文/劉志宇 中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司 天津 301700
小浪底南岸灌區(qū)工程,位于河南省洛陽(yáng)市北部邙嶺地區(qū),北靠黃河,南臨洛河。負(fù)圖水庫(kù)泵站位于負(fù)圖水庫(kù)左岸,其目的是將負(fù)圖水庫(kù)的水經(jīng)過(guò)泵站加壓提升通過(guò)輸水管線至總干渠,灌溉一干渠和五干渠灌片。輸水管線起點(diǎn)為負(fù)圖水庫(kù)浮船泵站出水池樁號(hào)G0+000,終點(diǎn)位置為總干渠(18+647.95 樁號(hào))輸水管出水池G3+727.5 位置,輸水管線設(shè)計(jì)流量為2.23m3/s。根據(jù)本工程項(xiàng)目的建設(shè)要求,輸水管線均采用PCCP 管道。
PCCP 管道不同于一般管道,其結(jié)構(gòu)特殊性在于:在高強(qiáng)度混凝土管芯外表面纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲,噴上水泥砂漿保護(hù)鋼絲,構(gòu)成管子基本結(jié)構(gòu)。管子為鋼制承插式接口,接口型鋼與鋼筒之間由焊接工藝形成整體結(jié)構(gòu),在插口上的凹槽內(nèi)使用密封橡膠圈,滑入承口對(duì)接后構(gòu)成密封柔性接口。
輸水工程中安裝PCCP 管道之前,相關(guān)人員需以施工規(guī)定做好前期準(zhǔn)備,如有關(guān)人員應(yīng)參考項(xiàng)目總體方案,全面把控控制點(diǎn)高程、平面測(cè)量,以確保管道安裝期間軸線、標(biāo)高等有關(guān)參數(shù)能與施工要求相一致。安裝管道節(jié)以前,施工人員應(yīng)立即清除管道內(nèi)的雜物,確保管道清潔度達(dá)標(biāo),而在管道搭接部位,則重點(diǎn)應(yīng)保障承插口的清潔度。
PCCP 管道的安裝流程較多,就位與偏差控制同樣屬于前期性的工作?,F(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)中如管溝開(kāi)挖通過(guò)驗(yàn)收,才可按規(guī)定將前期選定的PCCP 管道放入開(kāi)挖的溝槽中。在放入管道之前,企業(yè)應(yīng)安排專(zhuān)人檢查管道的外觀,避免管道有破損,如管道有毛刺等問(wèn)題,應(yīng)安排專(zhuān)人來(lái)處理,必要情況下更換新材料。管道安裝的難度較大,吊裝施工期間應(yīng)配備專(zhuān)業(yè)化吊裝設(shè)備,合理選定吊裝參數(shù),保障吊裝的安全性,避免操作不當(dāng)引起施工事故[1]。管道起吊時(shí),兩點(diǎn)兜身吊、專(zhuān)業(yè)起吊工具必不可少,裝卸時(shí)應(yīng)利用木質(zhì)墊塊、墊層等支墊內(nèi)支撐面。吊裝設(shè)備下管時(shí),如操作不當(dāng)可能無(wú)法保障邊溝的穩(wěn)定性,有關(guān)人員需嚴(yán)格遵守操作規(guī)范,嚴(yán)禁管道與槽下管道相接觸。進(jìn)入管道安裝階段時(shí),施工人員應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)陌惭b工藝,防止操作不當(dāng)引起承插口環(huán)的碰撞,每一管道都需保持緩慢、允許移動(dòng),直到到達(dá)安裝位置。
PCCP 管道安裝作業(yè)中,施工人員需合理使用密封橡膠圈,嚴(yán)格遵循行業(yè)內(nèi)的安裝規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。首先,正式開(kāi)始安裝前施工人員需清洗管道膠圈,避免存在雜物,當(dāng)清洗結(jié)束后將其放入溝面。其次,承口溝面位置需涂刷潤(rùn)滑油,控制潤(rùn)滑油的用量,橡膠圈放入插口溝槽前同樣需有涂刷潤(rùn)滑油這一步驟。第三,下放密封圈時(shí)需配備專(zhuān)業(yè)化設(shè)備,發(fā)揮設(shè)備的輔助作用,隨著管道插口的變化,施工人員需適當(dāng)調(diào)整密封圈膠圈,保障膠圈拉伸的均勻性,避免操作不當(dāng)出現(xiàn)膠圈扭曲等異常情況。
