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浅谈混凝土管安装控制技术措施

发表时间：2020/3/24 来源：《文化时代》2020年1期作者：王雅强

[导读] 根据山东省胶东地区引黄调水工程牟平段管道工程175标段施工实例，介绍预应力钢筒混凝土管安装方法及质量控制方法，阐述了施工时的安装方法、质量控制方法及施工中的注意事项；施工结果显示其效果良好，现就本工程总结管道安装及质量控制的施工经验，供大家参考。

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        摘要：根据山东省胶东地区引黄调水工程牟平段管道工程175标段施工实例，介绍预应力钢筒混凝土管安装方法及质量控制方法，阐述了施工时的安装方法、质量控制方法及施工中的注意事项；施工结果显示其效果良好，现就本工程总结管道安装及质量控制的施工经验，供大家参考。
        关键词：预应力钢筒混凝土管；PCCP管；橡胶圈；水压试验


一、工程简介
        山东省胶东地区引黄调水工程牟平段管道工程175标段位于烟台市牟平区，管道全线长14.182km（孟良口隧洞出口处至星石泊泵站桩号22+752～26+984及星石泊泵站至卧龙暗渠桩号0+000～9+950）。本工程主要施工内容土石方开挖460605m3，土石方回填294158 m3，混凝土6071 m3，螺旋钢管安装1440m，预应力钢筒混凝土管管安装12406m及附件安装等主要工程内容。
        本工程主要管道安装为预应力钢筒混凝土管安装，预应力钢筒混凝土管简称PCCP管，本工程采用PCCP管。
        二、管道安装施工准备阶段
        1、查勘现场、列出施工总体计划
        进场后要尽快查勘现场，熟悉场地，及时了解工地现场征地迁占情况以及征地范围内影响施工的障碍物（例如高压线、光缆、管道、建筑物、过路等）分布情况，及早报告给有关部门予以协调解决，根据工地实际情况，初步制定出施工的总体进度计划。
        2、熟悉图纸，根据图纸列出详细的配管图，计算编制管道安装要素表
        在管道安装前，首先根据设计图纸编制详细的配管图，确定本标段所需管材和管件的规格型号、数量以及安装位置。配管图是指导今后进管、安管以及定购管件的重要控制依据。
        根据设计图纸平面位置及纵向高程要求，计算管道安装铺盖要素表，特别是针对平面和高程折点处的角度借转（按设计要求折角小于8°一般不做弯头，用角度进行借转，但要计算折角处两端是否具备借转条件，如果距离过短，或者借转后管道覆土埋深厚度与设计相差过大，都要与设计沟通协调，确定是否增加弯头），需要提前做出详细计算，具体到每一节管子，以此作为日后管道安装以及管槽基坑开挖的控制依据。并将配管计划与安装人员做技术交底，使他们心中有数。根据工程施工进度计划，制定出阶段管材需求计划（一般以旬或月计划为主），定期送监理部及管厂作为下一步进货的依据。
        以下是本工程的配管图计划

