預應力鋼筒混凝土管(PCCP管)施工方法摘要：預應力鋼筒混凝土管(PCCP管)在輸水工程中具有較好的應用效果，就其在工程實施中的具體問題總結了施工經驗，并進行了技術創新。關鍵詞：預應力鋼筒混凝土管(PCCP管)；施工經驗；閉水試驗預應力鋼筒混凝土管(PCCP管)從問世到使用，已經歷了半個多世紀。目前，從管道的設計、制造、檢測到安裝、驗收、使用等各方面，均實現了規范化、系列化，已在城市建設的輸水工程中得到了較好的應用。1工程概況杭州市七格污水處理廠主干管穿越八號港段，位于杭海路與艮山東路交叉口以西，主干管段采用兩根DN2200嵌置式PCCP管，總長度約615m。工程沿線地形較為平坦，沿途多為民房和菜地，地面高程約5.60m。工區淺層地下水主要為潛水，受大氣降水和生活用水補給，地下水水位一般在0.553.40m之間。工程管線內底標高為-1.3920.893m(黃海高程)，管線基礎主要坐落在砂質粉土層上，該土層埋深為0.402.80m，層厚為0.003.40m，工程力學性質較好。采用的PCCP管材公稱管徑：2200mm，內徑：2200mm，外徑：2540mm，壁厚：145mm，長度：5000mm，質量：17.70t。管道采用雙膠圈接口，埋深有5m和7m兩種規格。2施工方法及經驗2.1降水因管子埋設較深(埋設深度在7m左右)，根據砂質粉土的特性，采用雙排三節輕型井點來降低地下水位，確保管道的順利施工。最初降水實際效果不錯，但十幾天后卻出現了問題，實際降水深度與預計的相差50cm左右，經過分析，發現產生這一怪異現象是因為受到錢塘江潮水的影響。雖然工地現場距離錢塘江約有1.2km，但由于著名的錢塘江涌潮每半月一次的漲落，使江水平面的水位出現了約0.7m的變化，加之當地砂質粉土的滲水性能較好，從而導致地下水位隨著潮水的漲落而出現周期性的變化，掌握了這一特點后，采用將花桿埋深約60cm的方法，解決了降水問題。2.2基坑開挖和管道基礎基坑開挖a.機械挖土嚴格控制標高，嚴禁超挖，要求人工清底，如局部超挖，則應用相同的砂土或細砂回填，并夯實到天然密實度。b.為了便于管道的鋪設和作業，基槽底寬度按管外側留600mm考慮。c.開挖過程中應及時排水，基槽開挖至設計標高后，應及時組織驗收，驗收合格后立即進行下道工序施工。考慮到基槽暴露時間過長會引起基槽變形，應盡可能減少晾槽時間(不超過23h)。施工時應掌握天氣變化，嚴禁基槽泡水。管道基礎a.管基包角弧座(即管子與原土接觸的圓心角)應按設計要求挖好，有間隙時應用砂墊實。b.承插口部位應局部挖成槽坑，坑的深度和寬度應便于安裝接口和接口灌漿。c.管線土質不一樣或差異較大時，應會同設計部門按設計要求做好土質變異地段的地基處理。d.設計中，考慮到PCCP管的質量較大，設計了200mm砂墊層作為管道基礎，砂基要求夯實，并保持最佳含水量。但在基坑開挖后，發現由于井點降水的作用，槽底的砂質粉土已相當堅硬，于是決定取消200mm砂墊層，既減少了工程投資，又加快了工程進度。2.3安裝管道大口徑PCCP管的接頭鋼環的橢圓度通常均能達到標準規定的0.5%的要求，但經過長距離的運輸顛簸及多次吊裝后，失圓現象時有發生。例如兩節管子插口和承口的橢圓度不在同一方向上，有時甚至是垂直交叉，這給施工帶來了很大難度，嚴重時導致進退兩難，甚至得將前幾節的接口拔出再重新安裝。