PCCP 管道安裝作業(yè)中,對(duì)接安裝的難度較大,在此操作期間應(yīng)配備專(zhuān)門(mén)的裝管架,規(guī)范吊起管道,使管道吊起后與地面相距0.1m,此距離條件下推送裝管架,在特定的推力作用下裝管架應(yīng)沿軌道持續(xù)運(yùn)行,直到到達(dá)指定卸載區(qū)域[2]。卸載PCCP 管道時(shí)裝管架吊起管道后與已安裝管道承口的距離應(yīng)達(dá)到規(guī)定,一般二者的距離在0.1~0.2m。管道吊起、卸載環(huán)節(jié),在吊起位置應(yīng)開(kāi)挖特定寬度與深度的溝槽。安裝對(duì)接過(guò)程中,分配專(zhuān)人密切監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)情況,特別需關(guān)注承插口對(duì)接是否與施工要求相一致,觀察人員應(yīng)位于管道接口區(qū)域,分析管道承插口縫隙亮光是否均勻,如呈現(xiàn)均勻狀態(tài),說(shuō)明管道承口與插口的對(duì)正效果相對(duì)理想,達(dá)到了施工規(guī)范。在此前提下有關(guān)人員應(yīng)利用千斤頂、拉桿裝置等使管道插口緩慢進(jìn)入承口。插口進(jìn)承口期間,有關(guān)人員應(yīng)密切監(jiān)測(cè)膠圈滑入情形,利用直尺、限位塊等檢測(cè)環(huán)向間隙的均勻性是否符合標(biāo)準(zhǔn),如均勻性不足,應(yīng)立即調(diào)整。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)規(guī)范,滑入期間環(huán)向間隙為2~3.5cm。管道按施工規(guī)范對(duì)接就位后,管道承口位置應(yīng)配備水平靠尺,相關(guān)人員應(yīng)利用靠尺測(cè)量管道中心線、管底標(biāo)高,再配備經(jīng)緯儀、全站儀等其他測(cè)量工具,通過(guò)測(cè)量和調(diào)整確保各項(xiàng)參數(shù)與施工要求相符合。如管道軸線、標(biāo)高等關(guān)鍵參數(shù)達(dá)到了規(guī)定,管底兩側(cè)應(yīng)開(kāi)展人工回填與搗實(shí)作業(yè),確保管道完全著地,重新檢查管道軸線、標(biāo)高等關(guān)鍵參數(shù),無(wú)任何異常后抽出纖維吊線,由加壓泵完成接頭試漏。
施工人員遵循標(biāo)準(zhǔn)在現(xiàn)場(chǎng)安裝好一個(gè)PCCP 管道的接口后,應(yīng)安排專(zhuān)人檢查安裝質(zhì)量,驗(yàn)收通過(guò)后開(kāi)始安裝下一管道。PCCP 管道作業(yè)中,安裝自檢同樣為關(guān)鍵步驟,此項(xiàng)工作能及時(shí)發(fā)現(xiàn)安裝問(wèn)題,展開(kāi)相應(yīng)的處理。自檢過(guò)程中主要需注意以下方面:已經(jīng)安裝好的管道接口部位,環(huán)向間隙的均勻性應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn);軸線與高程測(cè)量應(yīng)精確,嚴(yán)格控制測(cè)量誤差,這些參數(shù)應(yīng)在安裝時(shí)、安裝后、回填后分別開(kāi)展一次測(cè)量,每次測(cè)量中都應(yīng)記錄有關(guān)數(shù)值;每根管道的接頭部位都需開(kāi)展打壓試驗(yàn),當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的安裝操作[3]。