        3、制定管槽开挖及管道安装详细计划，明确布置好施工道路、弃土区、备管区，确定管道开始安装的位置和安装顺序。
        管道基槽开挖一定要事先规划好施工道路，单管安装沟槽底部宽度较小，一般吊车无法下沟槽施工，只能在基坑上面向沟槽内吊装作业，因此，施工道路不但要确保土方机械车辆、管道运输车辆的安全畅通，还要给大型吊装设备留出足够的作业空间，为此沟槽边坡要放出安全边坡，坡顶距离施工道路至少要预留1—2m安全距离，因为管道自身重量大，再加上吊装设备自重，车辆来回振动，形成较大的坡顶动荷载，容易导致边坡的不稳定。
        PCCP管道不同于钢管，可以从任意位置安装，最后可以形成补夹当，而是只能从一端顺序的向另一端安装，中间无法断开，除非从该处增加转换件，最后用钢管补夹空。因此，现场如果具备条件，管道安装的顺序已经确定下来，通常管道是从下游向上游逆水流方向进行安装，一般从排气井、阀门井或与钢管接头处开始进行安装。如果遇到下坡，管道应从坡底向坡顶方向安装，这样安装省力，而不必考虑水流方向问题。如果工地现场征地不同步，有快有慢，只能从先具备施工的工作面上进行施工，避免窝工及延误工期。
        4、协调好管子的供应
        PCCP管的生产制造、供货运输任务一般由业主方另行招标，我单位负责管子的现场安装。生产方稳定的生产能力、供货方持续的供货运输是施工方正常安装作业的前提和保证。管道安装单位的一切作业计划皆围绕安装进度计划开展工作，而安装进度从根本上受制于管子供应能力。就目前工地管道安装进度严重滞缓的主要原因分析，是管厂生产能力的严重不足，导致供货不及时，造成施工单位经常性出现等管安装或连续几天无管可安现象，导致工地施工人员窝工、机械停工、工期延误，带来巨大的经济损失。因此，妥善解决供需矛盾是实现管道正常安装的关键环节。施工方在安装前应提前与监理部门沟通，参加监理部门组织召开的生产、供货及施工单位协调会，将自己的阶段需求计划提前通知管厂，让其安排生产有据可依，做到生产与需要相结合。通常由施工方抽调专门现场负责人，由项目经理或分管生产的项目副经理负责，专门联系管子的生产供货事宜，及时了解管厂生产动态，督促供货，避免延误我方的管道安装进度。
        5、做好现场备管
        对于解决因管子供应不及时影响安装进度的另一有效途径是在管厂有管可供的前提下，尽可能的在工地多收管，多存管。保证三到四天的备用量。要求施工方有科学的施工计划，既不影响下一步施工作业，还要有足够的场地存管，尽量避免二次倒运或多次倒运。现场备管要考虑自己工地的实际情况，当管厂零星供货时，要充分结合工地的机械、人员情况确定是否接收管子。当另行租用吊车卸车，租赁费用过高；或人员偏少需要临时增加人手时，要做经济分析。
        6、严格进场验收
        PCCP管货到现场，施工方要派出质检人员和材料保管人员共同对管材进行验收，把好进货关是保证工程质量的前提条件，重点检验以下几个方面：管径、管材长度、工压、标记、管内外表面质量（包括平整度、无残缺、承插口防腐良好及光洁、无脏物、有无裂缝）。
        着重检查管材砼内外表面有无裂缝存在。尽管砼与水泥砂浆表面出现裂缝是常见的，作为有压力的输水管材，当管子内表面出现的环向裂缝宽度如果大于0.5mm，或距管子插口端300mm范围内出现的环向裂缝宽度如果大于1.5mm，或管子内表面沿管子纵轴线的平行线成15°夹角范围内出现长度超过150mm的纵向可见裂缝，管子必须作报废处理。覆盖在预应力钢丝表面上的水泥砂浆保护层不允许出现任何可见裂缝，覆盖在非预应力钢丝区域的水泥砂浆保护层出现的可见裂缝宽度超过1.0mm的管子应作报废处理。
        三、管道安装
        1、做好管道基础处理
        PCCP管是半柔性接口，它要求管道基础局部变形不应过大，按照设计做好基础垫层，压实度必须达到设计要求，防止地基不均匀沉降导致管道变形漏水。
        2、安装前提前做好的准备工作
        （1）准备好必要的工具，套筒扳手、备用螺栓、生胶带、打压机、打压嘴、锤子、凿子、铁锨、羊镐、油刷、油桶、钩子、缆风绳、梯子、钢板尺、水平尺、吊装用具、张拉用具、电焊机等，提前将承口钢板焊接处用凿子剔出，减少在安装时等候处理的时间，管道进场后可提前将打压孔逐个进行清孔，并把封堵螺栓卸开，将孔清理通畅，防止有杂物或者防腐漆堵塞，提前将到场的管道穿绳的沟槽挖通，方便安装时顺利吊装。
        （2）做好人员分工安排
        安装人员分工要明确、各司其职，各负其责，保持人员稳定，岗位人员不能频繁更换，人员的熟练程度直接决定管道安装质量与进度。一般的要一个安装小组人员组成不少于11人，具体分工如下：熟悉吊装作业程序的指挥人员1人，在沟槽上面负责管道穿绳吊装的人员2人，管道内看缝1人，两侧看缝的2人，张拉人员4人，焊接人员1人。

