PCCP標準管折裂漏水應急處理施工工藝

王國君

（山西水投汾河水務有限公司 山西太原030031）

1 工程概況

PCCP（預應力鋼筒混凝土管），由鋼板、預應力鋼絲、混凝土和水泥砂漿四種基本原材料構(gòu)成，將高強混凝土鋼筒管芯上纏繞預應力鋼絲，并在上面覆以水泥砂漿保護層而制成的輸水管，是一種復合管材，它充分而又綜合地發(fā)揮了鋼材的抗拉、易密封和混凝土的抗壓、耐腐蝕性能，具有高密封性、高強度和高抗?jié)B的特性。適用于跨區(qū)域水源地之間的大型輸水工程，自來水、工業(yè)和農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的供配水管網(wǎng)，電廠循環(huán)水管道，各種市政壓力排污主管道和倒虹吸管等。

雖然PCCP 管道有諸多優(yōu)點，但在安裝使用工程中，還必須充分按照其安裝工藝進行規(guī)范安裝，否則會出現(xiàn)接口、折裂等漏水現(xiàn)象發(fā)生。萬家寨引黃工程中，有一節(jié)穿河段的PCCP 輸水管線，在輸水試驗過程中，發(fā)現(xiàn)管線范圍內(nèi)回填土積水嚴重，經(jīng)分析，是由于PCCP 標準管折裂導致，為了保證輸水安全，不給用水戶停水造成經(jīng)濟損失，根據(jù)工程施工涉及的交通、用電、用水、運輸?shù)葪l件，會同相關(guān)單位，編制了漏水處理預案，開始搶險施工。

2 堵漏處理施工工藝

2.1 施工排水

為預防管道基礎(chǔ)漏水浸泡變形，導致的安全隱患，根據(jù)現(xiàn)場開挖后的管頂、鎮(zhèn)墩及標準管周圍打樁支護情況判斷，滲漏處管道周圍土壤已處于飽和狀態(tài)（特別是漏水點下游側(cè)），考慮到邊坡塌落、放坡太緩等施工安全，在管道兩側(cè)挖出排水坑進行降水。

在邊降水邊開挖過程中，當基坑深度達到管頂以下1/3 管徑深度時，發(fā)現(xiàn)深度越大基坑出水量越來越大。初步分析是上游河水沿砂卵石地層流至下游滲出。為了確保施工安全，減少基坑開挖范圍，并方便堵漏加固處理方案實施，結(jié)合現(xiàn)場實際條件，確定在管線左側(cè)先行開挖導流坑，以便將基坑開挖過程和堵漏加固處理實施過程的基坑集水先抽排（或自流）至導流坑，然后再抽排至下游河道。采用的排水設備見表1。

表1 排水設備表

2.2 處理部開挖及支護

由于停水會給用水戶造成經(jīng)濟損失，同時施工也會給管道自身帶來安全隱患，因此采用了分層、多次開挖的辦法，主要包括原地面堆積物開挖、排水溝集水坑開挖和漏點探挖、管道腰部以上開挖、管道腰部以下和管基礎(chǔ)開挖。

滲漏處管頂以上部分已開挖暴露，并基本確定滲漏位置和原因，為避免在繼續(xù)開挖過程造成管道及鎮(zhèn)墩較大范圍擾動，同時考慮到施工的安全性，后續(xù)開挖在二次對第二區(qū)間管道降壓后實施，在滿足施工要求的前提下盡量縮小開挖基坑并采用鋼板樁支護，利用人工開挖至管道底30 cm。支護范圍沿管道軸向距鎮(zhèn)墩上游邊線下游側(cè)不少于1 m，距管道裂縫上游側(cè)1 m 以上，距管道外側(cè)距離根據(jù)開挖基坑尺寸現(xiàn)場確定。必要時對端面管道腰部以下周邊采用砂袋（水泥混合土袋）進行支撐保護。