為此，經與生產廠家協調，在出廠檢驗完成后，增加一個帶十字支撐鋼環內套的保護構件，以防止在管子的運輸和吊裝過程中引起管子承插口的變形。同時，施工單位則加強了安裝前的檢查、記錄，在安裝過程中使兩節管子的橢圓度盡可能在同一方向上，以確保管道的安裝質量。從而加快了安裝進度，并保證了閉水試驗合格率。膠圈在PCCP管道施工中，膠圈雖是個小部件，但相當重要，它的安裝質量直接關系到閉水試驗是否合格。膠圈的安裝必須注意：a.橡膠密封圈應符合ZBQ4310087的規定。橡膠圈的形狀為圓形，表面不應有氣孔、裂縫、重皮、平面扭曲、肉眼可見的雜質及有礙使用和影響密封效果的缺陷。b.管節下槽前，應逐根檢查管材和承插口有無損壞現象。承插口要清理干凈，如有飛邊毛刺應予處理，以防劃破橡膠密封圈，同時清除管內雜物。c.管節對接安裝前，必須逐根清理管子的承插口環；在承口工作面涂刷潤滑劑(硅油)；將橡膠圈套入插口環凹槽中，使膠圈在插口的各部位上粗細均勻并順直地繃在插口環凹槽內，消除膠圈的扭曲翻轉現象以保持密封良好；然后將潤滑劑涂刷在橡膠圈上。d.安裝完后，用專用量具(鋼板尺、厚薄規)檢查密封橡膠圈是否都在插口環的凹槽內、接口間隙是否符合設計要求，確認檢驗合格并將管節墊穩后才能將吊具移開。閉水螺孔進出水螺孔供閉水試驗時使用，行業、企業標準及施工安裝規程均未作具體要求。據施工試驗，其位置宜放在水平線以下45左右。如放在底部，因施工中機具設備及施工人員的進出會帶入土渣等雜質，使進水孔堵塞或進入兩個膠圈中間的密封倉，從而使閉水通道堵死或形成氣阻，導致閉水試驗不合格；如進水孔位置太高，則閉水試驗時操作不便。彎管設計單位將彎管段設計成三維轉角，即既有水平方向、又有垂直方向的彎管，而生產廠家在管子的制作過程中，也未將方向和角度在管子上作出明顯標記。因此在安裝過程中，由于管材較重，同時又必須考慮兩個方向的角度，吊裝就位遇到了相當大的困難。若用兩個二維管道來替代，則工程施工難度會大大降低，不但進度有所加快，且有可靠的質量保證。在后續工程中的實際應用也證實了其效果極好。2.4防腐防腐采用管內壁及接頭處均勻噴涂兩道環氧煤瀝青，厚度0.14mm，管外壁防腐不作要求。以往防腐工序往往由施工單位在工程現場完成，但為了保證現場環保要求，決定將這道工序由管道生產廠家來完成。管道安裝完成后，對接頭處的內防腐還需補做，操作人員必須在良好的通風環境和有效的防護措施下進行操作，以保證安全。2.5閉水試驗城市污水管道的安裝驗收通常按照市政排水管渠工程質量檢驗標準(CJJ390)采用滿管閉水試驗方法來進行，但根據PCCP管的工藝及結構的特殊性(其管身內水壓完全能滿足設計要求并且具有保證性)，參考上海等地比較成熟的PCCP管施工操作規程和驗收評定標準，采用對PCCP管膠圈部位進行閉水試驗。并根據設計要求，采用不同1.施工工藝流程場地平整測量放線管溝土方（石方）開挖施工降排水PCCP管吊裝就位PCCP管道安裝、各種井施工接口水壓試驗填封接口縫土方回填水壓試驗竣工清理。2.場地清理對永久和臨時工程、存棄土場等需要清理的地表進行清理，將施工區域內的樹根、雜草、垃圾、廢渣及監理指明的其它有礙物等均按要求處理。所有的清除物，必須按監理指定的地區進行棄置或掩埋，并不得妨礙自然排水或污染環境。