大管徑PCCP管試水階段管縫缺陷處理

張廣

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津市300162）

0 引言

大管徑P CC P輸水管道施工完成后，會遇到個別管縫打壓不合格而造成管道滲漏的情況，嚴(yán)重影響管道正常運營。普通做法是將不合格管道拆除，重新安裝，這種處理辦法用于承插式管道時，費用高、工期長。如何在保證施工質(zhì)量的前提下，快速處理管縫滲漏缺陷是大管徑承插式管道施工亟需解決的問題。

1 工程概述

中鐵十六局集團(tuán)承建寧夏固原地區(qū)（寧夏中南部）城鄉(xiāng)飲水安全水源工程二期項目主要包括2座隧洞工程及3段管線工程。其中，7#輸水管道起點樁號為37+328，終點樁號為40+079，輸水距離約為2 751 m，設(shè)計流量為3.75 m3/s，采用重力輸水方式，單管敷設(shè)，管徑為D N2000，管材為預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（P CC P），單節(jié)長度6 m。

P CC P管基礎(chǔ)均為柔性基礎(chǔ)，黃土管槽直接鋪設(shè)，巖石管槽上鋪20 cm砂礫石墊層。管道均采用承插方式連接，設(shè)置兩道膠圈，承插內(nèi)縫2 cm，苯板塞縫并涂抹雙組份聚硫密封膠。在拐點處均設(shè)置混凝土鎮(zhèn)墩。每節(jié)P CC P管插口位置均預(yù)留打壓孔，要求兩節(jié)管道安裝完成后，必須經(jīng)過打壓試壓合格后，方可進(jìn)行管縫處理及管頂回填[1]。

2 缺陷情況

管頂回填完成后，按照要求有壓管道安裝完成后必須進(jìn)行水壓（滿水）試壓。水壓試驗前，對水壓試驗管段全部打壓孔打壓一次作為復(fù)檢。在打壓過程中，發(fā)現(xiàn) G11（38+341）-G12（38+540）鎮(zhèn)墩間38+395處管縫打壓不合格，滿水試驗及后期運營時，易發(fā)生滲漏，影響輸水管道正常運營[2]。

3 原因分析

P CC P管打壓不合格主要原因有以下幾種：（1）P CC P管承插口橢圓度偏差大于規(guī)范要求；（2）P CC P管道膠圈不合格或出現(xiàn)破損；（3）管槽基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，管道發(fā)生豎向位移；（4）管道兩側(cè)回填時沒有同時回填或回填方法不當(dāng)，導(dǎo)致管道發(fā)生水平位移。

由于第一次打壓合格，說明兩節(jié)P CC P管承插口及橡膠圈本身沒有問題，通過查看施工記錄發(fā)現(xiàn)管道兩側(cè)回填夯實按照規(guī)范要求進(jìn)行，據(jù)此分析38+405處管縫打壓不合格的主要原因是管槽基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降[3]。

4 總體處理方案

G11-G12鎮(zhèn)墩間長度199 m，共32節(jié)標(biāo)準(zhǔn)P CC P管，打壓不合格位置出現(xiàn)在G11-G12鎮(zhèn)墩中間部位。由于管槽基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，38+405處管縫打壓不合格，距離最近鎮(zhèn)墩（G11)63 m，需要將管縫兩側(cè)管道吊出并進(jìn)行基礎(chǔ)處理后重新安裝。由于該工程P CC P管采用承插方式，采用普通處理辦法需要將G11至38+405段管槽挖開，這就需要將此段已安裝完成的10節(jié)標(biāo)準(zhǔn)P CC P管件全部拆除，重新安裝。這種辦法處理費用高、工期長且對其他合格管道造成破壞。圖1所示為承插式P CC P管接縫示意圖。

