趙 士 輝， 郎 月

(中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧 沈陽 110179)

1 概 述

遼寧引水工程管道建安二標主要施工項目為DN3400 PCCP管或鋼管安裝工程，PCCP管安裝長度78.791 km、鋼管安裝長度3.159 km。管道樁號長度27.323 km，其中三管同槽施工段長14.408 km，分槽施工段長12.915 km。

2 PCCP管施工工藝

2.1 測量放樣

開挖前，采用GPS完成本工程原地形地貌的測量工作；根據(jù)交樁點及加密控制點，利用全站儀、水準儀進行施工控制。

2.2 場地清理與平整

在業(yè)主征用的施工用地紅線范圍內(nèi)，以推土機為主、裝載機配合、人工為輔的方法清除草皮、樹根、建筑垃圾等雜物，復(fù)耕土清理500 mm厚，根據(jù)現(xiàn)場實際情況盡可能多的預(yù)留復(fù)耕土以便于后續(xù)土地復(fù)墾工作，復(fù)耕土堆存于征地邊線部位。

2.3 降排水

本工程地質(zhì)條件包含粉細砂、粉質(zhì)黏土、粉土、粉質(zhì)粘土夾砂、全風(fēng)化巖，主要含水層為粉細砂層，粉質(zhì)粘土、粉土為微透水層，粉質(zhì)粘土夾砂微～弱透水性，全風(fēng)化巖微透水性，粉細砂呈中等透水性。溝槽開挖前進行降排水試驗。

2.3.1 明排法

明排法是在基坑兩側(cè)挖排水溝和集水坑，單側(cè)集水坑每隔50 m設(shè)一處，每個集水坑內(nèi)設(shè)1臺100 GWP(B)100-15-7.5型潛污泵(Q=100 m3/h，H=15 m，功率7.5 kW)抽排水，經(jīng)過試驗，明排法適用于地下水埋深較深部位。

2.3.2 井點降水法

根據(jù)地質(zhì)資料選擇具有代表性地段進行井點降水試驗，本項目試驗段降水井參數(shù)計算公式如下：

式中Q為基坑日涌水量；q為最大允許出水量；n降水井數(shù)量；k=8 m/d為滲透系數(shù)；L=100 m為基坑長度；H=11 m為含水層水頭高度；h=3 m為抽水前與抽水時含水層厚度平均值；R=15 m為抽水影響半徑；D=0.3 m為過濾器直徑；l=10 m為過濾器長度。

經(jīng)計算幾及試驗總結(jié)出降水井參數(shù)，主要參數(shù)為：內(nèi)徑0.3 m，井間距10 m，井深15～18 m，根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況調(diào)整相關(guān)參數(shù)，穿越大型河流段單獨布置降水井。明排配合井點降水降低地下水位減少降水歷時，加快施工進度。

2.4 溝槽開挖

溝槽開挖前編制土石方平衡方案，多余開挖料運至棄渣場。土石方分4層開挖，第一層腐殖土開挖，開挖深度0.5 m左右，推土機推運至堆土區(qū)征地邊線堆存；第二層主溝槽開挖，開挖高度3.0 m～3.5 m，1.6 m3～2.0 m3反鏟挖掘機開挖，推土機配合挖掘機將開挖料倒運至堆土區(qū)；第三層開挖至建基面以上0.2 m，1.2 m3～1.6 m3反鏟挖掘機將開挖料倒運至溝槽頂部，多余開挖料用挖掘機裝上自卸汽車運至棄渣場；第四層人工開挖或采用小型挖掘機開挖(PC60)，將開挖料運至槽邊，上一層開挖設(shè)備倒運至溝槽頂部。接縫處開挖工作坑，工作坑與管道外徑等寬，長х高為1 000 mm×350 mm，方便后續(xù)管道安裝及接縫施工。三管同槽開挖斷面示意圖見圖1。

