承口鋼板厚度≥18mm。

7)插口圈：表面應平滑，不得有毛刺、飛邊、鈍邊等現(xiàn)象；膠圈槽的尺寸偏差應符合圖紙要求。

2)喇叭口尾部和喇叭口導入面尺寸、平直度應符合圖紙要求。

1.3監(jiān)理程序、方法

1)項目監(jiān)理應熟悉承包人在承、插口鋼圈開始生產前提交的制作詳圖和相關的技術參數(shù)。

2)檢查所有焊工操作是否符合已批準的作業(yè)指導書；檢查焊工是否經過考核，是否有上崗證；檢查承插口所用鋼板是否有監(jiān)理人員驗證合格的標記。

3)焊接前監(jiān)理應對承包人做的焊接工藝進行審查，在生產過程中每批爐號的鋼板分別按500個承、插口鋼圈一次取樣(不足500個按500個計)進行屈服強度、極限抗拉強度及斷裂伸長率等常規(guī)項目檢驗，鋼板化學成分檢驗應每6個月一次或料源改變時進行。每制作500個鋼圈進行一次鋼圈焊接接頭抗拉強度試驗，試樣應在成品鋼圈上直接取樣。

4)現(xiàn)場監(jiān)理在承包人專職質檢人員在場情況下應從每日生產的自檢、復檢、專檢合格的產品中抽檢20%；如抽檢中發(fā)現(xiàn)承、插口鋼圈有不合格產品，應加倍抽檢，如抽檢中仍出現(xiàn)不合格者，則應對該工藝生產的承插口鋼圈逐個檢驗。

5)外形尺寸超差或存在焊接缺陷、焊后變形等，視為不合格產品，監(jiān)理人員填發(fā)《不合格產品通知單》通報生產廠家進行處理。

6)允許修補的缺陷產品必須有監(jiān)理人員在場情況下實施補救處理。

7)只有當抽檢的承、插口鋼圈滿足相應規(guī)范要求時，項目監(jiān)理人員才應蓋章批準該批承、插口鋼圈合格。

8)本環(huán)節(jié)為待檢點，監(jiān)理抽檢合格并標識后方能進入下道工序，如沒有特殊情況不能因正常檢驗而影響承包人的正常生產。

9)對承包人承插口的記錄表格進行審查，對誤、漏、假、不具備追溯性等問題要及時糾正，對符合要求的記錄表格予以簽字確認，并對自己現(xiàn)場抽檢的產品在記錄表格中進行標識。

2鋼筒制作質量控制

2.1質量標準

1)外觀檢查應符合ANSI/AWWA C301

2)靜水壓試驗的試驗壓力按下式計算：

Pg=2σty/(D1-2ty)

(1)

式中：Pg為試驗壓力，MPa；σ為鋼板承受的拉應力(立式取172MPa、臥式取140 MPa)；ty為鋼筒用鋼板厚度，mm；D1為鋼筒外徑，mm。

3)本項目鋼筒的水壓試驗值：DN20000為0.2MPa(鋼筒底部壓力)，DN1800為0.22MPa(鋼筒底部壓力)，DN1600為0.25MPa(鋼筒底部壓力)，DN1400為0.28MPa(鋼筒底部壓力)，恒壓3min；焊縫抗拉強度應等于或大于鋼板的抗拉強度。

2.2控制點及目標值

1)鋼筒用鋼板：薄鋼板公稱厚度≥1.5mm，屈服強度≥235MPa，在50mm標距內的斷裂伸長率≥21%。

2)外觀、垂直度、長度、焊縫：鋼筒上的凹凸不平與鋼筒表面相差距離≤10mm，若<10mm，則應整平；垂直度、長度、焊縫應符合有關要求。③靜水壓試驗：須逐一進行。

2.3監(jiān)理檢驗程序及頻率

1)使用之前應檢查每捆鋼材或每卷鋼板及鋼圈上是否經項目監(jiān)理蓋章或作出標記，表明該鋼材或鋼板及鋼圈經批準可使用，并確保鋼材或鋼板無銹斑。

2)從承包人每班自檢合格的產品中抽查20%進行外觀、垂直度、長度、焊縫檢查；如果抽查過程中發(fā)現(xiàn)有不合格品，應加倍抽檢，如抽檢中仍出現(xiàn)不合格者，則對該班生產的所有鋼筒進行100%重新檢查。

3)生產初期，項目監(jiān)理按照30%的抽樣頻率進行靜水壓試驗檢查，如果抽查過程中發(fā)現(xiàn)有不合格品，應加倍抽檢，如抽檢中仍出現(xiàn)不合格者，則該班生產的所有鋼筒進行100%重新檢查。正常生產后，視實際情況調整抽檢頻率。生產正常以后，項目監(jiān)理可適當減少抽檢頻次，但≥10%。

