大口徑PCCP管道接口漏壓處理方案探究

杜麗潔

（遼寧省沈陽(yáng)市水利科學(xué)研究所，110006，沈陽(yáng)）

大口徑PCCP管道接口漏壓處理方案探究

杜麗潔

（遼寧省沈陽(yáng)市水利科學(xué)研究所，110006，沈陽(yáng)）

PCCP管道；接口漏壓；接口復(fù)壓法；物理復(fù)原法；化學(xué)修復(fù)法

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡(jiǎn)稱PCCP）管道接口安裝質(zhì)量的好壞直接關(guān)系整個(gè)管線的使用壽命，而往往由于出現(xiàn)接口滲漏出水，影響整個(gè)工程的質(zhì)量，尤其大口徑PCCP管道由于各種原因更易造成接口第三次打壓不合格的現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。遼寧省重點(diǎn)輸水工程采用DN3200～DN3800大口徑 PCCP作為主要輸水管材，管道安裝期間接口第三次打壓不合格一度成為影響工程進(jìn)度的難點(diǎn)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)參建單位的專題研究以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終根據(jù)不同原因形成了三種可行的遞進(jìn)式漏壓修復(fù)方案，不僅節(jié)約了工程投資，也保障了后期的分段水壓試驗(yàn)順利進(jìn)行，為整個(gè)工程質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。

一、漏壓原因分析

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求及本工程規(guī)定：須在管道回填后對(duì)接口進(jìn)行第三次打壓試驗(yàn)，壓力實(shí)驗(yàn)值為設(shè)計(jì)值+0.3MPa，并穩(wěn)壓2分鐘，壓力值不下降即為合格。本工程PCCP在進(jìn)行接頭第三次打壓時(shí)，存在PCCP管道接口壓力值降低現(xiàn)象，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，分析其原因主要有以下幾點(diǎn)：一是春秋季節(jié)進(jìn)行的PCCP管道安裝，因凍融現(xiàn)象導(dǎo)致部分PCCP管道膠圈收縮變形，發(fā)生不可逆形變；二是PCCP管道安裝后，管道基礎(chǔ)發(fā)生微沉降，接頭膠圈錯(cuò)位，起不到密封作用；三是 PCCP管道安裝時(shí)，膠圈摩擦管壁而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，起不到密封作用；四是第一次、第二次打壓過(guò)程中，試壓壓力過(guò)高，導(dǎo)致膠圈變形。

二、漏壓處理方案研究

針對(duì)本工程PCCP管道接口第三次打壓不合格的現(xiàn)象，本工程結(jié)合可能的壓降原因采用接口復(fù)壓法、物理復(fù)原法 （管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法—管外振動(dòng)復(fù)原法）、化學(xué)修復(fù)法三種方案進(jìn)行了遞進(jìn)式處理，最終有效解決了第三次打壓不合格的管道接口壓降問(wèn)題，為保障工程安全提供了有力支撐。

1.接口復(fù)壓法

在進(jìn)行管道修復(fù)前，先對(duì)第三次打壓不合格的PCCP管接口進(jìn)行復(fù)壓，復(fù)壓壓力按設(shè)計(jì)工況+0.3MPa實(shí)施，穩(wěn)壓2分鐘不泄壓，判定合格，修復(fù)結(jié)束；如若仍不合格，需進(jìn)一步采用物理復(fù)原法進(jìn)行處理。

2.物理復(fù)原法

（1）管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法

采用管內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法時(shí)，將復(fù)壓用水換成植物油，以利于膠圈的潤(rùn)滑復(fù)位。復(fù)壓壓力按設(shè)計(jì)工況+0.3MPa，達(dá)到規(guī)定壓力值后，用木槌敲擊PCCP管內(nèi)壁承口端一側(cè)，做環(huán)向敲擊，再次復(fù)壓檢驗(yàn)，如合格，改用水進(jìn)行復(fù)壓，達(dá)到規(guī)定壓力值后 （設(shè)計(jì)工況+0.3MPa），穩(wěn)壓2分鐘，無(wú)泄壓，則可判定為合格，修復(fù)結(jié)束；如復(fù)壓不合格，重復(fù)進(jìn)行敲擊振動(dòng)，再行復(fù)壓檢測(cè)，如此反復(fù)10次仍復(fù)壓不合格，則判定該接口處修復(fù)措施失效，需進(jìn)一步采用管外振動(dòng)復(fù)原法。

