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摘要： 本文针对南水北调保沧干渠工程（保定段）第三标段PCCP管道安装在砂性地质条件下的施工技术进行了详细阐述，对施工中的关键部位和重点环节进行了分析和介绍，对以后类似施工具有较好的参考意义。
关键词：开挖；内工装；对接、打压；低温施工
中图分类号： TU74 文献标识码： A
前言
河北省南水北调配套工程保沧干渠工程（保定段）全长135.545km，其中，主干线长82.995km，南干线长9.146km,北干线长43.386km，担负着向保定市所辖6个县（市）的7个供水目标的供水任务；管道工作内压0.6-0.8MPa。
1工程概况
南水北调配套工程保沧干渠（保定段）第三标段为管线工程，管线主体采用双排预应力钢桶混凝土管，即PCCP管道，双排管净距1.185m，本标段设计标准管为5m，内径DN2200mm，壁厚167.5mm，单节管重约20吨，转点采用PCCP管件，在穿越道路、高速公路和铁路时，采用SP钢管，沿管线布置检修井、排气阀井和泄水井。
本标段地质情况：管道基礎大部分置于Ⅲ单元砂性土中，稳定性差，不易形成边坡。
2土方开挖
在最初开挖施工中，按设计图纸采用开弧法施工，以保证基础有良好的承载力，但该标段砂性土质，难以形成开弧断面，并且砂土内水分极易蒸发，导致开挖好的土弧短时间内坍塌散落，无法满足基础承载力要求；后经设计勘测和论证后，决定采用填弧法施工，管底基础换填20cm厚中粗砂，经压实后进行管道安装，管沟开挖边坡不得陡于1:1.75，以保证管道安装时的人身安全。
3管道安装
3.1安装设备的选择
选择合理的安装设备既能保证管道安装质量又能取得良好的经济效益，可供选择的设备有：1龙门架起重设备；2汽车起重机；3移动式履带吊。龙门架起重设备使用费用低，但由于砂性基础承载力低，轨道易发生不均匀沉降，导致龙门架移动时重心偏移，有倒塌的危险，而且本标段管线拐点较多，横跨管线的高低压线路多，龙门架经过这些地方必须进行拆除，运过后再重新组装，生产效率低，不能满足安装进度，并且还要配备汽车起重机与之配合，经济效益差、利润低。选择汽车起重机安装必须将吊车支在施工道路区，根据本工程管道吊装距离、管道重量及吊车距管沟边坡安全距离要求，经计算需要100t吊车，但每次安装只能安6根管（左右两侧各3根），因此必须经常移动吊车，移动一次费时颇长，安装速度受到极大限制；移动式履带吊能够连续进行安装，安装速度快、使用费用低廉，性价比高。经过综合比较分析，最后采用100t移动式履带吊作为主要安装设备。
安装设备内工装为自制，前后固定横梁采用工字钢相扣焊接制作而成，其中一根横梁两端头焊接20mm钢板作为固定插板，横梁两端靠近管壁部位焊接两个吊耳，配备两套钢丝绳及手拉葫芦作为管道安装对接设施。
3.2安装程序
3.2.1PCCP管现场卸车及存放
PCCP管道按排管图分不同型号、规格及埋深要求，分别在施工道路旁平整摆放，严禁斜放、管沟边堆放，防止管道意外滚动伤人，禁止叠层存放，用100t履带吊卸车，采用高强纤维吊带兜身起吊，管道平放时在距管道端头1/10处垫放沙袋，以方便起吊；在气候炎热干燥时还要加强管道洒水养护，防止管道内壁有环裂发生。
3.2.2管道和胶圈进场验收
