水利工程中PCCP管道安裝工程施工與質(zhì)量控制

張芳芝

（青海省民和縣水利局，青海海東810800）

0 引言

雖然中國的水資源總量大，但是人口眾多，南北地區(qū)分布不均，導(dǎo)致人均水資源擁有量相對貧乏。為了保證國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，以及人民對于生活質(zhì)量提高的實際需要，目前全國各地正在建設(shè)比如“南水北調(diào)”工程，及一些準備立項建設(shè)的輸水或者調(diào)水的工程。水利工程中關(guān)鍵的部分就是管道工程，而預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道（簡稱PCCP）技術(shù)，就是在水利工程的建設(shè)過程中，施工技術(shù)應(yīng)用范圍最廣泛的水資源傳輸類型，所以PCCP 管道的制作以及安裝施工質(zhì)量，是整個水利工程項目關(guān)注的重點，因此，十分必要對PCCP 管道的質(zhì)量以及安裝施工工程的質(zhì)量開展深入研究和總結(jié)。

1 某水利工程建設(shè)概況

在某地區(qū)的水源工程監(jiān)理過程中，對于二標段的輸水線路水源建設(shè)項目預(yù)計建設(shè)約為24km，具體的建設(shè)內(nèi)容包括對7 大灣隧洞的出口字段距離的管道建設(shè)，以及從此地至中莊水庫的路段管道建設(shè)安裝（實際樁號為K50 ＋716～70 ＋058），包括對于北部地區(qū)的水庫，還有南郊水廠的水資源傳輸隧道建設(shè)。按照設(shè)計預(yù)期，水流量基本為3.75m3/s，基本全段采用重力傳水的方式，并且敷設(shè)單管管道，其管道的直徑標準為DN2000，該管道材質(zhì)為預(yù)應(yīng)力的鋼筒混凝土管（PCCP）以及鋼管，其中要求PCCP 管長度為5432m，對于管道內(nèi)部的壓力等級為0.6MPa、12MPa、1.6MPa。

由于管道安裝會多次穿越河流（溝渠）以及當(dāng)?shù)氐墓罚虼诵枰捎寐短扉_挖或者隱蔽開挖的方式進行埋管，設(shè)計埋深具體為4～5m，回填土的最小覆蓋層厚度應(yīng)當(dāng)不小于2m[1]。

2 PCCP 管道施工工程技術(shù)以及安裝質(zhì)量的控制

2.1 PCCP 管線的測量以及放線

在報請批準的PCCP 管道安裝施工技術(shù)方案的設(shè)計基礎(chǔ)上，施工單位的測量師還要根據(jù)制定好的設(shè)計圖紙畫出需要開挖的邊線，施工人員對表面進行清理后，再根據(jù)設(shè)計圖紙標出的位置畫出管溝實際開挖的中心線位置、開孔線的位置以及底開孔的中心線，在這些標記上面要抹上石灰使其凸顯出來。在測量放樣完畢后，項目建設(shè)單位還應(yīng)申請監(jiān)理人對此次的測量放樣結(jié)果進行檢驗復(fù)核。對于基坑的開挖以及施工，還須經(jīng)監(jiān)理方再次審核合格后方可開挖。施工人員在實際開挖時，應(yīng)靈活控制管溝底的標高以及坡比，真正確保開挖數(shù)據(jù)符合管道預(yù)埋的設(shè)計要求，做到底部平整，空間大小合適[2]。