圖1 三管同槽開挖斷面示意圖

穿越大型河流長1.3 km，河道內(nèi)常年流水，開挖寬度大、埋深深，采取分期導(dǎo)流方法施工。施工前對施工方案進行對比分析引用挖泥船施工技術(shù)，挖泥船施工技術(shù)節(jié)省成本，加快施工進度。根據(jù)水文氣象條件、地質(zhì)條件、工程特征、經(jīng)濟指標等對挖泥船設(shè)備進行選型，絞吸式、耙吸式、斗輪式、反鏟式挖泥船進行分析，選用YSCSD-250型絞吸式挖泥船。挖泥船長18 m，開挖深度7～10 m，最佳工作效率為45°角，有效工作深度5～7 m，開挖效率1 400 m3/h，池水工作深度為1.8 m。溝槽底部開挖寬度17.4 m，深度14.75 m，開挖坡比1∶1.5～1∶1.75，分四層開挖。第一層反鏟挖掘機、推土機開挖(挖泥船施工提供作業(yè)空間)，開挖深度2 m～2.5 m；第二層挖泥船開挖，開挖深度7～10 m；第三層開挖采用挖泥船開挖，開挖至建基面以上0.2～0.3 m；第四層人工開挖或采用小型挖掘機開挖至建基面及溝槽整形。挖泥船開挖示意圖見圖2。

圖2 挖泥船開挖示意圖

2.5 基礎(chǔ)處理

溝槽開挖完成后，基礎(chǔ)進行地基承載力試驗，地基承載力達到設(shè)計要求時不做處理，但對于粉質(zhì)黏土段地基擾動易液化部位，建議換填級配碎石(30 cm)和中粗砂(15 cm)的快速通過方式能夠加快施工進度同時保證施工質(zhì)量，增加了成本投入，降低了施工安全及質(zhì)量風(fēng)險并加快了施工進度，綜合考慮利大于弊。地基承載力達不到設(shè)計要求時，采取換填中粗砂、換填級配碎石加中粗砂、換填級配碎石加土工格柵加中粗砂等方式進行基礎(chǔ)處理，具體情況具體分析。

2.6 管道安裝

施工工序：PCCP管接收→PCCP管運輸、布管→管材就位→橡膠密封圈安裝→管道承插口潤滑→管道安裝→接縫打壓→管道外接縫處理→管道內(nèi)接縫處理。

2.6.1 管材接收

一般由管材供應(yīng)方、安裝承包方、監(jiān)理方在場內(nèi)驗收。

2.6.2 運輸、布管

厚壁PCCP管重61 t，70 t平板運輸車運輸。施工現(xiàn)場布管區(qū)縱向修筑梯形布管平臺，冬季現(xiàn)場存儲時平臺表面鋪設(shè)秸稈。400 t履帶吊布管與安裝，各別地段采用160 t履帶吊布管。

2.6.3 管材就位

管材采用雙點兜身法吊運，輕裝、輕放的原則，吊具采用專用吊帶或鋼絲繩外纏油麻。起吊前檢查管道內(nèi)殘渣、器具及雜物等，并及時清理。

400 t履帶吊將吊起的管材運送到已裝好的管道處，移動管材時緩慢操作，距已裝管的承口或插口100～200 mm時，用木方將兩管口隔開，防止承插口碰撞導(dǎo)致管材損傷。

2.6.4 橡膠密封圈安裝

清理管道承插口環(huán)向接觸面，承插口環(huán)向接觸面涂刷豆油，安裝橡膠密封圈，采用鋼棒插入橡膠密封圈下繞插口環(huán)向轉(zhuǎn)一圈，使其均勻箍在插口凹槽內(nèi)，橡膠密封圈無扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，橡膠密封圈外表面涂刷一層豆油。

2.6.5 管道安裝

由平臺骨架、支撐框架和承重框架三部分組成快速定位裝置確定基準管、管道中心線、標高位置，快速定位裝置由角鋼、鋼管和鋼板等材料焊接成型。

管材由400 t履帶吊吊入溝槽，人工擺正并就位，試壓孔口置于管頂、管底位置，“手拉葫蘆內(nèi)拉法”安裝，專門制作的拉緊裝置，收緊鋼索時管材承口(插口)端沿插口(承口)向內(nèi)移動，相鄰兩節(jié)管承插口內(nèi)接縫的安裝間隙控制在5～25 mm范圍內(nèi)。在已安裝完的管道內(nèi)接縫下部架設(shè)受力橫梁，安裝管節(jié)管道外端口架設(shè)橫梁，特制鋼索和手拉葫蘆連接內(nèi)外兩道梁，通過手拉葫蘆拉緊鋼索，400 t履帶吊緩慢上下收縮鋼絲繩、左右旋轉(zhuǎn)進行微調(diào)。

2.6.6 接縫打壓

管道接縫打壓試驗分三次進行，管道安裝完成后進行第一次打壓，后續(xù)管道安裝兩節(jié)后對此接縫進行第二次打壓試驗，管道頂部回填土厚度不少于500 mm后對此接縫進行第三次打壓試驗。