管道接頭打壓試驗(yàn)中,為提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備專(zhuān)用加壓泵。當(dāng)排氣工作完成后,施工人員應(yīng)立即擰緊螺栓,保障試驗(yàn)壓力與管道壓力完全相同,保壓5min,如壓力相對(duì)穩(wěn)定,無(wú)壓力下降現(xiàn)象,正式開(kāi)展試驗(yàn)工作。接頭試驗(yàn)操作中前后總共3 次,分別在安裝時(shí)、安裝后、管頂以上0.5m 內(nèi)的土方回填后。安裝PCCP管道時(shí)按規(guī)定定位好每節(jié)管道以后進(jìn)入接頭打壓試驗(yàn)環(huán)節(jié)。第二次接頭打壓在安裝后實(shí)施,每安裝三節(jié)PCCP管道,施工人員都需要在已安裝管道接頭部位展開(kāi)接頭打壓操作[4]。第三次接頭打壓試驗(yàn)在管頂以上0.5m 內(nèi)的土方回填作業(yè)后實(shí)施,具體的試驗(yàn)過(guò)程中有關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格控制試驗(yàn)壓力。
安裝PCCP 管道時(shí)由于常常存在管道縫,如未按規(guī)定合理處理管道縫,后續(xù)可能導(dǎo)致管道的密封性不足,引發(fā)滲漏水等相關(guān)問(wèn)題。依據(jù)行業(yè)相關(guān)規(guī)定,針對(duì)管道縫這一特殊位置,包帶和灌注砂漿法相對(duì)有效?,F(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員在安裝PCCP 管道時(shí),應(yīng)合理保護(hù)外漏接頭部分承、插口鋼構(gòu)件,避免操作不當(dāng)這些部件有腐蝕或其他問(wèn)題。針對(duì)管道接頭外側(cè),一般利用水泥砂漿來(lái)保護(hù),構(gòu)造水泥砂漿保護(hù)層。
接頭包帶、水泥砂漿施工時(shí)注意以下方面:(1)接頭縫外側(cè)部位,包一層寬0.2m 的包帶,此包帶作為灌注水泥砂漿的外模結(jié)構(gòu)。為提高包帶施工質(zhì)量,施工人員需對(duì)外側(cè)材料兩側(cè)采取一定的折回處理,構(gòu)成孔道。(2)在外模特定位置穿入鋼帶,并將鋼帶包好,最上面預(yù)留水泥砂漿灌注進(jìn)口。在此過(guò)程中重點(diǎn)應(yīng)保障水泥砂漿的配合比設(shè)計(jì),通過(guò)優(yōu)化配比設(shè)計(jì)保障砂漿各方面性能。(3)在接頭縫位置灌注水泥砂漿,利用干硬水泥砂漿處理砂漿口,結(jié)束后維持一段時(shí)間的養(yǎng)護(hù)作業(yè)。
在全部PCCP 管道的安裝作業(yè)結(jié)束后,應(yīng)立即回填前期所開(kāi)挖的溝槽,完成管溝回填,否則,如回填不及時(shí)管道長(zhǎng)時(shí)間暴露于自然界中,可能受到外部因素影響而損壞。為提高管溝回填施工質(zhì)量,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)分段回填,按照從下到上的回填順序,每一分段長(zhǎng)在100~200m 之間?;靥钍┕ぶ校靥畈牧鲜株P(guān)鍵,施工人員應(yīng)利用篩網(wǎng)篩分回填料,由自卸汽車(chē)、輸送皮帶等將回填料運(yùn)送到指定區(qū)域,保障回填料分布于管溝兩側(cè)?;靥钭鳂I(yè)由專(zhuān)業(yè)人員來(lái)負(fù)責(zé),他們需利用推土機(jī)攤平回填料,并輔助以人工回填操作,嚴(yán)格控制回填料厚度,每層回填料的厚度都在0.3m 以?xún)?nèi)?;靥罱Y(jié)束的壓實(shí)操作中一般應(yīng)采用自行式振動(dòng)碾、手扶式振動(dòng)碾,必要情況下采取振動(dòng)平板夯、人工作業(yè),保障壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。