對管底混凝土的開挖，采用人工慢慢鑿除，不采用機械設備，以免擾動PCCP 管體導致次生故障。

1）布置排水溝集水坑開挖和漏點探挖及支護

首先在管道右側(cè)開挖出長4 m、寬4 m、深5 m 的集水坑，并將集水坑與原汾河河道內(nèi)淘沙坑連通作為排水溝集水坑，接著按照冒水較強的漏點部由大型返鏟進行探挖至接近管道后，組織人工開挖將管道鉆孔破壞處的砂礫料全部清理，并在管道左側(cè)鉆孔破壞處漏點附近開挖出長3.5 m、寬2.0 m、深1.0 m 的積水井，在積水井開挖同時就由25 t 汽車起重機將其中1臺4 寸潛污泵吊至涌水處開始抽排，以確保開挖人員安全及涌水的及時抽排。

布置好抽排設施的同時，將破壞點外搶險處理部管道左側(cè)靠近古交自來水管道的北、東、西三面實施鋼軌（管）樁的支護。支護的鋼軌（管）樁長度以原地面堆積物開挖深度3.2 m，插入漏點探挖平臺面1.8 m，露出原地面1.0 m，單根長為6.0 m，間距1.0 m，沿搶險處理部的漏點探挖平臺面外圍逐根布置。

2）管道腰部以上、管道腰部以下開挖及支護

原地面堆積物及管道探挖完成，漏點破壞位置、程度初步確定后，按照山西省萬家寨引黃工程管理局聯(lián)接段輸水管道事故搶險現(xiàn)場領(lǐng)導組組織各相關(guān)單位研究確定的實施方法減小管道輸水壓力，降低管道內(nèi)水頭高度，則可暴露出鉆孔破壞部的措施。組織人員不間斷排水，待管道內(nèi)水頭降低到鉆孔破壞處以下后，完成管道左側(cè)積水坑內(nèi)及所有積水排空后，開始實施漏點堵漏。漏點堵漏完成以后開始進行管道腰部以上、管道腰部以下及管道開挖。

管道外側(cè)采用大型返鏟，管道周身采用人工。開挖過程中先由大型返鏟以鉆孔破壞孔口處為管道補強處理工作坑的東西向中心在管道兩側(cè)各開挖1 個4.5 m 長、3.0 m 寬、3.5 m 深的管道補強處理工作坑，在工作坑內(nèi)除管道側(cè)的另外三面全部實施鋼軌樁加內(nèi)插鋼板支護。支護的鋼軌樁長度以處理工作坑開挖深度3.5 m，插入管基面下部1.5 m，露出管頂以上1.0 m 考慮，確定單根長為6.0 m，間距1.5 m，沿2 個工作坑的外圍逐根布置。內(nèi)插鋼板選擇0.1 m 后的Q235 鋼板，并將其按照在工作坑內(nèi)鋼軌的布置情況實施滿鋪防護。

從已暴露出的管體部位來看，PCCP 橫向裂縫距鎮(zhèn)墩上游面距離偏小，距鎮(zhèn)墩上游邊緣只有40~100 mm，無法實施滲漏處理，故需先對鎮(zhèn)墩上游沿長度方向切割300 mm，使管道裂縫下游可多暴露出300 mm?？紤]鎮(zhèn)墩底部混凝土厚度較厚，確定管底以下切割300 mm滿足后續(xù)鋼筋混凝土包封施工要求即可，同時可對后續(xù)包封混凝土與鎮(zhèn)墩的結(jié)合起到支撐作用。

2.3 堵漏處理施工工藝

通過管道滲漏位置和可能發(fā)生滲漏原因分析，基本確定管道滲漏原因是基礎(chǔ)沉降變形造成鎮(zhèn)墩上游管道環(huán)向開裂發(fā)生漏水。漏水封堵采用鋼抱箍和接縫灌漿方式。