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        （3）提前做好管道中心线及控制线的放样，根据铺工表逐节检测垫层顶高程是否符合要求，在铺设垫层时管道两侧要留有足够的砂以备稳定管脚，根据放样的管道起始管位置，可提前开挖几节管道接头坑和管道中间穿绳沟，由于单管的管道中心线安装时无法扯线，最好在管道一侧放样距离适当的控制线作为管道安装中心控制的依据。
        （4）过路或有包管砼的地方，要提前先做好底板，安装时砼要有足够的强度，底板要低于管底不小于10cm，提前做好垫块或者在底板上留好垫梁，方便安装时抽出钢丝绳。
        3、管道安装
        PCCP管安装控制的重点环节是管口接缝宽度和接头水压试验检测。接缝宽度不可过大或过小，特别是在角度借转时，必须保证胶圈不被过度挤压，确保胶圈的完全密封。接头水压试验要与管道安装保持同步，必须保证接头打压百分之百合格。另外要重点控制的是管子与基础面必须严密接触，不允许出现悬空现象，管道安装完毕要用砂土对管脚进行填塞稳固，防止以后管槽回填时管子发生位移。
        （1）管道安装流程
        吊装就位→焊接阴极保护连接钢板→承插口清理→安装橡胶圈→承插口涂刷植物油→安装就位→接头水压试验→焊接阴极保护铜缆→接头防腐处理→回填夯实。
        1）管道的吊装



        PCCP管每节长5.0m，重约13t。根据现场情况及工作规划，选择合适的吊装设备，吊装能力应有足够的富余度。为了保证管材安全，吊装采用双吊点兜身吊（严禁穿心吊，以防损伤承插口），吊运时将钢丝绳套在距管口0.8m左右的位置，使管身基本水平，便于管道安装就位，从管槽顶部向沟槽内下管时要系缆风绳，保持管子平衡，防止管子打转。
        2）焊接阴极保护连接钢板
        承口端的钢板要先焊接，先用凿子剔除钢板上的砼，露出承口钢板外缘后再进行焊接，焊接不能超出承口内侧边缘，防止挤压胶圈，在管道安装插口胶圈前对应承口钢板位置焊接插口钢板，钢板焊接要牢固。
        3）承插口清理
        承插口要用平铲进行清理，除去灰尘、杂渣、防锈漆渍等异物，以用手抚摸感觉光滑为原则，防止粗糙的表面挤压胶圈。
        4）橡胶圈安装
        胶圈一般情况下随管子配套供应，通常各方对胶圈质量重视程度不够，产品标准规定的也不是很详细，是检查容易忽视的薄弱环节。使用前胶圈要逐个检查，不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷。安装时要防止过度挤压损伤胶圈，同时要注意接缝宽度，防止胶圈外露，失去密封效果。冬季低温施工还要有防冻措施。
        一般上下左右2人配合拉伸安装胶圈，胶圈放入插口凹槽后，要检查胶圈是否扭曲，如果扭曲，在胶圈和插口之间插入一根圆形光滑棒，沿管道插口的周边环向移动一周调匀橡胶圈，消除扭曲翻转现象。
        5）承插口涂刷植物油
        承插口润滑可以用肥皂水，也可以涂刷植物油，但必须是对橡胶圈无腐蚀性的，重点刷胶圈部分，过少起不到润滑作用，过多不仅浪费，还会造成承口底部缝内积油，打密封胶时清理困难。
        6）安装就位
        管道应是按照承口在上游，插口在下游的方向进行安装布置，根据管道安装方向顺序，如果按照逆水流方向安装，承口在后，插口在前，吊装时应将承口端略高，插口略低，形成一个顺水流方向的小坡度，对好口后，用张拉设备将管道固定好，吊车缓缓将管子吊离地面，以减少摩擦阻力，张拉人员在指挥人员以及看胶圈人员的指挥下开始进行张拉，将管子慢慢的对接就位，如果顺水流方向安装，应将承口方向略高，插口方向略低，按照这样的方法安装，借助管子自身重力，张拉时省力。