对进场的PCCP管道和密封胶圈，严格按设计要求和产品检验方法进行验收，必须附有产品合格证和监造监理准予出厂的签章，并对管体外观质量逐根进行检测，包括管口椭圆度、管内壁纵向和环向裂缝，以及环氧煤沥青防腐层厚度和拉拔力，认真做好检测记录，由现场土建监理、施工单位技术负责人共同签字确认后，方能卸管。
3.2.3管道安装起吊
管道安装伊始，用履带吊将第一根管子吊到建基面上，然后由测量人员将起始安装位置、高程进行施测，将管子按施测位置找平找正，再继续将准备吊装的管子吊运到基面上，缓慢移动吊杆使对接管道至已安装管道接口50cm处，管道两侧的安装人员持1m长、10*10cm方木垫放在管道接口部位，防止吊杆移动过快导致管道承插口发生碰撞，待管道平稳后继续安装。
3.2.4清洁管道接头
将管道承插口对准后，安装人员要将承口内壁和插口外壁的脏物清除干净，彻底清扫管内的杂物和尘土，特别是承口内和插口外壁的毛刺一定要用砂纸打磨平整，使工作面光滑无凸起异物，防止在管道对接拉动中将胶圈割破，然后将管道的承口、插口涂刷植物油。
3.2.5密封胶圈安装
胶圈安装质量的优劣，直接影响到管道打压是否合格，是管道安装过程中重要的环节之一。安装时现将胶圈表面粘附的尘土、油污等擦洗干净，然后用植物油润滑胶圈，再将胶圈放入插口内槽，在胶圈下插入光滑的钢棒，沿管道插口周边顺时针和逆时针各转一圈来调整胶圈的松紧度，要保证胶圈顺直无扭曲，若发现胶圈扭曲变形或者材质发生变化，应立即退出，重新更换胶圈安装。
3.2.6PCCP管道对接安装
管道吊起平稳后，调整吊臂高度使待安装的管道插口略低于承口，便于对接时插口容易进入承口，然后现场指挥人员移动吊杆使对接管道承插口相距15cm左右，人工推扶管身缓慢移动靠近，防止管身晃动幅度过大造成碰撞，慢慢的移动吊臂使承口与插口相接触，静止后，由测量人员精确调整高程和轴线，使承口进入插口2-3cm，然后采用内工装设备进行安装。内工装设备一端工字钢插板固定在已安装管道上游管道接缝内，另一端工字钢横担在对接管道下游管口外壁，管道内左右两侧用两个10t手动葫芦与工字钢相连接，操作人员缓慢、均匀的拉筋手动葫芦，使管道均匀受力，拉动管道向承口内移动，在移动过程中，指挥人员要随时调整管道起吊高度，但是摆动幅度不许超过0.5度，即4cm，幅度过大容易造成承插口变形；在对接时，人站在接口处，观察承插口的缝隙是够均匀，如缝隙均匀，说明承、插口对正，可以继续拉动手动葫芦，管道在进入过程中，仔细观察胶圈是否有挤出现象，并用直尺及限位块及时校核环向缝隙是否均匀，随时进行调整，环向缝隙控制在15mm~25mm。管道轴线采用调整左右两个手拉葫芦的拉动频率进行控制，保证轴线偏差控制在±2cm，安装高程通过吊臂的上、下起落进行调整，高程控制在±2cm，考虑到管道基础沉陷，为防止安装高程超出允许误差，安装时要求实际安装高程均略高于设计高程。
轴线、高程符合设计要求后，管底两侧掖角部位采用中粗砂人工回填，木夯夯实，严禁在建基面上挖掘已回填密实的中粗砂垫层填筑掖角部位。最后缓慢放松吊带，使管道完全接触在基面上，再重新复核轴线和高程，符合要求后抽出吊带，再用专用加压泵对管道接头打压。
每节管道安装完毕后，采用钢制测隙规检查密封胶圈是否仍在插口环的凹槽内，检查安装间隙是否符合规定要求，若橡胶圈位移或接口安装间隙不符合规定，要拆除重新安装，经检验合格后，才能将吊具移开。拆除后的胶圈严禁使用，重新更换后进行安装。
3.2.7管道接头打压