對于含細根須、草本植物及覆蓋草等植物的表層有機土壤，按0.8m開挖深度進行開挖，并將有機土壤運至指定地區，防止土壤被沖刷流失。合理使用有機土壤，將之用于工程臨時占地的表土恢復。3.測量放線3.1施工測量準備工作3.1.1接樁、驗樁、護樁接收監理人提供的測量基準點、基準線和水準點及其基本資料和數據后，校測基準點的測量精度，并復核資料和數據的準確性，確認準確無誤后，以監理人提供的測量基準點為基準，按國家測繪標準和施工精度要求，測設用于工程施工的控制網，并將控制網資料報送監理人審批。施工期間注意保護好測量基準點、基準線和水準點及自行增設的控制網點。3.1.2平面控制網的確定以監理人所交樁位及坐標數據作為基本控制網，在設計中線平行方向自布一條附合導線，以滿足施工需要。3.1.3高程控制網的確定將所交高程點作為施工高程基本控制網，自布兩條附合水準導線，并引測出臨時水準點。水準點測量閉合差不大于10(N)1/2mm（N為測段往返距離（km）。3.1.4施工放線3.1.4.1開挖前按坐標測設出管線、井位和鎮墩位置，根據中線及計劃邊坡坡度向兩側放出開挖上口線，開挖過程中用經緯儀控制開挖方向，用水準儀控制開挖深度。3.1.4.2開挖后用全站儀在槽底放出管線或井位中心樁，根據結構寬度和設計高程放出基底邊線及標高。3.1.5施工測量檢查3.1.5.1對每一步施工測量成果進行復查校核，無誤后申報上一級檢查，監理現場認可后進行下一步施工。3.1.5.2凡屬觀測成果，均附有書面計算記錄和草圖。3.1.5.3做好測量日志，保證資料的完整。4.管溝基槽土方開挖管溝基槽土方開挖采用機械開挖和人工開挖互相配合進行，以機械開挖為主，人工輔助整坡和清底。嚴格按照設計要求進行開挖，DN1800PCCP管基槽寬3.4m，DN2000PCCP管基槽寬3.6m，開挖邊坡坡比根據現場土質情況留設，由于本工程主要為冬季施工，溝槽邊坡按以下數值控制：砂壤土1：0.50.7；砂礫料1：0.40.8；強風化巖1：0.30.4；中等風化巖1：0.20.3；弱風化巖1：0.10.2，其中溝槽較深時取大值，較淺時取小值。開挖過程中用經緯儀監控中線位置，用水準儀隨時監測槽底高程，避免超挖或欠挖，并保證設計基槽底部的尺寸。為防止擾動槽底原狀土層，機械開挖在槽底留20cm保護層由人工挖除，開挖的土方除現場備土回填外，均用自卸汽車運至監理指定棄土場。挖至槽底標高后，約請監理、設計等部門驗槽，檢查合格后方可進行下道工序施工。5.管溝基槽石方開挖管溝基槽石方開挖前，掌握詳細的現場巖石地質資料，然后根據所掌握的巖石情況進行具體的石方開挖的爆破設計。5.1石方開挖爆破方案石方開挖爆破設計總體方案采用楔形掏槽分層爆破，中間斷面先行掘進，預留保護層，周邊光面爆破，每層循環進尺1.21.5m。初步擬定每20m為一個爆破段。掏槽炮眼數目、炮眼裝藥量、炮眼間距等爆破參數根據具體實際計算得到，并根據巖石性質的變化，在工程實施中通過爆破試驗對以上參數進行調整。周邊光面炮孔內采用不耦合裝藥結構，竹片綁扎，導爆索傳爆。詳見【管溝石方爆破施工次序圖】。5.2爆破網絡設計為實現中間掏槽，輔助炮眼掘進，周邊光面爆破成型，爆破依次進行，先后延遲起爆，采用非電導爆毫秒延期雷管導爆。網絡連接采用多發電雷管與點火源束接方法，電雷管串聯后，引爆線引出井口，接入起爆器。