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摘要：本文首先对PCCP管道发展历史及特性进行叙述，结合有关实例，介绍PCCP管道安装施工工艺，其中包括沟槽开挖、管道运输装卸、管道安装、沟槽回填和管道水压试验等部分，其中重点分析了大管径PCCP管道内拉法安装施工技术，为其他大口径PCCP管道施工提供技术方面的借鉴。
关键词：大管径；PCCP管道；内拉法；施工技术
前言：PCCP管道一般指的是预应力钢筒混凝土管，将预应力钢丝环形缠绕在带有钢筒的高强度混凝土管芯上，在其表层喷上密封性较强的水泥砂浆保护层，形成PCCP输水管道，管道材质主要包括钢板、钢丝和混凝土，属于一种复合管材，钢材的抗拉易封性和混凝土的抗压耐腐蚀性相结合，保证输水管道的整体性能，目前PCCP管道主要应用于大型输水工程、供配水官网和市政管网系统中，并取得较好的使用效果。预应力钢筒混凝土管有着70多年的生产使用历史，其中美国的生产使用率最高，至今所使用的最大PCCP管径为7600mm，由于预应力钢筒混凝土管所能承受的内外压较高，接头密封性较强，施工过程简单易操作，在当今工程界被广泛认可。本文以某输水工程某标段为例，对大口径PCCP管道安装施工工艺进行研究，着重介绍内拉法施工安装工艺。
1沟槽开挖
沟槽开挖施工需要保持分层开挖，及时排水的原则，保证在干地上进行施工，开挖结束之后需对地基承载力进行试验，保证其满足施工需求，具体施工流程体现在这样几个方面：
降排水
首先需要结合地基地质实际情况选择合适的排水方案，针对渗透系数大于0.1cm/s的砂卵石地层，或者地下水较为丰富的区域，可以采用基层排水方案；针对渗透系数在1.2×10-5cm/s——6.0×10-5cm/s的淤泥黏土地层，可以在地基两边设置排水沟，每间隔一定距离设置集水坑进行排水；针对渗透系数在4.6×10-3cm/s——9.3×10-3cm/s的地层，可以根据实际情况外开降水井进行降水，如不能满足降水条件，可以利用多种排水方式相结合的施工工艺进行排水[1]。在保证地下水位至管底高程0.5m以下的时候，才能进行下一步施工，需要注意的是。降排水施工在整个管道安装流程中随时进行，在回填完成之后结束。
沟槽开挖
结合施工控制网坐标和高程控制点，对沟槽中心线和高程进行放样，根据设计断面进行沟槽开挖，一般情况下，土方开挖分为5层，第一层为表土开挖，采用推土机等机械设备将开挖土层运输到施工区域最边缘区进行存放。第二层为主沟槽土，施工机械设备性能决定开挖高度，在开挖沟槽土之后，需要利用推土机将土方运输到堆放区，放置到表土层堆放区内侧。第三层仍为沟槽土开挖，开挖高度保持在管底高程20cm以上，所开挖土层按照上述操作运输到堆土区进行存放[2]。第四层为排水沟开挖，主要作用为降排水，保持地下水位高度。第五层为管底保护土，根据设计高程进行开挖。
处理不良地基
在地基面开挖完成之后，需要对地基承载力进行试验，保证其符合施工需求，如果地基承载力不满足设计要求，需要根据实际情况对地基进行挤密或者换填，主要施工技术包括换填砂垫层基础，换填级配碎石加砂垫层基础，换填级配碎石加土工格栅加砂垫层基础等。需要注意的是，安装速度和施工环境决定各层之间开挖距离。
2管道安装前准备工作
在进行管道安装之前，需要进行管道运输、装卸和现场检查。管道运输设备无特殊要求，一般利用大型拖车运输即可，在对PCCP管道进行装卸的时候，需要根据管道管径、管重、沟槽开挖高程、环境情况和施工设计需求来进行选择，一般可以利用履带式起重机进行装卸，在需要跨越障碍物或者沟槽深度较深的情况下，可以采用有轨龙门进行装卸，目前在使用龙门架吊装就位法和吊车直接吊装就位法等安装工艺时，可以根据施工现场情况进行工艺优化，以节省成本，减少对管道外壁的损伤，提升安装效率和精度，对于龙门架吊装就位法来说，需要在沟槽及面上铺设钢轨，利用钢丝绳和导联将PCCP管道吊至于台车上，吊装过程中需要注意管道位置，防止管道由于磕碰出现损伤情况，如果施工位置处于下坡，需要利用卷扬机来对台车速度进行控制，锁轨器限制钢轨与车轨，防止台车倾覆，台车至指定位置后，利用垫板将管道进行安装就位，这种方案简单易操作，但是需要进行铁轨铺设，成本较高，对地基干燥程度需求较高，适用于大口径长距离的管道安装施工；对于吊车吊装就位法来说，需要利用履带吊车位于沟槽边，利用专用吊带或钢丝绳将管道放置于沟槽中，利用拉杆将吊装管道与已装管道相互连接，放置于两侧的手板葫芦收力，确保管道处于指定安装位置，由于这种吊装方法需要保证吊车位于沟槽边，对地基的稳定度与平整度有着较高要求，整体施工效率较高，但吊装风险较大[3]。在进行管道安装之前需要对其进行质量检查，主要包括生产质量和外观质量等方面，施工人员需要对管道生产日期、工作压力和安装位置等图示说明进行检查，保证管道类型与所需安装类型保持一致，工作人员还需检查管道外观质量，主要对管芯混凝土裂缝情况、空鼓情况、垂直度和椭圆度进行检查，以此保证需要对接的两节管道之间满足安装及密封要求。