2.2 PCCP 管溝的開挖以及質(zhì)量驗收

根據(jù)該工程的實際情況，在現(xiàn)場施工做好放樣標志，然后結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砬闆r，決定采用逆向法進行基坑的開挖，并采用挖掘機進行自上而下的初期開挖。對于局部出現(xiàn)的巨礫或一些挖掘機難以破碎處理的巖石，要采用人工鉆孔或者受控微爆破方式的技術(shù)處理。在基礎(chǔ)底部，要預(yù)留出20～30cm 的空間進行后期人工的開挖，這樣可以避免干擾地面的基礎(chǔ)設(shè)施。在PCCP 管溝基坑兩側(cè)的邊坡，還應(yīng)預(yù)留出適當(dāng)?shù)倪吰挛恢?，保留一定的修?fù)余量，然后再對設(shè)計出的PCCP 管道預(yù)埋邊坡以及實際的平整度進行人工處理修復(fù)。由于管道預(yù)埋的基礎(chǔ)溝挖出的土方較多，但是要用于后期的回填，因此應(yīng)堆放在距離PCCP 管溝的開口邊緣約1m 左右的科學(xué)合理距離內(nèi)，堆砌的土方頂部應(yīng)由挖掘機或者裝載機壓實?；娱_挖完成并經(jīng)過施工單位自檢質(zhì)量合格后，應(yīng)向監(jiān)理單位申請基礎(chǔ)建設(shè)的質(zhì)量驗收。如監(jiān)理人員發(fā)現(xiàn)局部基礎(chǔ)存在異常，在查明實際原因和影響范圍后，設(shè)計單位就應(yīng)該明確技術(shù)修復(fù)的處理方案，然后立即開展修復(fù)處理工作，還要確保基礎(chǔ)截面的尺寸以及標高，還有地基的實際承載力滿足管道預(yù)埋的設(shè)計要求。

2.3 基坑基礎(chǔ)的處理

基坑的基層一般會用砂漿壓實，為了保證PCCP管管道在安裝后達到安全以及穩(wěn)定的運行質(zhì)量，就要對于地質(zhì)基礎(chǔ)較弱或一些地下水位較高的基坑地段，結(jié)合實際情況按3∶7 基礎(chǔ)配比下的石灰土進行置換，或采用砌石進行壓實填埋，還可以采用經(jīng)過設(shè)計單位認可的C15 標號的混凝土管承進行澆筑，結(jié)合不同的方法進行基坑的加固處理[3]。

2.4 PCCP 管件的質(zhì)量驗收

PCCP 管件一般以出廠的質(zhì)量驗收為準，在PCCP管件到貨后，施工單位就應(yīng)向監(jiān)理方申請，組織各部門進行PCCP 管件到貨質(zhì)量驗收。首先，嚴格檢查PCCP 管道的尺寸是否符合國家建設(shè)有關(guān)標準和規(guī)范的實際要求，在PCCP 管道的端部應(yīng)標明該材料的執(zhí)行標準以及規(guī)范類型等；其次，檢查廠家所提供的PCCP 管產(chǎn)品合格證以及相關(guān)的證明；再次，檢查出廠證書的內(nèi)容是否足夠齊全；最后，檢查PCCP 管道內(nèi)表面是否光滑以及無裂紋、無氣孔等，PCCP 管道端面應(yīng)當(dāng)平齊，外表面無明顯的裂紋、缺角等問題。

承插管承插內(nèi)外的所有管材表面應(yīng)保持光滑，不得存在細小的裂紋或一些其他會有損于管道連接表面使用性能的問題缺陷，PCCP 管厚也應(yīng)符合建設(shè)項目的設(shè)計要求。還要嚴格檢查密封圈的密封質(zhì)量，禁止使用再生橡膠制作的密封圈。PCCP 管的外觀應(yīng)完好無接縫，表面無裂紋、雜質(zhì)以及氣泡。PCCP 管的規(guī)格及尺寸，必須與管環(huán)槽的實際加工尺寸保持一致。