（2）管外振動(dòng)復(fù)原法

①管道開挖及保護(hù)

采用管外振動(dòng)復(fù)原法前，需對(duì)已回填的管道進(jìn)行開挖，首先按照安裝記錄確定樁號(hào)，找準(zhǔn)需處理的管道接口位置，再使用GPS對(duì)已回填的管道精確定位，確定PCCP管軸線、邊界線，然后采用挖掘機(jī)開挖至接近管頂0.5m時(shí)，改用人工開挖機(jī)械配合，開挖至PCCP管道腰線后人工整平開挖面。之后對(duì)裸露的PCCP管道采用單層土工布進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)在擬振動(dòng)的PCCP管道表面用厚5 cm、寬20 cm、長(zhǎng)2m的木板進(jìn)行遮擋。

②管外振動(dòng)復(fù)原

完成開挖后，在管道內(nèi)部壓入豆油，以利于膠圈潤(rùn)滑，同時(shí)在管道外側(cè)采用GX160平板振動(dòng)夯對(duì)PCCP管體進(jìn)行環(huán)向振動(dòng)，利用振動(dòng)力傳遞給第三次打壓不合格的管道接口，減小PCCP管道接口間隙，使PCCP管口密封膠圈復(fù)位。

管道外壁振動(dòng)修復(fù)的同時(shí)，管道內(nèi)部作接頭豆油復(fù)壓，復(fù)壓程序同管

內(nèi)振動(dòng)復(fù)原法。復(fù)壓合格后即停止振動(dòng)作業(yè)，改用水再次進(jìn)行復(fù)壓，達(dá)到規(guī)定壓力后修復(fù)完成；如反復(fù)5次仍復(fù)壓不合格，則判定該接口處物理復(fù)原方案失效，改用化學(xué)修復(fù)法。

3.化學(xué)修復(fù)法

接口復(fù)壓法和物理復(fù)原法均失效后，需要采用化學(xué)法進(jìn)行修復(fù)?；瘜W(xué)修復(fù)法采用雙組分聚硫密封膠注入接縫處理，即采用在接縫內(nèi)注入2.5 cm雙組分聚硫密封膠，接口剩余部分灌入砂漿，接口表面涂刷SK手刮聚脲復(fù)合胎基布的方法進(jìn)行處理。

（1）雙組分聚硫密封膠配置及注入工藝

①密封膠配置要求

在進(jìn)行注膠前必須將PCCP接縫內(nèi)及周圍的雜物清除干凈，除去灰塵，并保證基面干燥。密封膠的配置與裝槍均按照產(chǎn)品說(shuō)明書進(jìn)行。密封膠位于工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)露面，直接與飲用水水源接觸，需要一定的抗老化和無(wú)毒性。

配置好的密封膠必須隨配置隨使用，配置后的密封膠超過(guò)2小時(shí)后不得使用。密封膠使用后必須等待48小時(shí)方可遇水。

②密封膠注入工藝

a.將槍嘴插入PCCP接口內(nèi)，按設(shè)計(jì)深度均勻地將密封膠注入PCCP接口內(nèi)，然后用帶弧度的專用整形工具刮壓整形，整形后縫面呈月牙形，固化后的膠體表面應(yīng)光滑平整無(wú)氣泡，膠體內(nèi)部應(yīng)保持密實(shí)無(wú)斷頭，并保持黏結(jié)牢固，無(wú)脫膠斷裂、滲水現(xiàn)象。

b.聚硫密封膠施工完成后等強(qiáng)時(shí)間為7天，因此在底漆等強(qiáng)完成后方可實(shí)施下一步。

c.底漆完成后在PCCP管道接口底部注入深度為2.5 cm左右的聚硫密封膠，注膠時(shí)可一次成型。

（2）砂漿抹縫

待聚硫密封膠養(yǎng)護(hù)完成后，報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后對(duì)管道接口剩余部分進(jìn)行灌漿工序，砂漿抹縫一次完成，按以下技術(shù)要求執(zhí)行：