3管道安装施工工艺
在进行管道安装之前，除了需要对其生产质量和外观质量进行检查，还需要进行橡胶密封圈验收，橡胶密封圈材质需要符合PCCP管材制造技术要求，不能受到长期挤压，以免影响密封质量，对橡胶密封圈进行外观质量检查，保证其表面不能出现割裂、气孔、破损、裂缝、扭曲和杂志等缺陷，在满足质量要求之后才能进行下一步操作[4]。
3.1铺设粗砂垫层
保证地基承载力符合设计要求之后，需在基坑中铺设30cm厚度粗砂，粗砂粒径保持在2cm以下，夯实处理完成后，结合设计高程，将垫层手动下挖15cm，挖出的填料堆放于两侧并进行夯实处理，形成一定高度的弧度。在对基础处理完成之后，需要对第一节管道进行安装，根据实际要求，需要保证管道管中心高程和中心轴线保持小于30mm误差，但是为了保证后续管道安装的精准性，避免更大误差的出现，一般要求首次管道安装高程与轴线偏差保持在10mm以内[5]。在对管道中心线进行确定的过程中，可以利用角铁来进行，标出位于管道内壁上角铁的位置，将水平尺放在角尺上，利用铅锤确定垂直角度，等到铅锤稳定之后，所示直线就是管道中心线，如果要改变管道中心线，需要在保证管道中心线精准的情况下，使经纬仪十字丝与管道中心线保持一致。若要对管道高程进行调整，需要利用吊车臂杆将管道调整到所需高程，并用水准仪进行观测，调整过程中需要对其之间的间隙进行检查，保证间隙均匀。
3.2后续管道安装
为保证后续管道的顺利安装，需要在两根管道之间的管缝处开挖工作坑，工作坑长度与两管道外径保持一致，开挖工作坑的土方推挤于两侧，形成填弧区。利用起重机吊臂将管道插口与已安装管道承口缓慢接触，管道插口与承口保持水平，管道间隙保持一致，在管道插口与承口距离为20cm左右的时候，为了防止两管道出现相互碰撞而损坏的情况，可以采用方木垫于两管道中间，方便下一步的管道安装[6]。在进行管道安装前，需要将管道承口内部的杂物与插口外部泥土清洗干净，保证管道内部无杂物与尘土，这样形成的管道工作面较为平滑，能够提高安装效率与质量。管道承口与插口清理完成后，将符合安装质量的胶圈安装到插口圈槽中，在管道承口与插口上涂刷植物类润滑油，严禁涂刷石油类润滑油，涂刷过程中避免泥土等落到以润滑的胶圈上，影响安装效果。将胶圈均匀置于管道插口端凹槽中，保证胶圈无扭曲现象，开始下一步的管道安装，一般情况下，在管径大于1.8m的情况下，可以采用内拉法进行施工，具体施工工艺体现在以下几个方面：
3.2.1管道就位
传统内拉法主要依靠手动倒链进行施工，这样的人工安装工艺整体效率较低，水平与竖直误差的测量与调整难以控制，影响整体效果，在整个安装作业中，人工安装所占用时间较多，基于以上人工内拉法安装的缺点，现在一般采用机械内拉法来进行管道施工，以此来克服人工施工缺陷。采用履带式起重机将PCCP管道承口与插口相对接，两者保持平衡一致，采用两台10t手拉葫芦将吊装的管道插口稳定精准的放入已安装管道的承口当中，吊装放置的过程中需要注意，需要在两管道之间加入垫块，避免由于操作不当或者吊装速度过快，使两根管道发生碰撞，从而造成损伤[7]。对于PCCP管道内拉法施工来讲。在管道就位完成之后，使管道与基坑垫层保持较劲的接触距离，前横梁侧提高，高压油泵带动前卡式油压千斤顶进行工作，通过安装完成管道与基坑沙垫层产生的摩擦力拉动管道移动，在产生拉动的过程中，施工人员需要对管道承口处密封橡胶圈的实际状态进行密切观察，在发现密封橡胶圈出现松动或者有泥土污染的情况下，需要暂时停止拉动，对密封橡胶圈进行处理，以免影响后续安装质量，同时履带式起重机吊机需要进行局部调整，防止密封橡胶圈受到局部挤压出现松动现象，另外，施工人员也需要随时注意高压油泵的油表，对油压力进行控制，如果出现油压力过大的情况，则表示安装过程出现卡顿问题，需要对轴线和管道承口接触情况进行细致检查，不可强制拉动，否则会造成施工事故的出现，一般情况下，施工油压需要保持在10MPa和15MPa之间[8]。