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具體分以下幾部分實施：

1）先對發(fā)生漏水的第一條裂縫（裂縫1）采用塑鋼土進行堵漏處理。

2）對待處理段管道（長度約1 m）表面的環(huán)氧煤瀝青涂料采取了打磨處理。

3）在裂縫1 下游側(cè)利用厚10 mm、寬度300 mm鋼板緊靠鎮(zhèn)墩打鋼抱箍，并在抱箍內(nèi)與鎮(zhèn)墩處預壓直徑30 mm 的橡膠止水圈，其后先用油麻絲填充壓實約30 mm，再用環(huán)氧砂漿填充約240 mm。

4）在裂縫1 上游側(cè)利用厚10 mm、寬度500 mm鋼板打鋼抱箍，并與下游300 mm 寬的鋼抱箍焊接為整體。抱箍周圍（至少在頂部和底部）分別預留直徑20~30 mm 的灌漿和排水孔，數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場滲漏排水量和灌漿確定。這樣將結(jié)合上游第二道裂縫的鋼包封處理對第一道滲漏裂縫周圈全部進行封閉處理。

5）對已包封管段底部采用臨時支護措施進行支護。

6）對已包封段上游管體第二道裂縫（裂縫2）采用厚10 mm、寬度1 250 mm 鋼板打鋼抱箍，并與下游800 mm 寬的鋼抱箍焊接為整體。在距鋼抱箍上游側(cè)350 mm 處的里側(cè)位置預設直徑20 mm 的鋼筋作為擋塊使用，鋼筋外側(cè)預壓25 mm×30 mm 的遇水膨脹橡膠條一圈，沿上游方向先用油麻絲填充壓實約50 mm，再用環(huán)氧砂漿填充約270 mm。抱箍周圍（至少在頂部和底部）分別預留直徑20~30 mm 的灌漿和排水孔，數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場排水量和灌漿確定。這樣既把第一、二道裂縫周圈全部進行封閉止水，避免以后發(fā)生漏水隱患，同時還起到加固作用。

7）對2 050 mm 段抱箍內(nèi)部間隙及裂縫采用微膨脹水泥砂漿進行回填灌漿處理，灌漿壓力為0.4 MPa。灌漿從包封底部注漿，待頂部出漿孔出漿后，使灌漿壓力控制在0.4 MPa，持續(xù)穩(wěn)定5 min 結(jié)束。

8）為確保包封加固段管道與鎮(zhèn)墩整體結(jié)合，在鎮(zhèn)墩上游側(cè)面沿管道周圈，在鎮(zhèn)墩端面打錨桿，錨桿直徑為25 mm，間距400 mm，伸入鎮(zhèn)墩1 000 mm，外露150 m，錨桿總長度為1 150 mm。

9）管道局部基礎(chǔ)處理：對開挖段管道基礎(chǔ)鋪設級配碎石墊層，利用人工夯填處理，處理厚度為開挖基坑底部至管道外徑120°管基范圍，處理寬度為開挖底寬。

10）鋼筋混凝土包封：在鋼抱箍外側(cè)采用鋼筋混凝土進行包封，混凝土強度為C25，抗?jié)BW6，鋼筋為HRB335，環(huán)向、縱向鋼筋直徑均為20 mm，環(huán)向鋼筋間距250 mm，縱向間距250 mm，縱向鋼筋與錨桿焊接。包封厚度為300 mm，外部采用圓形鋼模板，模板不再拆除?；炷翝仓宛B(yǎng)護應執(zhí)行相關(guān)規(guī)范，并采取冬季施工措施。

11）回填：溝槽回填不應采用凍土，管身腰部以下壓實度不小于0.95，上部不小于0.90。

3 回填和耕地平整

最后確定可實施場區(qū)回填工作時，按照安裝PCCP 管道回填的技術(shù)規(guī)范，將施工范圍內(nèi)管線及原有耕地實施恢復，并進行移交。