圖1 承插式PCCP管接縫示意圖

經(jīng)討論分析并聽取設(shè)計、地質(zhì)單位意見，決定采用將2節(jié)P CC P管道剛性連接的辦法進(jìn)行處理。管縫外側(cè)采用混凝土鎮(zhèn)墩包裹，前后2節(jié)P CC P管件內(nèi)縫進(jìn)行焊接，將2節(jié)6 m標(biāo)準(zhǔn)P CC P管件進(jìn)行剛性連接，兩節(jié)管件形成一個整體[4]。

5 具體施工方案

5.1 外縫鎮(zhèn)墩加固

為防止管槽基礎(chǔ)因不均勻沉降而繼續(xù)對管縫造成破壞，在38+405管縫處增加一處混凝土鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩長4 m、高3 m、寬3 m，鎮(zhèn)墩采用C20素混凝土澆筑。

鎮(zhèn)墩施工前，需要對管縫外側(cè)進(jìn)行防水處理。P CC P管外縫處理：接口縫隙內(nèi)填塞厚40 mm的聚乙烯閉孔泡沫板，一是為了保護(hù)橡膠圈，二是為了填塞縫隙；表層再灌入≥40 mm厚的1∶3水泥砂漿封堵密實，外縫處理后在接口處纏裹寬400 mm的三布四油，以加固保護(hù)并防腐[5]。

鎮(zhèn)墩開挖采用機(jī)械配合人工開挖。根據(jù)測量放樣數(shù)據(jù)，確定38+405管縫位置，機(jī)械將鎮(zhèn)墩周圍開挖，開挖放坡1∶0.5，在管道底部及距管道上部和兩側(cè)50 cm處進(jìn)行人工開挖。開挖完成后，對鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)進(jìn)行換填，換填區(qū)域超出鎮(zhèn)墩1m，換填厚度根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況由地質(zhì)設(shè)計單位確認(rèn)。圖2所示為外縫處鎮(zhèn)墩施工縱斷面圖。

圖2 外縫處鎮(zhèn)墩施工縱斷面圖

5.2 內(nèi)縫剛性連接

將38+405管縫前后兩節(jié)P CC P管件內(nèi)縫焊接。由于管縫處主要承受剪力，故焊接采用正面直角角焊。焊接時，內(nèi)縫環(huán)向滿焊。

P CC P管鋼板厚度20 mm，角焊焊腳尺寸根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)大于等于10 mm，實際焊接時要求大于等于15 mm。焊接時，嚴(yán)格按照角焊焊接規(guī)范進(jìn)行，焊縫飽滿無缺陷。焊接完成后，進(jìn)行焊縫探傷檢測。角焊焊腳尺寸要求見表1所列。

表1 角焊焊腳尺寸要求一覽表

焊接完成后，采用麻筋水泥石灰膏填塞密實，表層采用≥30 mm厚的S X F-202雙組分聚硫密封膠封堵防腐。圖3所示為內(nèi)縫剛性連接示意圖。

圖3 內(nèi)縫剛性連接示意圖

6 結(jié)語

綜上所述，在該工程中，38+405處管縫缺陷處理工期共5d，處理速度較快。處理完成后，管道打壓孔打壓滿足設(shè)計規(guī)范要求。覆土后，進(jìn)行滿水試壓，無滲漏情況發(fā)生，達(dá)到預(yù)期效果，為今后此類問題的處理提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]張社榮，張彩秀，顧巖，等.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（P CC P）的設(shè)計、生產(chǎn)、施工及數(shù)值分析[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]胡少偉.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（P CC P）結(jié)構(gòu)承載安全評價理論與實踐.[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[3]尹書輝.軟土地基中P CC P管施工過程與工作性狀的非線性數(shù)值模擬[D].天津：天津大學(xué)，2010.

[4]朱宇.P CC P管在輸水管線施工中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.

[5]胡少偉,沈捷,劉曉鑫，等.超大口徑P CC P管內(nèi)水壓承載能力試驗[J].水利水電科技進(jìn)展，2009，（05）：9-12.