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(zhǔn)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(biāo)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3.75m/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(biāo)準(zhǔn)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?，因此需要采用露天開挖或者隱蔽開挖的方式進(jìn)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。

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(zhǔn)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(jìn)行清理后，再根據(jù)設(shè)計圖紙標(biāo)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(biāo)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(jìn)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(biāo)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 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(biāo)志，然后結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砬闆r，決定采用逆向法進(jìn)行基坑的開挖，并采用挖掘機進(jìn)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(jìn)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(jìn)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?；A(chǔ)截面的尺寸以及標(biāo)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(dá)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(jìn)行置換，或采用砌石進(jìn)行壓實填埋，還可以采用經(jīng)過設(shè)計單位認(rèn)可的C15標(biāo)號的混凝土管承進(jìn)行澆筑，結(jié)合不同的方法進(jìn)行基坑的加固處理。

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(zhǔn)，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(jìn)行PCCP管件到貨質(zhì)量驗收。首先，嚴(yán)格檢查PCCP管道的尺寸是否符合國家建設(shè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的實際要求，在PCCP管道的端部應(yīng)標(biāo)明該材料的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(yán)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(biāo)還要進(jìn)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。

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(jìn)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(jìn)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(rèn)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(jìn)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(biāo)高記號上，在PCCP管的兩側(cè)用專用的支撐塊進(jìn)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(jìn)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(zhǔn)實際接口位置。

在PCCP管道安裝期間，當(dāng)管道的接口進(jìn)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(jìn)行位置調(diào)整。當(dāng)PCCP管安裝后，還要用水平儀進(jìn)行檢測管道的實際安裝標(biāo)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(rèn)真檢查校準(zhǔn)管道的實際標(biāo)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(jìn)行。第一次是在管道安裝到位后立即對管道接頭進(jìn)行水源加壓，并且增壓應(yīng)在安裝現(xiàn)場立即進(jìn)行。對于接頭的增壓壓力為標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行第二次的壓力回填，待全部水壓壓力合格后再進(jìn)行土方的回填。當(dāng)土方的回填完成后，還要進(jìn)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(biāo)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(jìn)行，而第二次的壓力測試在管道回填前進(jìn)行，第三次則在某一段的土方回填完成后，再逐段進(jìn)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(jìn)行結(jié)果的簽字確認(rèn)。

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(biāo)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(jìn)行土方回填，在管道兩端用盲板進(jìn)行密封，還要在盲板后面加靠背進(jìn)行支撐，以防止管道發(fā)生增壓后滑動，隨后進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)來計算，其最大揚程的壓力＋0.3MPa進(jìn)行控制。壓力測試的步驟以及程序，還要嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范和有關(guān)部門批準(zhǔn)的測試方案進(jìn)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(jìn)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(jìn)行管道的土方回填工程。回填一般自下而上可分為四種：墊層I區(qū)、管基II區(qū)、管基III區(qū)及未破壞的天然土。

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(rèn)后，施工單位方可進(jìn)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(biāo)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?？梢钥闯觯琍CCP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(yán)格的質(zhì)量控制措施。