4)如果在抽檢中常出現(xiàn)承包人三檢以后仍有不合格的現(xiàn)象，要追究有關專檢人員的責任。

5)每批爐號的鋼板分別按50t一次取樣(不足50t按50t計)進行屈服強度、極限抗拉強度及斷裂伸長率等常規(guī)項目檢驗，鋼板化學成分檢驗應每6個月一次或料源改變時進行。每制作500個鋼筒進行一次焊縫抗拉強度試驗，試樣應在鋼筒上直接取樣。

6)只有當抽檢的鋼筒滿足相應規(guī)范要求時，項目監(jiān)理人員經確認后該批鋼筒才能進入下道工序。

7)監(jiān)理人員要合理安排該工序的抽檢時間，正常生產情況下，不能因為抽檢而影響產品的正常流程和合理使用。

8)對承包人鋼筒檢驗的記錄表格進行審查，對誤、漏、假、不具備追溯性等問題要及時糾正，對符合要求的記錄表格予以簽字確認，并對自己現(xiàn)場抽檢的產品在記錄表格中進行標識。

3管芯混凝土成型及養(yǎng)護質量控制

3.1質量標準

1)管芯混凝土采用立式澆注法成型，設計強度等級不低于設計標準。

2)配合比設計應遵循GB/T50204，在滿足混凝土強度保證率95%的前提下，經過試驗確定。水灰比≤0.40，坍落度70～110mm,設計配合比需經監(jiān)理人批準。

3)管芯脫模時混凝土立方體抗壓強度≥20MPa，纏絲時的管芯抗壓強度一般按混凝土設計強度的70%進行控制。

4)混凝土澆筑按ANSI/AWWA C301第4.6.5.4、4.6.5.10規(guī)定進行。

5)每班(特殊天氣隨時)測定骨料含水率并及時對混凝土配合比進行調整，骨料使用時均不得含有冰碴，每天試驗室根據(jù)骨料的實際含水量出一次配合比通知單給攪拌站。各種原材料進入攪拌機的稱量誤差為：水泥±1%、骨料±2%、水及外加劑±1%?；炷翝补鄷r拌合物的澆灌溫度≥4℃，≤32℃。管芯成型過程中應充分振搗，使混凝土密實、泛漿和排氣。鋼筒內外混凝土面應均衡上升、且高差(內高外低)≤500mm。

6)管芯養(yǎng)護采用加速養(yǎng)護工藝，環(huán)境溫度≥4℃，相對濕度≥85%，加速養(yǎng)護的圍護結構內的溫度≥4℃，升溫速度≤22℃/h，4 h持續(xù)加熱后，圍護結構內溫度應保持在32～52℃，此溫度應維持12h(包括4 h加熱時間)。

7)嚴格控制混凝土的坍落度在范圍之內，對坍落度不符合要求的混凝土要進行報廢處理。

8)管芯表面不允許出現(xiàn)蜂窩麻面，對表面出現(xiàn)的深度或直徑>5mm的凹坑或空隙以及高于3mm的凸起，以及超過1.6mm接縫錯臺必須在纏絲前修補完好。管芯內表面距管端300mm以外不得有長度>150mm；與管道縱軸平行線成15°長度超過150mm的可見裂縫，對于外表面出現(xiàn)裂縫的管芯應做報廢處理。

3.2監(jiān)理檢驗程序

1)檢查鋼筒上是否有合格的標記。

2)檢查模具是否良好組裝，重點檢查頂模與鋼筒插口鋼圈、內模、外模配合是否良好。

3)檢查配制混凝土的原材料，包括水泥、粉煤灰、砂、石子、外加劑等是否有合格的標識。

4)檢查混凝土配合比是否經項目監(jiān)理批準，是否按項目監(jiān)理批準的配合比進行混凝土配置。

5)見證承包人每澆注40m3取2組試樣，150×300mm圓柱體試件每組取2件，或150×150×150mm立方體試件每組取2件，用于測定混凝土的脫模強度、纏絲強度。每澆注40m3取一組混凝土試件測定管芯28天齡期混凝土抗壓強度。并在現(xiàn)場取樣單上簽字，取樣單中必須反映出試件名稱、編號和所代表的管芯編號。

