大口径PCCP管道施工技术

大口径PCCP管道施工技术

马成新刘仲勋

内蒙古绰勒水利水电有限责任公司   内蒙古   呼和浩特市   010020

摘要：预应力钢筒混凝土管道（PCCP）是一种强度高、抗压性能好的复合输水管道。这种管道充分利用了混凝土与钢瓶之间优异的物理性能，在有效防止泄漏的同时，大大降低了工程成本，并得到了广泛的应用。然而，在预应力钢筒混凝土管道的实际施工过程中，PCCP的制造和安装过程相对复杂，容易受到外部环境的影响。易发生钢丝断裂、管道爆裂等情况，不仅威胁水利工程的长期稳定运行，还引发洪涝灾害等公共安全问题。

关键词：大口径；PCCP管道；施工技术

引言

预应力钢套管混凝土管（PCCP管）是指用钢筒将环向预应力钢丝缠绕在高强度混凝土管芯上，并喷涂致密水泥砂浆保护层制成的输水管。PCCP预应力钢筒混凝土管结合了钢管和混凝土管的优点，不仅具有良好的抗渗性、耐久性、抗震性强、施工维护方便等优点，而且适用于高工作压力和高覆土工程环境。PCCP管道在国内外许多水运工程中得到了广泛的应用和推广，特别是在长距离水资源运输和跨区域水资源运输工程中。PCCP管道在中国投入使用相对较晚。近年来，尽管管道的生产、基础铺设和后期运营管理取得了重大进展，但由于施工难度高，双管同槽深埋技术仍缺乏相应的理论研究和实践经验。

1 管道加工

超前预控施工，收集土建施工完成的盾构隧道测量数据，建立隧道模型，根据模型数据准确指导厂内给水钢管的加工生产，并在施工现场按安装工艺顺序安装给水钢管。如何在保证安全、质量和进度的同时，顺利有序地安装隧道内的供水钢管，已成为该工程亟待解决的问题。为保证DN3400mm给水管道的加工质量，钢管采用工厂定制方式加工，厂内喷涂环氧粉末外防腐层。供水管道由钢板制成，宽度为3米，厚度为30毫米。单根供水管道的长度为3m的倍数，钢管加工长度根据供水管道的安装工艺选择。

2 施工工艺原理

2.1 PCCP 管装卸与运输

施工现场沟槽开挖完成后，用70t重型卡车将管道从管道厂运至施工现场临时存放。在运输过程中，PCCP管道被放置在鞍形支架上，以保护PCCP管道及其插座免受损坏。应注意避免振动、碰撞、滑动措施和其他情况。当管沟内满足安装条件时，需要手动清理PCCP管道和插座内的泥土和异物。装卸PCCP管道的起重机必须留有一定的余量，应使用300t履带式起重机沿管道一侧装卸和铺设管道。吊装PCCP管道时，应使用专用吊装工具，并用柔性材料包裹吊装索具，以避免损坏，并保持轻装轻卸的原则。

2.2 管沟土方开挖

根据施工现场的实际情况，管沟开挖前需要进行表面清理工作，管沟厚度约为45cm。应使用反铲装卸车将表土和植被运离施工现场。由于PCCP管道对沟槽深度要求严格，施工遵循“自上而下、分层开挖、逐级向陡开挖”的原则，开挖分为两层。第一层土方开挖至地下水位以上的干土，第二层土方开挖到设计深度。管沟土开挖过程中，应配合自卸汽车和推土机将渣料运离施工现场，并集中存放。当管沟开挖至轨道高程时，截水沟开挖施工采用人工开挖。主要任务是压实管沟两侧的斜坡，以确保稳定性，避免工程事故的发生。根据土方开挖施工的实际需要，对管沟边坡的设计控制点、控制线、控制标高进行监测。如发现边坡变形等异常现象，应及时采取措施，确保施工安全。

2.3 大口径 PCCP 管液压安装机

将管道插入凹槽后，手动和机械对齐并定位管道。PCCP管道采用“大直径球墨铸铁管液压安装机”进行安装。安装设备在机架上部设有外拉横梁和内推横梁。外拉横梁两端对称设置外拉连杆，外拉连杆端部设置U形环。液压油缸对称设置在内推横梁一端的两侧，液压油缸的活塞杆与设置在外拉杆端面上的外拉杆连接环相连，液压油缸与设置在机架上的油泵相连。使用时，将机架推入待安装的管道中。外拉横梁和外拉连杆使用U形环作为外拉连接部件与前一段管道连接。外拉连接环通过销与液压缸连接，液压缸作为内推连接部件与内推横梁连接。内推钩钩在待安装的管道接口外侧，采用两个对称设置的油缸进行内推，方法是拉出横梁和连杆将管道安装到位。