5.3爆破震動安全校核本工程不是全斷面掘進，是中間先行，周邊成型爆破的施工次序，爆破施工過程中密切注意震動對附近建筑物的影響，并及時根據實際情況進行調整，絕對保證管線附近建筑物的安全，杜絕發生意外。5.4爆破施工安全措施5.4.1鉆孔相互平行，嚴格控制鉆孔底面高程。5.4.2特別注意坡頂浮石清理。5.4.3開挖后的巖壁不得有反坡、倒懸坡、陡坎尖角。開挖后及時清理巖壁，清除碎石、松動風化的巖石，保證巖石面清潔、穩定。6.施工導流及降排水由于本工程中部分地段地下水位埋深較淺，高于管底高程，因此作好降排水工作非常重要。對于水量較小、對施工影響不大的部位，可直接采用明溝排水方式，人工在基坑兩側挖排水溝和集水坑，集水坑每隔30米設一個，每個集水坑內設2臺3泥漿泵進行抽排降水。對于水量較大、對施工影響大的部位，如管線臨近河道施工或橫穿河道施工時，由于有地表徑流，需在管線穿過處作局部導流，局部導流方案利用現狀河槽一側進行適當疏挖整形，填筑草土圍堰，迎水面鋪設高強膜布防滲，待一側施工完畢后再用同樣方法進行另一側管道的施工，詳見【管道穿河施工導流示意圖】，如現場條件允許也可以在河道外進行大導流，待管道施工完畢后再恢復至原河道。對地下水頂托嚴重區段，采用在管道兩側進行管井降水，沿管道方向每10米設直徑50cm的深井一個，井內下無砂管濾水，用3泥漿泵抽水，以保證干槽施工的條件。管道未具備抗浮條件時，嚴禁溝槽內積水，防止發生浮管現象。施工排水終止后，立即用砂礫料或碎石填實降水井點所留的孔洞。7PCCP管道運輸、存放及現場檢驗7.1PCCP管道裝卸裝卸PCCP管道的起重機必須具有一定的裕度，嚴禁超負荷或在不穩定的工況下進行起吊裝卸，管子起吊采用兜身吊帶或專用的起吊工具，嚴禁采用穿心吊，起吊索具用柔性材料包裹，避免碰損管子。裝卸過程始終保持輕裝輕放的原則，嚴禁溜放或用推土機、叉車等直接碰撞和推拉管子，不得拋、摔、滾、拖。管子起吊時，管中不得有人，管下不準有人逗留。7.2PCCP管道裝車運輸管子在裝車運輸時采取必需的防止震動、碰撞、滑移措施，在車上設置支座或在枕木上固定木楔以穩定管子，并與車廂綁扎牢穩，避免出現超高、超寬、超重等情況。另外在運輸管子時，對管子的承插口要進行妥善的包扎保護，管子上面或里面禁止裝運其它物品。7.3PCCP管現場存放PCCP管只能單層存放，不允許堆放。長期（一月以上）存放時，必須采取適當的養護措施。存放時保持出廠橫立軸的正確擺放位置，不得隨意變換位置。7.4PCCP管現場檢驗到達現場的PCCP管必須附有出廠證明書。凡標志技術條件不明、技術指標不符合標準規定或設計要求的管子不得使用。證書至少包括如下資料：(1)交付前鋼材及鋼絲的實驗結果；(2)用于管道生產的水泥及骨料的實驗結果；(3)每一鋼筒試樣檢測結果；(4)管芯混凝土及保護層砂漿試驗結果；(5)成品管三邊承載試驗及靜水壓力試驗報告；(6)配件的焊接檢測結果和砂漿、環氧樹脂涂層或防腐涂層的證明材料。管子在安裝前必須逐根進行外觀檢查：檢查PCCP管尺寸公差，如橢圓度、斷面垂直度、直徑公差和保護層公差，符合現行國家質量驗收標準規定。管子安裝前進行詳細的外觀檢查：檢查承插口有無碰損、外保護層有無脫落等，發現裂縫、保護層脫落、空鼓、接口掉角等缺陷在規范允許范圍內,使用前必須修補并經鑒定合格后,方可使用。