密封橡膠圈的橫截面直徑實際差值為±0.5mm，密封橡膠圈的直徑差值范圍也不得超過±10mm。對密封橡膠圈的性能指標還要進行取樣試驗，從而保證密封橡膠圈的密封性，保證PCCP 管無泄漏，并應(yīng)按照建設(shè)要求滿足其制作規(guī)范，PCCP 管的具體硬度應(yīng)在45～55 之間，實際抗拉強度要大于16MPa，延伸率要大于500%，永久變形應(yīng)當(dāng)小于20%，使用過程中的老化系數(shù)保持在0.8（70℃/44h）。PCCP 管道和管件還應(yīng)按使用類型以及尺寸規(guī)格以及建筑等級存儲堆放，原則上不得長時間露天存放，要防止發(fā)生陽光暴曬，對于存儲的堆疊層要求只能堆放一層[4]。

2.5 PCCP 管道安裝施工過程控制

對于該項目的PCCP 管道安裝吊裝，一般采用75t的履帶式起重機進行，并運用30t 的合成纖維管道提升帶。在吊裝前，還要在起重機上安裝吊索進行施工前的試吊裝，測試方法為吊裝袋裝法。當(dāng)起重機上的吊索就位后，場上的施工人員應(yīng)立即撤離出該試驗的吊起半徑影響區(qū)域，當(dāng)?shù)踯嚲徛鸬鯒U以及吊索，然后將試驗的PCCP 管道吊起離開地面，吊車的操作人員起吊后確認PCCP 管無發(fā)生傾斜以及無吊索滑動，就可證明PCCP 管的吊裝無危險，然后可以開始實際的吊裝工程，將PCCP 管吊入溝內(nèi)進行施工。

將第一段的PCCP 管道，經(jīng)過控制調(diào)整放置在提前測量的位置以及標高記號上，在PCCP 管的兩側(cè)用專用的支撐塊進行定位固定。然后對第一管承座的壓力工作面、第二管承座的壓力工作面，還有圓槽進行例行的檢查修整，并及時清洗管道內(nèi)部。然后將密封橡膠圈放入第二段PCCP 管的堵頭位置的圓形槽內(nèi)，此時的密封橡膠圈應(yīng)保持平直、光滑、不變形，且周圍預(yù)留的間隙應(yīng)保持均勻。還要在密封橡膠圈的外圈以及插座內(nèi)涂上一些食品潤滑油，這樣更方便施工人員安裝，然后將管道對準實際接口位置。

在PCCP 管道安裝期間，當(dāng)管道的接口進行正常對接的時候，應(yīng)當(dāng)將套口均勻的放入插座，在預(yù)定的管道工作表面上的密封橡膠圈是套入的，因此套入口之間的差距以及距離都要保持一致，并且對管端最大的偏差范圍為±15mm，其仰角的偏差應(yīng)當(dāng)控制在±5mm 之間。

在PCCP 管的安裝過程中，施工人員還要隨時測量以及檢查管道中心線是否發(fā)生了位置上的偏差，從而及時進行位置調(diào)整。當(dāng)PCCP 管安裝后，還要用水平儀進行檢測管道的實際安裝標高，對于管端的最大允許偏差要保持在±30mm 以內(nèi)，其高程的偏差保持在±20mm 范圍以內(nèi)。

當(dāng)PCCP 管道各管段安裝操作完畢后，還應(yīng)立即用墊塊固定各個管段，從而避免管道之間發(fā)生錯位。要及時對安裝的各個管道接口開展接口的水壓試驗并及時做好記錄。與此同時，還要認真檢查校準管道的實際標高和相對角位置。