靜水壓試驗(yàn)為PCCP 管道安裝的最終環(huán)節(jié),其流程如圖1 所示。為保障此試驗(yàn)工作的順利開(kāi)展,主要需做好以下工作:(1)前期準(zhǔn)備。在PCCP 管道安裝區(qū)域,選取一段作為試驗(yàn)管段,該試驗(yàn)管段內(nèi)管道埋地空置時(shí)間不超500d;水壓試壓分段開(kāi)展,前期工作中應(yīng)合理分段,控制分段長(zhǎng)度;在試驗(yàn)段下游端部、管道軸線垂直支管上應(yīng)安裝水泵與壓力計(jì)。(2)管線充水。充水試驗(yàn)中不僅需保障水質(zhì)達(dá)標(biāo),還需將充水流量控制在正常標(biāo)準(zhǔn),減小余留空氣量、水錘壓力。(3)靜水壓試驗(yàn)。此試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)創(chuàng)造良好的試驗(yàn)條件,且根據(jù)試驗(yàn)規(guī)定準(zhǔn)備好各種試驗(yàn)設(shè)備,保障水泵、發(fā)電機(jī)等設(shè)備的型號(hào)、性能等與施工要求相一致。試驗(yàn)期間管道敞口應(yīng)處于封堵?tīng)顟B(tài),嚴(yán)禁有滲漏水現(xiàn)象。靜水壓試驗(yàn)過(guò)程中為提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性,相關(guān)人員應(yīng)參考試驗(yàn)規(guī)范,合理設(shè)置各管段的水壓試驗(yàn)壓力,此壓力應(yīng)處于管道實(shí)際工作壓力與設(shè)計(jì)試驗(yàn)壓力之間[5]。如管道工程恰好在冬季開(kāi)展靜水壓試驗(yàn),需考慮冬季的氣溫異常低,為防止低溫影響試驗(yàn),有關(guān)人員需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采取防凍措施。試壓過(guò)程中加壓泵位置應(yīng)配備2 個(gè)壓力表,提高壓力數(shù)值的準(zhǔn)確性,試驗(yàn)應(yīng)按照緩慢分級(jí)、逐步升壓的要求開(kāi)展試驗(yàn)。一旦水壓試驗(yàn)壓力值在恒壓2h 后相對(duì)穩(wěn)定,且每個(gè)管道接口的密封性達(dá)標(biāo),說(shuō)明安裝質(zhì)量符合規(guī)定。
圖1 水壓試驗(yàn)流程圖
輸水工程的PCCP 管道施工中,開(kāi)挖管溝為關(guān)鍵步驟,具體的開(kāi)挖操作中相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)開(kāi)挖期間的質(zhì)量管理。如施工人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)地形條件,布設(shè)放樣標(biāo)志,利用逆向法開(kāi)挖基坑,由挖掘機(jī)從上到下完成初期開(kāi)挖。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件復(fù)雜,局部位置分布有大石塊或者無(wú)法破碎的巖石,需通過(guò)人工鉆孔或爆破方式處理?;A(chǔ)底部位置應(yīng)預(yù)留0.2~0.3m 空間在后續(xù)由人工來(lái)開(kāi)挖,減小開(kāi)挖施工對(duì)地面建筑物的負(fù)面影響。PCCP 管溝基坑兩側(cè)的邊坡區(qū)域應(yīng)合理預(yù)留邊坡,保留特定的修復(fù)余量,再依據(jù)設(shè)計(jì)方案確定PCCP 管道預(yù)埋邊坡、實(shí)際平整度,由專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)修坡。管道預(yù)埋基礎(chǔ)溝開(kāi)挖出的土方量較多,這些土方可作為后續(xù)的回填材料,為滿(mǎn)足施工便捷性要求,挖出的土方應(yīng)堆放于管溝開(kāi)口邊緣1m 左右的位置,堆砌的土方頂部應(yīng)由挖掘機(jī)或裝載機(jī)壓實(shí)。