PCCP管道接头打压采用专用打压泵。接头打压分阶段进行，首先升压至0.2MPa，检查接口，不渗不漏为合格，然后继续升压至管道工作压力0.6 MPa，保持5分钟压力不下降即为合格。接头打压试验共进行3次，第一次是每节管道安装定位后及时进行，符合要求后安装下一节PCCP管道，第二次打压是每安装3节PCCP管道后，对先前安装的第一节管接口进行打压试验，以检查后续施工对该接口的影响，第三次打压是管顶以上50cm土方回填完成后进行接头水压试验。经过三次打压试验，有效保证了接头的密封性。
4管道接头灌浆封堵
对于普通直管段，管道接缝分为Ⅰ型和Ⅱ型，对于弯头、阀井、镇墩的上下游各2节管、借转管等管段接口处及地基变化、易产生不均匀沉陷的部位采用Ⅱ型，其余为I型。
4.1I型接缝采用外部水泥砂浆灌浆，内部填塞砂浆，且外部接缝砂浆保护层进行防腐。（1）外部接缝做法：在外部接口缝隙表面淋水，以确保缝隙表面湿润。在接头外侧裹一层宽度为250mm的针刺膜带布，作为灌浆接头的外模，事先将外模材料的两边折回后缝制成孔道，用铁条穿入后裹好、扎紧，只在最上面留出灌浆口。然后灌入水灰比为0.65的1:3水泥砂浆，水泥砂浆要有较好的流动性，以使其均匀、密实、无空隙，待砂浆灌满接头后，灌浆口上部用干硬砂浆填满抹光。待灌浆护带内的砂浆达到设计强度后，拆除模带，现场喷涂环氧煤沥青防腐层，至少喷涂两道，总干膜厚度600μm.
（2内部接缝做法：清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘，填塞1:2水泥砂浆，捣实抹平。
4.2Ⅱ型接缝按照图纸要求，在管道接头的外接缝填充闭孔塑料板加水泥砂浆抹带，内部接缝填筑双组份聚硫密封胶密封。
5低温环境下施工
当施工环境温度低于0℃时进行管道安装，还要采取必要的保温措施，特别是橡胶圈要装入密封不透水的塑料袋中，放入热水中完全浸泡，是胶圈升温，水温一般控制在30℃左右，然后将胶圈存放在保温桶中，随用随取，避免胶圈变硬脆化；施工时段要选择在一天气温较高时，一般是上午10点至下午4点，这样更有利于保证安装质量。
6结束语
砂性地质条件下管道安装，由开弧法变为填弧法，加大了施工难度，特别是对砂性土的回填密实度有更高的要求，尤其是管道中心120°以下掖角部位，必须回填密实，这对管道以后运行过程中是否产生沉降起着决定性作用，尤其要引起高度重视。
关键词：开挖；内工装；对接、打压；低温施工
中图分类号： TU74 文献标识码： A
前言
河北省南水北调配套工程保沧干渠工程（保定段）全长135.545km，其中，主干线长82.995km，南干线长9.146km,北干线长43.386km，担负着向保定市所辖6个县（市）的7个供水目标的供水任务；管道工作内压0.6-0.8MPa。
1工程概况
南水北调配套工程保沧干渠（保定段）第三标段为管线工程，管线主体采用双排预应力钢桶混凝土管，即PCCP管道，双排管净距1.185m，本标段设计标准管为5m，内径DN2200mm，壁厚167.5mm，单节管重约20吨，转点采用PCCP管件，在穿越道路、高速公路和铁路时，采用SP钢管，沿管线布置检修井、排气阀井和泄水井。
本标段地质情况：管道基礎大部分置于Ⅲ单元砂性土中，稳定性差，不易形成边坡。
2土方开挖
在最初开挖施工中，按设计图纸采用开弧法施工，以保证基础有良好的承载力，但该标段砂性土质，难以形成开弧断面，并且砂土内水分极易蒸发，导致开挖好的土弧短时间内坍塌散落，无法满足基础承载力要求；后经设计勘测和论证后，决定采用填弧法施工，管底基础换填20cm厚中粗砂，经压实后进行管道安装，管沟开挖边坡不得陡于1:1.75，以保证管道安装时的人身安全。