表1 SK手刮聚脲物理力學(xué)性能

圖1 管道接口表層柔性防護(hù)的示意圖

a.砂采用堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配良好的天然砂，除符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法》（JGJ 52—2006）外，其含泥土、云母及其他有害雜質(zhì)重量不應(yīng)大于總重量的2%。砂粒徑級(jí)配應(yīng)根據(jù)施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)施工條件，在砂漿配合比設(shè)計(jì)中選定。

b.水泥應(yīng)采用P.O.42.5級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥。

c.拌和水采用對(duì)水泥砂漿強(qiáng)度、耐久性無(wú)影響的潔凈水，用水除應(yīng)滿足《混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定外，且要求其pH值大于6.5，氯離子含量小于100mg/L，硫酸根離子含量小于350mg/L。

d.摻和適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償收縮材料使之成為非收縮水泥砂漿。

e.水泥砂漿強(qiáng)度不小于20MPa。

f.砂漿配合比按照管道接頭內(nèi)側(cè)砂漿配合比執(zhí)行。

（3）SK手刮聚脲要求

①SK手刮聚脲物理力學(xué)性質(zhì)

SK手刮聚脲物理力學(xué)性質(zhì)見表1。

②SK手刮聚脲施工要求

一是砂漿抹縫施工完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后，對(duì)管口周邊混凝土表面（寬30 cm）進(jìn)行打磨、清洗；二是在清洗面干燥后涂刷寬度為28 cm的BE14界面劑；三是待界面劑表干后直接刮涂第一層SK手刮聚脲 （寬度25 cm），并進(jìn)行伸縮縫部位10 cm范圍內(nèi)的胎基布鋪蓋（要求在半小時(shí)內(nèi)完成），最后涂刷2～3遍SK手刮聚脲。要求手刮聚脲作業(yè)時(shí)間為2小時(shí)，成型后的伸縮縫中間部位聚脲厚度達(dá)4mm、兩邊厚2mm；四是SK手刮聚脲與混凝土搭邊之間的收邊按圖1所示處理，邊緣打磨成三角形，邊緣深度2mm，邊沿柔性涂料與混凝土平滑過(guò)渡；五是保證管口部位涂層厚度大于4mm（15 cm范圍內(nèi)）；六是涂刷均勻，涂刷一次成型，不要來(lái)回涂，防止出現(xiàn)小包。

三、結(jié)論

文章首次系統(tǒng)提出了PCCP管道接口漏壓三種修復(fù)方案，其中接口復(fù)壓法為進(jìn)一步驗(yàn)證存在漏壓的必要措施；物理復(fù)原法采用管道內(nèi)外振動(dòng)的措施使膠圈復(fù)位；化學(xué)修復(fù)法采用雙組分聚硫密封膠、砂漿以及SK手刮聚脲使漏點(diǎn)“封口”，三種方案循序遞進(jìn)，有效解決了遼寧省重點(diǎn)輸水工程大口徑PCCP管道第三次打壓不合格現(xiàn)象，規(guī)避了工程質(zhì)量安全隱患，為下一步分段水壓試驗(yàn)提供了良好的條件，也節(jié)省了工程投資，為其他輸水工程類似問(wèn)題提供了積極有益的參考。

［1］張社榮，等.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工及數(shù)值分析［M］.北京：中國(guó)水利電力出版社，2009.

［2］給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB 50268—208）［S］.2008.

責(zé)任編輯 軒 瑋

TV52

B

1000-1123（2016）14-0033-02

2016-04-15

杜麗潔，工程師。