PCCP 管道安裝作業(yè)中,安裝效果與管件質(zhì)量有直接關(guān)系,為避免管材質(zhì)量不達(dá)標(biāo)所導(dǎo)致的施工問(wèn)題,工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)PCCP 管件的質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。當(dāng)PCCP 管件到貨后,施工單位應(yīng)向監(jiān)理單位申請(qǐng),組織多部門(mén)檢查PCCP 管件的質(zhì)量。檢查驗(yàn)收方面應(yīng)注意以下工作:(1)檢查PCCP 管道的尺寸,確保其尺寸符合施工規(guī)定,在PCCP 管道端部應(yīng)標(biāo)明該材料的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。(2)檢查廠家所提供的PCCP 管道內(nèi)表面是否光滑,是否存在氣孔、裂紋等質(zhì)量問(wèn)題,如存在質(zhì)量缺陷,施工人員需立即與廠家溝通,更換新材料,確保用于施工建設(shè)的PCCP 管材端面平齊,外表面無(wú)裂痕或其他缺陷。(3)承插管承插內(nèi)外的全部管材,表面光滑度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn),不得有細(xì)小裂紋或者其他缺陷,與此同時(shí)PCCP 管厚也應(yīng)符合施工標(biāo)準(zhǔn)。(4)檢查密封圈的密封性,不得使用再生橡膠材料制成的密封圈。PCCP 管外觀應(yīng)完好且無(wú)接縫,表面不得有裂紋、雜質(zhì),規(guī)格尺寸需達(dá)標(biāo),與管環(huán)槽實(shí)際加工尺寸完全保持一致。密封橡膠圈橫截面直徑偏差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員應(yīng)取樣試驗(yàn)密封橡膠圈,檢查其各方面性能指標(biāo),特別應(yīng)關(guān)注其密封性,以避免后續(xù)發(fā)生泄漏問(wèn)題。
PCCP 管道安裝中的吊裝作業(yè)一般由75t 履帶式起重機(jī)完成,與此同時(shí)采用30t 的合成纖維管道提升帶。吊裝作業(yè)開(kāi)始之前,施工人員需在起重機(jī)上安裝吊索,以完成試吊裝,確定吊裝中的相關(guān)參數(shù)及方法。起重機(jī)上的吊索就位后,施工人員需立即撤離吊起半徑影響范圍,由吊車(chē)緩慢抬起吊桿、吊索,再將PCCP 管道吊離地面,吊車(chē)操作人員在起吊以后應(yīng)觀察PCCP 管道的狀態(tài),重點(diǎn)分析管道是否有傾斜現(xiàn)象,或者吊索是否有一定的滑動(dòng),以通過(guò)這些方式評(píng)估此吊裝方法的安全性和可行性。當(dāng)無(wú)任何異常后按照試吊裝環(huán)節(jié)的方法、參數(shù)來(lái)組織吊裝操作,將PCCP 管吊入溝內(nèi)開(kāi)始施工。第一段PCCP 管道應(yīng)經(jīng)由控制調(diào)整放置在測(cè)量位置、標(biāo)高記號(hào)上,在PCCP 管兩側(cè)用專(zhuān)用支撐塊完成定位與固定,由專(zhuān)人檢查和調(diào)整第一管承座、第二管承座的壓力工作面、圓槽,清洗管道內(nèi)部,避免有無(wú)關(guān)雜物。將密封橡膠圈放入第二段PCCP管堵頭位置的圓槽中,確保在此過(guò)程中密封橡膠圈的平直性、光滑性,保障其無(wú)任何變形現(xiàn)象,其周?chē)A(yù)留間隙相對(duì)均勻。密封橡膠圈外圈、插座內(nèi)應(yīng)涂抹一定的潤(rùn)滑油,為后續(xù)的安裝作業(yè)創(chuàng)造便捷,將管口與實(shí)際接口位置完全對(duì)準(zhǔn)。