3管道安装
3.1安装设备的选择
选择合理的安装设备既能保证管道安装质量又能取得良好的经济效益，可供选择的设备有：1龙门架起重设备；2汽车起重机；3移动式履带吊。龙门架起重设备使用费用低，但由于砂性基础承载力低，轨道易发生不均匀沉降，导致龙门架移动时重心偏移，有倒塌的危险，而且本标段管线拐点较多，横跨管线的高低压线路多，龙门架经过这些地方必须进行拆除，运过后再重新组装，生产效率低，不能满足安装进度，并且还要配备汽车起重机与之配合，经济效益差、利润低。选择汽车起重机安装必须将吊车支在施工道路区，根据本工程管道吊装距离、管道重量及吊车距管沟边坡安全距离要求，经计算需要100t吊车，但每次安装只能安6根管（左右两侧各3根），因此必须经常移动吊车，移动一次费时颇长，安装速度受到极大限制；移动式履带吊能够连续进行安装，安装速度快、使用费用低廉，性价比高。经过综合比较分析，最后采用100t移动式履带吊作为主要安装设备。
安装设备内工装为自制，前后固定横梁采用工字钢相扣焊接制作而成，其中一根横梁两端头焊接20mm钢板作为固定插板，横梁两端靠近管壁部位焊接两个吊耳，配备两套钢丝绳及手拉葫芦作为管道安装对接设施。
3.2安装程序
3.2.1PCCP管现场卸车及存放
PCCP管道按排管图分不同型号、规格及埋深要求，分别在施工道路旁平整摆放，严禁斜放、管沟边堆放，防止管道意外滚动伤人，禁止叠层存放，用100t履带吊卸车，采用高强纤维吊带兜身起吊，管道平放时在距管道端头1/10处垫放沙袋，以方便起吊；在气候炎热干燥时还要加强管道洒水养护，防止管道内壁有环裂发生。
3.2.2管道和胶圈进场验收
对进场的PCCP管道和密封胶圈，严格按设计要求和产品检验方法进行验收，必须附有产品合格证和监造监理准予出厂的签章，并对管体外观质量逐根进行检测，包括管口椭圆度、管内壁纵向和环向裂缝，以及环氧煤沥青防腐层厚度和拉拔力，认真做好检测记录，由现场土建监理、施工单位技术负责人共同签字确认后，方能卸管。
3.2.3管道安装起吊
管道安装伊始，用履带吊将第一根管子吊到建基面上，然后由测量人员将起始安装位置、高程进行施测，将管子按施测位置找平找正，再继续将准备吊装的管子吊运到基面上，缓慢移动吊杆使对接管道至已安装管道接口50cm处，管道两侧的安装人员持1m长、10*10cm方木垫放在管道接口部位，防止吊杆移动过快导致管道承插口发生碰撞，待管道平稳后继续安装。
3.2.4清洁管道接头
将管道承插口对准后，安装人员要将承口内壁和插口外壁的脏物清除干净，彻底清扫管内的杂物和尘土，特别是承口内和插口外壁的毛刺一定要用砂纸打磨平整，使工作面光滑无凸起异物，防止在管道对接拉动中将胶圈割破，然后将管道的承口、插口涂刷植物油。
3.2.5密封胶圈安装
胶圈安装质量的优劣，直接影响到管道打压是否合格，是管道安装过程中重要的环节之一。安装时现将胶圈表面粘附的尘土、油污等擦洗干净，然后用植物油润滑胶圈，再将胶圈放入插口内槽，在胶圈下插入光滑的钢棒，沿管道插口周边顺时针和逆时针各转一圈来调整胶圈的松紧度，要保证胶圈顺直无扭曲，若发现胶圈扭曲变形或者材质发生变化，应立即退出，重新更换胶圈安装。
3.2.6PCCP管道对接安装