        PCCP管道对接拉具示意图

        7）管道接头打压
        管道接头打压应与安装同步进行，根据安装总结的经验就是先试压再打压，避免由于接头检验不合格而造成拔管返工。管道安装就位后，先不能拆卸张拉设备及吊装钢丝绳，要先进行试压，因为安装时胶圈有时扭曲导致漏水，如果用吊车缓缓上下活动几下，使胶圈复位后，密封效果一样良好，先试压就是提前快速检查胶圈是否密封良好，如果试压稳定，即认为安装合格，再拆除张拉设备和钢丝绳，拆除的同时再重新按要求打压，避免由于局部小扭曲认为是胶圈被挤压损坏漏水，避免拔管返工。打压时用专用套筒扳手拧下打压孔内的密封螺栓，将打压机的接头拧至打压孔内，拧至微用力拧不动为止。然后将压力升至试压压力，恒压保持5分钟，接缝处无渗水、漏水现象，则该接头密封符合要求，否则胶圈已被挤坏，需要将管道拔出重新进行安装及接头打压。
        8）焊接阴极保护铜缆
        一般用氩弧焊焊接两钢板之间的联系铜缆，焊接一定要牢固，防止接头抹缝时碰掉铜缆。
        9）管道接头防腐
        安装合格的管道外部接缝要用一定比例的水泥砂浆，采用带状包裹扎紧固定，内穿铁丝，通过拉动铁丝达到内部砂浆密实。内缝填实采用聚硫密封胶，用胶枪把胶打入缝内，表面刮刀找平。打胶前应先清除管道接缝内的灰尘、污物、积水、油渍等，确保接触面清洁干燥，在缝两侧贴好胶带，按要求填充。接头防腐无论是外缝还是内缝都要及早进行，外缝抹完后可及早进行管道回填，而内缝更要随管道安装随时进行，管道过长再打胶，一是在管内长距离运输密封胶不方便，二是距离太长管内漆黑，不易施工。
        四、管道回填验收阶段
        管道安装验收合格后，不能长期暴露，必须及时回填，主要控制要求是管材两侧要对称进行回填，高差不能超过30cm。回填土不得含有机物、冻土、砖石等硬物，以免损伤管材及接口，管道顶部回填时，应根据回填机械的规格自重确定最小厚度，是否能直接上土回填，回填土压实度要达到设计要求指标，保证管道安全稳定。
        五、结论和体会
        PCCP管安装工艺比较复杂，安装所需人员设备较多，施工涉及多个工序的穿插衔接，需要生产供货、施工安装等部门之间密切沟通协调，这就需要在施工过程中加强组织管理，科学计划，合理调度，使管道安装做到按部就班，有条不紊，避免出现无管时等管安装、有管时不能安装，真正做到不等料，不窝工，确保各工序施工顺畅。做到以质量为前提，以安全为保证、以进度为目标，积极做好工程各项施工工作，使工程施工又好又快的开展。
        总之，全面规划管道安装程序，计划管道安装过程，是保证管道安装质量、进度的前提，通过以上本人在施工实践中技术总结，得出一些肤浅认识，为以后的工程施工提供参考依据。



        参考文献：
        [1]图解管道安装操作技术．中国电力出版社．2005．01
        [2]最新管道安装与维护手册．化学工业出版社．2011．04
        [3]管道安装施工技术．化学工业出版社．2007．07
        [4]管道安装技术．化学工业出版社．2007．09