2.6 PCCP 管道的檢查以及水壓試驗

PCCP 管道的檢查加壓一般分為三次進行。第一次是在管道安裝到位后立即對管道接頭進行水源加壓，并且增壓應(yīng)在安裝現(xiàn)場立即進行。對于接頭的增壓壓力為標準設(shè)計壓力的15 倍，保持穩(wěn)定5min 之后，如果PCCP 管道無滲漏或者泄漏以及表壓穩(wěn)定方可定為合格。待第一次的水壓壓力測試合格后，再進行第二次的壓力回填，待全部水壓壓力合格后再進行土方的回填。當(dāng)土方的回填完成后，還要進行第三次的水壓增壓試驗。具體的增壓試驗過程與第一、二次的水壓增壓過程以及目標相同，主要就是防止由于土方回填的壓力，所引起的PCCP 管道管口變形發(fā)生的水源泄漏。一般第一次的壓力測試在安裝的同時就可進行，而第二次的壓力測試在管道回填前進行，第三次則在某一段的土方回填完成后，再逐段進行密封性測試。對于單接頭的橡膠密封圈實際密封壓力的試驗過程中，相關(guān)部門的監(jiān)理人還應(yīng)全程跟蹤，并在壓力試驗的記錄上進行結(jié)果的簽字確認。

在PCCP 管道實際安裝完成后，要求管道的接口周圍的間隙要比較均勻，PCCP 管道的中心軸線以及實際標高，均符合管道項目的設(shè)計圖紙以及規(guī)范要求，其整體合格率應(yīng)為100%。此時對于所有的管道安裝進行土方回填，在管道兩端用盲板進行密封，還要在盲板后面加靠背進行支撐，以防止管道發(fā)生增壓后滑動，隨后進行整體的管道水壓試驗。實施水壓試驗采用分段的壓力試驗，根據(jù)試驗管段的設(shè)計標準來計算，其最大揚程的壓力＋0.3MPa 進行控制。壓力測試的步驟以及程序，還要嚴格按照設(shè)計規(guī)范和有關(guān)部門批準的測試方案進行。經(jīng)過試驗，在壓力測試過程中各管段無發(fā)生壓降或者滲水現(xiàn)象，該項目的PCCP管管道水壓試驗結(jié)果方為合格。

2.7 PCCP 管道溝的土方進行回填

PCCP 管道的施工管線應(yīng)實施分段回填法，即當(dāng)管道安裝質(zhì)量驗收合格后，就應(yīng)選用大小合格的中粗砂土材料來進行管道的土方回填工程?；靥钜话阕韵露峡煞譃樗姆N：墊層I 區(qū)、管基II 區(qū)、管基III 區(qū)及未破壞的天然土[5]。

2.8 PCCP 管道安裝質(zhì)量驗收以及評定

在PCCP 管道安裝施工的過程中，當(dāng)各工序及項目的施工完畢，經(jīng)過建設(shè)單位自檢安裝質(zhì)量合格后，還應(yīng)及時報監(jiān)理單位開展施工質(zhì)量的結(jié)果驗收。經(jīng)過監(jiān)理人員對該項目的管道安裝施工工作質(zhì)量驗收合格，并簽字確認后，施工單位方可進行后續(xù)項目的工藝施工。就該項目而言，在PCCP 管道工程建設(shè)完成后，經(jīng)該項目的建設(shè)單位申請，水利項目的法人組織所有的參與建設(shè)單位及相關(guān)的專家接受了該監(jiān)理的招標二段8#、9#管道，還有10#、11#管道這兩個單位的項目質(zhì)量驗收，經(jīng)過質(zhì)量綜合評價結(jié)果為優(yōu)秀。

3 結(jié)語

通過研究發(fā)現(xiàn)，在我國水利工程中PCCP 管道的安裝建設(shè)過程中，安裝建設(shè)質(zhì)量控制的重點和難點，一般主要集中在對管道的移動控制、管道內(nèi)部的基礎(chǔ)處理、管道接頭的實際吊裝、對接頭的防腐蝕處理及最終的管道溝土方回填等方面。可以看出，PCCP 管管道的建設(shè)質(zhì)量以及安裝施工的過程控制，是建設(shè)PCCP 管道輸水工程十分重要的環(huán)節(jié)，其建設(shè)質(zhì)量將直接影響輸水系統(tǒng)的使用壽命，必須予以足夠的重視，并落實嚴格的質(zhì)量控制措施。