2.4 PCCP 管道安装

混凝土预应力PCCP管道利用管孔承插，配以密封胶圈并回填压实来完成整个管道施工。吊起待对接的管道，用起重机调整管道的上、下、左、右位置（观察整个过程），使插座与插座端部平行并对齐。在安装过程中，应注意防止插座与插座之间发生不必要的碰撞。用两台10t的手动起重机械将悬挂的管座准确地滑入预先安装好的管座中。同时，一名负责人必须站在管道接口处，根据观察到的亮度均匀性来确定插座间隙是否对齐。进入时，观察橡胶圈的滑动情况。如果发现橡胶圈有任何异常挤压现象，应立即停止进入，并进行全面检查。如果调整后重新安装，安装时应保持接头和管端清洁，严禁沙子和其他异物进入。内拉法施工：首先，选择内支撑杆的固定位置，避免造成内支撑杆位置偏差。通常，预安装管道的2-3段之间的距离更合适。为确保安全，内支撑杆应使用厚度在18~20mm之间的Q235C钢板与钢锭梁连接，并在插入管接头的一侧放置5mm厚的橡胶垫，以防止应力作用下损坏芯混凝土。在待安装的管道末端安装Q235C坡口钢梁，并在两端与管口接触处放置5mm厚的橡胶垫。用导向链将内支撑杆与钢梁沿管道内壁水平对称连接。用手均匀对称地拉动导链，使管插口慢慢滑入已安装好的管插口中。两侧的导向链可以水平控制管道轴线，起重机可以垂直控制管道高程。

2.5 安装密封胶圈

密封橡胶圈是管道防渗压实的关键，安装质量直接关系到管道后期运行质量。在安装之前，手动清洁插座，并在表面涂上润滑油。橡胶圈的表面涂有润滑剂。1） 将管道提升到安装位置，与地面保持20厘米的距离，并手动设置“○“拟建安装管道上的橡胶圈。2） 在将橡胶圈插入套筒凹槽之前，将润滑剂涂抹在套筒圈的外表面、套筒圈的整个内表面和橡胶圈上。橡胶圈滑入承插槽后，手动用光面钢钻将接口圈缠绕两次，使橡胶圈完全插入槽内。橡胶圈安装完成后，在橡胶圈上涂一层润滑油。3） 检查PCCP管座的顶部安装深度，确保内部间隙符合规范要求。4） 在PCCP管道的插口处设置标尺，用全站仪重新检查PCCP管道中心轴线，对准中心线后，放下PCCP管道。在底部设置一个砂垫层。5） 每段管道安装完毕后，应使用塞尺检查密封橡胶圈是否仍在承插环的凹槽内，接口间隙是否符合规定要求。如果密封橡胶圈的位移或接口间隙超过公差，则应将其拆下并重新安装。检查合格后方可拆除起重机。6） 在开始每班的安装工作之前，应对之前安装的管道段进行重新检查。如果发现位移，应重新复位，检查合格后方可继续安装。

结束语

水利工程管道安装施工，最重要的是要确实保证各施工环节配合紧密，在接缝连接时必须快、准、稳，在管件放置时应与管件轴线一致；在配件与管材装配过程中，应顺着水流方向连接大小头；并要严格按照施工规范要求反复核对确认管道质量，以确保施工质量合格达标。使用“PCCP 管自动安装液压台车”对接安装的安装方式有效提升了大直径 PCCP 管安装施工的效率，并且在质量控制、污染物排放、施工人员保护方面起到了明显提高，可推广至大型水利工程大直径 PCCP 管安装施工中，为水利工程输水管道建设科技发展提供创新动力。

参考文献

[1] 王宇红.球墨铸铁管类长输管道双管同槽敷设施工技术[J].科技创新与生产力，2015（4）：67-69.

[2] 殷术奎.PCCP 引水管道工程建设管理探讨 [J]. 吉林水利 ，2012（9）：55-56.