單口水壓試驗采用手提式打壓泵(打壓表提前檢測)，管底試壓孔連接打壓泵，管頂試壓孔排氣，管頂試壓孔連續(xù)出水后排氣結(jié)束，管頂試驗孔安裝打壓表，開始升壓，壓力升至管道工作壓力+0.3 MPa，恒壓2 min，無壓力降合格。

試壓合格后，取下打壓泵、壓力表，纏繞生料帶的M8螺栓擰緊密封試壓孔；接縫底部90°角范圍內(nèi)塞海綿填充并在接縫表面鋪設(shè)棉被，防止污染接縫。

2.6.7 管道接縫處理

(1)外接縫

第二次接縫打壓試驗合格后，管道外接縫灌流態(tài)砂漿。高壓風(fēng)槍清掃管道外接縫內(nèi)灰塵及雜物并灑水清洗，接縫內(nèi)無雜物及灰塵；制作成S型導(dǎo)通電纜通過銅焊法將導(dǎo)通片連接，每道接縫焊接2個導(dǎo)通電纜；自制專用包帶包住管道接縫，鋼制打包器加固牢固，接縫頂部預(yù)留1 m長進行接縫灌漿施工；砂漿攪拌機現(xiàn)場拌制灌縫砂漿，砂漿通過砂漿泵灌進接縫內(nèi)，人工在包袋外側(cè)用皮錘敲擊振實；打開緊漲器、拆除包帶，并清理現(xiàn)場；人工灑水養(yǎng)護。

(2)內(nèi)接縫

第三次打壓試驗合格后，管道內(nèi)接縫灌塑性非流態(tài)砂漿。高壓風(fēng)槍清掃內(nèi)接縫雜物、灰塵，個別有油污等異物部位采用洗滌劑、麻布清理；現(xiàn)場拌制塑性非流態(tài)砂漿；打壓孔封堵與內(nèi)縫砂漿同時施工，專用抹子將砂漿塞進接縫內(nèi)，壓實、抹平；人工灑水養(yǎng)護；人工清理施工工作面的垃圾，并將垃圾運至指定地點。

(3)接縫滲漏處理

個別接縫因地基不均勻沉降等原因?qū)е陆涌p滲漏，采用“聚硫密封膠+快干水泥+聚脲涂層”方法進行處理能夠解決滲漏問題。

用麻布、抹子、電鎬等工具初步清理管縫內(nèi)外的雜質(zhì)、水等，油污采用稀釋的洗滌劑(1∶10)毛刷刷洗，麻布擦干，暖風(fēng)機烘干；電動圓頭刷清理管縫底部，電動圓柱刷打磨清理接縫內(nèi)壁，接縫內(nèi)壁麻面或漏出砂粒，吸塵器清理粉塵，暖風(fēng)機烘干潮濕部位。

聚硫密封膠施工寬度為接縫寬度，高度25 mm。毛刷均勻涂刷1∶1的雙組份界面劑，表干后涂刷聚硫密封膠，雙組份聚硫密封膠采用手持電鉆攪拌均勻(100∶10)。接縫注膠分三步施工：第一步，注漿設(shè)備陰角部注膠，豎起專用抹子位反復(fù)拉劃，排出陰角內(nèi)部氣泡；第二步，向接縫內(nèi)10 mm高度范圍內(nèi)注膠，專用抹子豎起反復(fù)拉劃，排出氣泡；第三步，接縫內(nèi)剩余15 mm高度注膠，注膠完成后用抹子抹平。

采用快干水泥封堵管縫，抹子壓光抹平，接縫表面順接兩側(cè)管壁。角磨打磨涂刷面，打磨范圍為管縫立面分別向上、下游各150 mm，打磨后的混凝土面出現(xiàn)砂粒，吸塵器除塵、麻布擦干，暖風(fēng)機烘干。

界面劑涂刷范圍與打磨范圍一致，界面劑為雙組份A、B，配比為2∶1，界面劑采用毛刷反復(fù)涂刷，涂刷無死角、無漏刷。界面劑表干后涂刷聚脲層。刮板涂刷聚脲，由底部向上部分三層涂刷。第一層，刮板在接縫表面反復(fù)涂刷，接縫表面平整、顏色均勻；第二層，鋪設(shè)胎基布，胎基布寬度為300 mm，邊鋪邊刮涂聚脲，浸透胎基布；第三層，涂刷聚脲，表面光滑、厚度均勻，看不見胎基布網(wǎng)格。