6)每班至少兩次對混凝土的坍落度、入倉溫度、內外壁混凝土的上升高差等進行檢查，對不符合要求的混凝土進行整改和報廢處理。

7)按100%比例驗證承包人對管芯的檢驗及修補，只有外觀質量檢驗合格及纏絲強度滿足要求的管芯才能進入下道工序。

8)對承包人管芯生產的記錄表格、蒸養(yǎng)記錄表格、管芯外觀檢驗記錄表格等進行審查，對誤、漏、假、不具備追溯性等問題要及時糾正，對符合要求的記錄表格予以簽字確認，并對自己現(xiàn)場抽檢的產品在記錄表格中進行標識。

4砂漿保護層噴涂的質量控制

4.1質量控制

按ANSI/AWWAC301第4.6.7、4.6.8、4.6.9規(guī)定執(zhí)行。

4.2質量要求

1)纏繞預應力鋼絲之后，應噴涂砂漿保護層，內層鋼絲砂漿保護層凈厚度不小于鋼絲直徑，外層砂漿保護層凈厚度≥20mm。

2)噴涂砂漿保護層前，應以≥0.41L/m2的噴涂量向管芯噴一層水泥凈漿，水泥凈漿灰水比≥1∶0.7，砂漿配合比以重量計應≥1∶3(水泥∶砂)，從砂漿攪拌機采樣的砂漿含水量應不小于拌合物干總重量的7%，管芯的表面溫度≥2℃。

3)砂漿回彈料只可作為細骨料的代用材料使用，其用量不得超過拌和物總重量的1/4，且不得使用已放置1 h以上的回彈料。

4)砂漿應充分攪拌，然后加壓噴射以形成致密和耐久的保護層。

5)砂漿保護層噴涂完成后如果采用加速養(yǎng)護應盡快放入養(yǎng)護窯內，在與管芯加速養(yǎng)護規(guī)定相同的持續(xù)加熱及溫度、濕度養(yǎng)護條件下最少養(yǎng)護12 h。如果采用自然養(yǎng)護，保護層一旦充分凝固，應間斷噴水保持濕潤至少4 d，在最初24 h環(huán)境溫度若低于10 ℃，則每有1 h環(huán)境溫度低于10 ℃，水養(yǎng)護時間應增加1 h。

6)保護層水泥砂漿的28 d齡期的25mm×25mm×25mm立方體試塊抗壓強度≥47.4 MPa。進行二次纏絲的砂漿試塊強度不應低于設計強度的70%。

4.3監(jiān)理程序、方法

1)驗證原材料及纏絲管芯是否由項目監(jiān)理認可。

2)在承包人砂漿保護層完成后，管道從噴漿機卸下之前，隨機檢查管道的保護層厚度，檢測時應從上至下，檢測點≥5處。并在檢查后的產品的原始記錄進行標識，現(xiàn)場監(jiān)理要對檢查過的產品絕對負責。

3)每班驗證承包人的砂漿配比記錄、含水量、水泥凈漿比例、噴涂及養(yǎng)護情況。

4)根據(jù)ASTM C497方法A，驗證承包人對管道上的砂漿保護層進行吸水率試驗。(試驗結果評價方法如下：從每一班拌制的砂漿中至少抽取三個樣品，其吸水率平均值≤9%，單個樣品≤11%。)吸水率在連續(xù)10次成功的吸水率試驗均滿足規(guī)定的吸水率要求之前，應每天進行每班的砂漿吸水率試驗。在滿足規(guī)定的吸水率之后，就可一周進行一次吸水率試驗。如試驗不符合要求，則恢復每天每班試驗，直到連續(xù)10次試驗結果滿足要求為止。

5)驗證承包人砂漿抗壓強度試驗。(應每個月或每當改變細骨料或水泥來源時測定砂漿抗壓強度，其28 d立方體試件抗壓強度應≥47.4MPa。)

6)自養(yǎng)護好至發(fā)貨前對砂漿安定性進行檢查：須用錘頭重量不超過0.5kg的錘子逐根輕擊管道的砂漿保護層外部，檢查有無分層和空鼓。聽出有空鼓的部位應進行修補，并在發(fā)貨前對進行檢查。只有當抽檢的管芯噴漿滿足相應規(guī)范要求時，項目監(jiān)理人員才能蓋章批準該批管芯噴漿合格。

7)對承包人輥射記錄表格進行審查，對誤、漏、加、不具備追溯性等問題要及時糾正，對符合要求的記錄表格予以簽字確認，并對自己現(xiàn)場抽檢或旁站的產品在記錄表格中進行標識。

參考文獻：

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文章編號：1007-7596(2016)04-0197-04

[收稿日期]2016-03-16

[作者簡介]趙志剛(1981-)，男，山西臨汾人，助理工程師。

中圖分類號：TV332

文獻標識碼：B