施工人員安裝PCCP 管道時(shí),如管道接口正常對(duì)接,套口應(yīng)均勻放入插座內(nèi),且嚴(yán)格控制套入口的距離,一般套入口之間的差值、距離應(yīng)完全相同,且管端最大偏差為15mm。由于PCCP 管道的安裝流程多,整個(gè)安裝作業(yè)期間施工人員應(yīng)動(dòng)態(tài)監(jiān)管,隨時(shí)測(cè)量、檢查管道中心線是否有位置變化,如偏差超出了正常標(biāo)準(zhǔn),則需及時(shí)調(diào)整。當(dāng)PCCP 安裝作業(yè)結(jié)束后,使用水平儀檢查管道標(biāo)高,管端的最大偏差應(yīng)在3cm 以?xún)?nèi),高程偏差不超2cm。
PCCP 管道的安裝施工中,為達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量目標(biāo),相關(guān)人員除了要依據(jù)有關(guān)要求做好管道的檢查外,還需要加強(qiáng)水壓試壓,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。根據(jù)行業(yè)內(nèi)對(duì)PCCP管道安裝的要求,檢查加壓需分3次開(kāi)展:第一次是在管道安裝結(jié)束后立即實(shí)施,在管道接頭部位完成水源加壓,增壓需在工程現(xiàn)場(chǎng)立即實(shí)施。接頭增壓壓力應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn),一般此壓力參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)壓力的15 倍,保持穩(wěn)壓5min 后,如PCCP 管道無(wú)任何滲漏、泄漏現(xiàn)象,其表壓穩(wěn)定后檢驗(yàn)通過(guò)。第一次水壓壓力測(cè)試通過(guò)后,進(jìn)入第二次壓力回填作業(yè),當(dāng)全部水壓壓力都合格后回填土方?,F(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員按要求回填完土方后進(jìn)入第三次水壓增壓試驗(yàn)環(huán)節(jié),操作過(guò)程、目標(biāo)與第一、二次水壓增壓過(guò)程完全相同,以通過(guò)試驗(yàn)來(lái)應(yīng)對(duì)土方回填壓力導(dǎo)致PCCP管道管口變形的水源泄漏問(wèn)題。PCCP 管道安裝期間可開(kāi)展第一次壓力測(cè)試,第二次壓力試驗(yàn)在管道回填前開(kāi)展,第三次則需在某一段的土方回填作業(yè)結(jié)束后開(kāi)展,逐段密封開(kāi)展試驗(yàn)。單接頭橡膠密封圈實(shí)際密封壓力的試驗(yàn)期間,相關(guān)人員應(yīng)動(dòng)態(tài)化監(jiān)管,記錄有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)PCCP管道的安裝作業(yè)結(jié)束后,管道接口周?chē)拈g隙應(yīng)相對(duì)均勻,且中心軸線、實(shí)際標(biāo)高等都與設(shè)計(jì)圖紙要求相一致。全部管道的土方回填期間,管道兩端應(yīng)用盲板完成密封,在盲板后面應(yīng)加靠背完成支撐,避免管道增壓后發(fā)生位置偏移,在此條件下進(jìn)入整體管道水壓試驗(yàn)過(guò)程,試驗(yàn)應(yīng)分段實(shí)施。
輸水工程中PCCP 管道的安裝難度較大,為凸顯管道在輸水方面的作用,有關(guān)人員在PCCP 管道安裝中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范與要求,并考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,優(yōu)化技術(shù)路徑、施工參數(shù),提高安裝質(zhì)量水平。