3.2.2轴线检查和高程控制
在管道完成就位之后，需要对轴线和高程进行检查，在上文中说过，一般要求在水平方向小于30mm的误差，但是为保证实际施工的顺利进行，需要保证水平及竖直方向的误差保持在10mm左右，除了对轴线与高程进行控制之后，还需要对设计接头偏转与安装偏差进行控制，根据设计要求，单个接头处的总偏差需要小于0.30。
3.2.3打压试验
在完成轴线、高程和接头检查之后，需要对PCCP管道接头进行打压试验，一般情况下采用手动打压泵进行试验，根据工程设计要求，设计压力需要保持在1.0MPa，试验压力需要保持为1.2MPa，在打压到试验压力之后，需保持5分钟，在压力没有明显变化之后，才能视为合格，具体接头打压试验流程为：使用打压泵在PCCP管道接头处下部打压孔压水，在接头上部打压压孔排气，排气完成后在两个打压孔处安装标准合格的压力表进行测试，保持5分钟压力无明显变化视为合格。一般情况下，PCCP管道接头压力试验需要保持三次，第一次打压试验在管道安装完成之后立即进行，在压力合格之后，需要进行下一节管道安装，在某节管道之后又完成两节管道安装，需要对此管道进行第二次打压试验，回填完成之后，进行第三次打压试验。如果打压试验不合格，需要对已安装完成的PCCP管道进行拔管，拔管操作步骤为：利用履带式起重机将管道起吊，起吊过程中需持续观察管道外缝，防止出现管道挤压变形的情况发生，根据实际情况，可以在两节管道中间填塞木块来防止管道接口损坏，在拔除管道之后，需对管道接口处的橡胶密封圈和承插口椭圆度进行重新检查，在保证橡胶密封圈没有受到严重挤压或者管道承插口椭圆度没有明显变化的情况下，才能进行管道重新安装，如损坏需要重新更换。管道接头打压合格之后，需要及时清洗管道两边的填沙，并进行压实处理，防止回填过程中管道产生位移，或者管道底部受力情况受到改变[9]。
3.2.4接头处理
为保证管道承插口钢铁部件不受到外部环境的影响受到侵蚀，需要使PCCP管道完全处于碱性环境中，需要在第二次接头打压试验完成之后，对接头外侧进行接缝灌浆。在接头外侧包裹一层厚度为2cm、宽度为260mm的闭孔泡沫板为包带，作为灌浆接头处的外模进行使用，包裹完成之后使用钢丝进行紧实处理，形成管缝砂浆净宽不小于200mm的空腔，并用张紧装置拉近钢丝绳，防止漏浆现象的出现。对于所使用的砂浆来说，需要保持其流动性，根据实际情况，加入适量膨胀剂，使其成为非收缩性砂浆，砂浆从管道一侧流入，在灌注砂浆过程中需要进行不断振捣，保证砂浆的紧密性。在第三次打压试验完成并验收合格之后，需要对管道内部接缝进行封堵处理，在处理之前需要保证管道内部清洁，且管道接缝处没有灰尘和异物。
4沟槽回填
由于管道各部位受力情况不同，在进行沟槽回填过程中，需要根据设计要求来对各区域填料和压实参数进行控制。在实际回填施工中，腋角区承重最大，需要在最大程度上保证此区域回填质量，以此来保证管道稳定性，一般情况下，管道腋角处可以采取埋弧法和填弧法进行回填，由于地质条件和管道形式的影响，通常采用填弧法进行施工。在第二次管道接头打压试验完成之后，需要进行管道腋角回填，回填材料为粒径小于20mm、含水率为6％左右的中粗砂，夯实装备为直径15cm的圆木，一般不采用大型机械压实设备，以免对管道造成损害。
5管道水压试验
管道水压试验能够对管道强度、管道接口质量和管道整体严密性进行检查，在PCCP管道施工完成之后验收之前，管道水压试验是必须进行的试验项目。根据《给水排水管道施工及验收规范》的要求，在管道工作压力不小于0.1MPa的时候，需要进行管道水压试验，具体试验步骤为：对1km的试验管道注满水，在小于工作压力的情况下进行充分浸泡，对于管径大于1000mm的PCCP管道来说，需要保持72h的静水压试验，静水压试验完成后，利用高压泵向管道中冲压。在完成1km管道水压试验之后，可以根据实际管道长度进行分段试验，每段距离不应超过10km，在10km管道水压试验完成之后，可尝试更远距离的管道水压试验，以此完成整个管道水压试验。
结束语：PCCP管道具有良好的应用性能，其接头密封性强、内外承压较大、施工操作较为方便，在实际施工过程中，可以根据情况采取内拉法进行安装，以此来提高施工效率与质量，推动输水工程的更快发展。
参考文献
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