PCCP管安裝采用的橡膠密封圈材質必須符合JC625-1996的規定。橡膠圈形狀為“”形，使用前必須逐個檢查，表面不得有氣孔、裂縫、重皮、平面扭曲、肉眼可見的雜質及有礙使用和影響密封效果的缺陷。生產PCCP管廠家必須提供橡膠圈滿足規范要求的質量合格報告及對應用水無害的證明書。規范規定公稱直徑大于1400mmPCCP管允許使用有接頭的密封圈,但接頭的性能不得低于母材的性能標準,現場抽取1%的數量進行接頭強度試驗。8石屑墊層施工管道墊層要承受來自管道、水及覆蓋層等的各種外部荷載，同時也使得各種軟硬不一致的基底反力趨于均勻，墊層的承載能力對于管道的安全有著重要的影響。墊層施工前必須對原狀地基進行取樣或做釬探試驗，必要時在請示設計后對基底換填砂粒料，以保證基底的承載能力和均勻性。基底情況經監理驗收后方可進行墊層的施工。用于填筑墊層的石屑粒徑控制在515mm之間，不含有草根、土塊和其它雜物。填筑石屑墊層采用沖擊夯細致分層振動夯實，控制每層厚度不超過25cm，根據設計石屑墊層形狀，超填出一定的高度，待下管后利用管自身重量下壓成設計斷面。管節承插口對接部位局部挖成槽坑，坑的深度和大小以便于安裝接口和接口灌漿為準。9.PCCP管的吊裝就位及安裝9.1PCCP管施工原則PCCP管在坡度較大的斜坡區域安裝時，按照由下至上的方向施工，先安裝坡底管道，順序向上安裝坡頂管道，注意將管道的承口朝上，以便于施工。根據標段內的管道沿線地形的坡度起伏，施工時進行分段分區開設多個工作面，同時進行各段管道安裝。現場對PCCP管逐根進行承插口配管量測，按長短軸對正方式進行安裝。嚴禁將管子向溝底自由滾放，采用機具下管盡量減少溝槽上機械的移動和管子在管溝基槽內的多次搬運移動。吊車下管時注意吊車站位位置溝槽邊坡的穩定。9.2PCCP管吊裝就位PCCP管的吊裝就位根據管徑、周邊地形、交通狀況及溝槽的深度、工期要求等條件綜合考慮，選擇施工方法。根據本工程的特點，有二種不同的方法可供選擇，一種為吊車直接吊裝就位，一種為有軌龍門臺車吊裝就位。具體根據現場實際情況進行選擇。由于本工程工期緊張，所以只要施工現場具備吊車站位的條件，就采用吊車吊裝就位，本工程中選用80t吊車站位于溝邊，用兩組導鏈和鋼絲繩將管子吊至溝槽內，用手扳葫蘆配合吊車，對管子進行上下、左右微動，通過下部墊層、三角枕木和墊板使管子就位，該種施工方法速度較快且安全性高，但對場地情況要求高，同時費用較高。詳見【吊車下管安裝斷面示意圖】。采用龍門臺車吊裝就位，首先在溝槽內鋪設鋼軌，位于鋼軌上的臺車用慢速卷揚機進行牽引行走，臺車內用兩組導鏈和鋼絲繩將管道吊起，注意保護管道的邊角位置，避免在行走過程中與臺車立柱發生碰撞，造成管道損壞。下坡位置施工時在坡頂用卷揚機控制臺車的下行速度，臺車車輪與鋼軌之間用鎖軌器鎖定，防止在下坡時臺車發生傾覆。臺車行走至管道安裝位置后，用手扳葫蘆和墊板配合臺車上下、左右微動安裝將管子安裝就位。該種方法費用較低，容易掌握，對場地的適應能力強，但要保證足夠的溝槽寬度以利于鋪設軌道，并施工速度較慢。詳見【龍門臺車下管安裝斷面示意圖】。9.3管道及接頭的清理、潤滑安裝前先清掃管子內部，清除插口和承口圈上的全部灰塵、泥土及異物。