2.7 溝槽回填

管道回填料來源于合格的開挖料，現(xiàn)場碾壓試驗確定碾壓參數(shù)。長臂挖掘機布料，人工輔助及整平，平板夯擊、T形工具、手扶式雙鋼輪振動壓路機分層分區(qū)域夯實。

管道分區(qū)回填，管道承重集中于腋角區(qū)(120°管底區(qū)域)，回填質(zhì)量對管道穩(wěn)定性影響較大。受地質(zhì)條件、管道形狀、施工條件限制采用填弧法施工。管道單口二次打壓合格后立即進行管底120°部位填弧施工，增加管道穩(wěn)定性，鋪土厚度200 mm，壓實厚度180 mm，壓實遍數(shù)為6遍，采用平板夯擊夯實，夯擊夯不到部位采用自制T形工具夯實。

管身回填區(qū)鋪土厚度為250 mm，壓實厚度為220 mm，壓實遍數(shù)為6遍，手扶式雙鋼輪振動壓路機壓實；管頂回填區(qū)鋪土厚度為200 mm，壓實厚度為180 mm，壓實遍數(shù)為4遍，平板夯機夯實；一般回填區(qū)鋪土厚度為250 mm，壓實厚度為220 mm，壓實遍數(shù)為6遍，手扶式雙鋼輪振動壓路機壓實；復(fù)耕區(qū)系指回填地面高程以下500 mm范圍內(nèi)的區(qū)域。該區(qū)域內(nèi)的土在溝槽開挖時提前清理，單獨堆放，復(fù)耕時回填至原地面高程后，使用SD16L推土機對地面進行整平，同時人工清理區(qū)域內(nèi)石塊等雜物，最后用旋耕犁翻土。

2.8 水壓試驗

管道水壓試驗是對管道制作、安裝質(zhì)量的全面檢查，工程驗收必不可缺的步驟。

PCCP管試驗壓力以靜水頭標高作為基準計算值+0.3 MPa，安裝完成連續(xù)1 km管道后進行首段水壓試驗檢驗管道制作、安裝質(zhì)量，為后續(xù)管道安裝提供相關(guān)參數(shù)；分段水壓試驗長度不超過10 km。管道水壓試驗合格的判斷依據(jù)為同時滿足允許壓力降和允許滲水量值。

本工程采用專用打壓管作為管道一部分進行水壓試驗，試驗前進行止推計算，確保水壓試驗安全。三條線分段倒水進行試驗，節(jié)約了水壓試驗用水量，全線分段實施，加快水壓試驗進度。

3 結(jié) 語

三管同槽大直徑PCCP管道安裝技術(shù)應(yīng)用于東北地區(qū)，管道安裝受氣溫變化影響較大，采取一系列措施降低了溫度變化影響。土方開挖過程中采用明排配合井點降水的方法降低地下水位，保證干地施工。穿越大型河流采用挖泥船施工技術(shù)與常規(guī)的挖掘機分層開挖方法相比，提高了施工效率，降低了施工風(fēng)險。地基承載力不能滿足設(shè)計要求采取換填級配碎石與中粗砂的方法增強了地基承載，地基承載力滿足設(shè)計要求易擾動地基(彈簧土)采用快速通過的方法加快進度，保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量，快速通過施工方法一般采用換填級配碎石300 mm、中粗砂150 mm。三管同槽部位吊裝設(shè)備經(jīng)對比分析、統(tǒng)籌全局采用400 t履帶吊布管與安裝能夠降低施工成本。PCCP管安裝在定位控制上采用快速定位裝置比全站儀、水準儀能夠更加精準的控制軸線及高程。防止橡膠密封圈在安裝時扭曲、翻轉(zhuǎn)，鋼棒插入橡膠密封圈下繞插口環(huán)向轉(zhuǎn)一圈加強安裝質(zhì)量。PCCP管安裝完成經(jīng)一定時間沉降后個別部位接縫存在滲漏現(xiàn)象，內(nèi)縫采用“聚硫密封膠+快干水泥+聚脲涂層”的方法能夠有效的解決接縫滲漏問題。對于內(nèi)接縫建議由柔性接縫替代剛性接縫，加強接縫質(zhì)量。水壓試驗采用專用打壓管作為封堵裝置并作為管道一部分，簡化了施工程序，降低了試驗難度，同時減少了管道合攏數(shù)量節(jié)約成本，水壓試驗完成后割除封堵盲板并進行防腐處理。