膠圈套入插口凹槽之前先分別在插口圈外表面、承口圈的整個內表面和膠圈上涂抹潤滑劑,膠圈滑入插口槽后，在膠圈及插口環之間插入一根光滑的桿（或用螺絲刀），將該桿繞接口圓二周（二個方向各一周），使膠圈緊緊地繞在插口上，形成一個非常好的密封面，然后再在膠圈上薄薄地涂上一層潤滑油。所使用的潤滑劑必須是植物性的或經廠家同意的替代型潤滑劑而不能使用油基潤滑劑，因油基潤滑劑會損害橡膠圈，故而不能使用。9.4管子對口管道安裝時，將剛吊下的管子的插口與已安裝好的管子的承口對中，使插口正對承口。采用手扳葫蘆外拉法將剛吊下的管子的插口緩慢而平穩地滑入前一根已安裝的管子的承口內就位，管口連接時作業人員事先進入管內，如圖示，往兩管之間塞入擋塊，控制兩管之間的安裝間隙在2030mm之間，同時也避免承插口環發生碰撞。特別注意管子順直對口時使插口端和承口端保持平行，并使圓周間隙大致相等，以期準確就位。注意勿讓泥土污物落到已涂潤滑劑的插口圈上。管子對接后時檢查膠圈位置，檢查時，用一自制的柔性彎鉤插入插口凸臺與承口表面之間，并繞接縫轉一圈，以確保在接口整個一圈都能觸到膠圈，如果接口完好，就可拿掉檔塊，將管子拉攏到位。如果在某一部位觸不到膠圈，就要拉開接口,仔細檢查膠圈有無切口、凹穴或其他損傷。如有問題,必須重換一只膠圈,并重新連接。每節PCCP管安裝完成后，細致進行管道位置和高程的校驗，確保安裝質量。9.5接口打壓本工程中所用PCCP管其承插口采用雙膠圈密封，管子對口完成后對每一處接口做水壓試驗。在插口的兩道密封圈中間預留10mm螺孔作試驗接口，試水時擰下螺栓，將水壓試水機與之連接，注水加壓。為防止管子在接口水壓試驗時產生位移，在相鄰兩管間用拉具拉緊。接口的試驗壓力值，根據相關規范規定，取0.2MPa，恒壓5分鐘，檢查接口無滲漏即合格。詳見【雙膠圈PCCP管接口示意圖】。9.6接口外部灌漿為保護外露的鋼承插口不受腐蝕，需要在管接口外側進行灌漿或人工抹漿。具體作法如下：9.6.1在接口的外側裹一層麻布、塑料編織帶或油氈紙（1520cm寬）作模，并用細鐵絲將兩側扎緊，上面留有灌漿口，在接口間隙內放一根鐵絲，以備灌漿時來回牽動，以使砂漿密實。9.6.2用1:1.52的水泥砂漿調制成流態狀，將砂漿灌滿繞接口一圈的灌漿帶,來回牽動鐵絲使砂漿從另一側冒出，再用干硬性混合物抹平灌漿帶頂部的敞口，保證管底接口密實。第一次僅澆灌至灌漿帶底部1/3處，就進行回填,以便對整條灌漿帶灌滿砂漿時起支撐作用。9.7接口內部填縫接口內凹槽用11.52的水泥砂漿進行勾縫并抹平管接口內表面。使之與管內壁平齊。9.8過渡件連接閥門、排氣閥或鋼管等為法蘭接口時，過渡件與其連接端必須采用相應的法蘭接口，其法蘭螺栓孔位置及直徑必須與連接端的法蘭一致。其中墊片或墊圈位置必須正確，擰緊時按對稱位置相間進行，防止擰緊過程中產生的軸向拉力導致兩端管道拉裂或接口拉脫。連接不同材質的管材采用承插式接口時，過渡件與其連接端必須采用相應的承插式接口，其承口內徑或插口外徑及密封圈規格等必須符合連接端承口和插口的要求。9.9鎮墩在壓力管道方向改變處、橫截面面積改變處或管路終端會產生推力，如果不對其進行充分限制，則可能導致接口拉開，為防止接口拉開，則需對這些部位加設鎮墩，這樣增加了接口圈和土壤之間的接觸面積，提高了摩擦力從而防止接口的移動而造成滲漏。本過程中鎮墩分為土質溝槽鎮墩和石質溝槽鎮墩二種。石質溝槽鎮墩上下游柔性接口以外二節管的范圍為石屑過渡層，墊層由標