管道吊起平稳后，调整吊臂高度使待安装的管道插口略低于承口，便于对接时插口容易进入承口，然后现场指挥人员移动吊杆使对接管道承插口相距15cm左右，人工推扶管身缓慢移动靠近，防止管身晃动幅度过大造成碰撞，慢慢的移动吊臂使承口与插口相接触，静止后，由测量人员精确调整高程和轴线，使承口进入插口2-3cm，然后采用内工装设备进行安装。内工装设备一端工字钢插板固定在已安装管道上游管道接缝内，另一端工字钢横担在对接管道下游管口外壁，管道内左右两侧用两个10t手动葫芦与工字钢相连接，操作人员缓慢、均匀的拉筋手动葫芦，使管道均匀受力，拉动管道向承口内移动，在移动过程中，指挥人员要随时调整管道起吊高度，但是摆动幅度不许超过0.5度，即4cm，幅度过大容易造成承插口变形；在对接时，人站在接口处，观察承插口的缝隙是够均匀，如缝隙均匀，说明承、插口对正，可以继续拉动手动葫芦，管道在进入过程中，仔细观察胶圈是否有挤出现象，并用直尺及限位块及时校核环向缝隙是否均匀，随时进行调整，环向缝隙控制在15mm~25mm。管道轴线采用调整左右两个手拉葫芦的拉动频率进行控制，保证轴线偏差控制在±2cm，安装高程通过吊臂的上、下起落进行调整，高程控制在±2cm，考虑到管道基础沉陷，为防止安装高程超出允许误差，安装时要求实际安装高程均略高于设计高程。
轴线、高程符合设计要求后，管底两侧掖角部位采用中粗砂人工回填，木夯夯实，严禁在建基面上挖掘已回填密实的中粗砂垫层填筑掖角部位。最后缓慢放松吊带，使管道完全接触在基面上，再重新复核轴线和高程，符合要求后抽出吊带，再用专用加压泵对管道接头打压。
每节管道安装完毕后，采用钢制测隙规检查密封胶圈是否仍在插口环的凹槽内，检查安装间隙是否符合规定要求，若橡胶圈位移或接口安装间隙不符合规定，要拆除重新安装，经检验合格后，才能将吊具移开。拆除后的胶圈严禁使用，重新更换后进行安装。
3.2.7管道接头打压
PCCP管道接头打压采用专用打压泵。接头打压分阶段进行，首先升压至0.2MPa，检查接口，不渗不漏为合格，然后继续升压至管道工作压力0.6 MPa，保持5分钟压力不下降即为合格。接头打压试验共进行3次，第一次是每节管道安装定位后及时进行，符合要求后安装下一节PCCP管道，第二次打压是每安装3节PCCP管道后，对先前安装的第一节管接口进行打压试验，以检查后续施工对该接口的影响，第三次打压是管顶以上50cm土方回填完成后进行接头水压试验。经过三次打压试验，有效保证了接头的密封性。
4管道接头灌浆封堵
对于普通直管段，管道接缝分为Ⅰ型和Ⅱ型，对于弯头、阀井、镇墩的上下游各2节管、借转管等管段接口处及地基变化、易产生不均匀沉陷的部位采用Ⅱ型，其余为I型。
4.1I型接缝采用外部水泥砂浆灌浆，内部填塞砂浆，且外部接缝砂浆保护层进行防腐。（1）外部接缝做法：在外部接口缝隙表面淋水，以确保缝隙表面湿润。在接头外侧裹一层宽度为250mm的针刺膜带布，作为灌浆接头的外模，事先将外模材料的两边折回后缝制成孔道，用铁条穿入后裹好、扎紧，只在最上面留出灌浆口。然后灌入水灰比为0.65的1:3水泥砂浆，水泥砂浆要有较好的流动性，以使其均匀、密实、无空隙，待砂浆灌满接头后，灌浆口上部用干硬砂浆填满抹光。待灌浆护带内的砂浆达到设计强度后，拆除模带，现场喷涂环氧煤沥青防腐层，至少喷涂两道，总干膜厚度600μm.
（2内部接缝做法：清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘，填塞1:2水泥砂浆，捣实抹平。
4.2Ⅱ型接缝按照图纸要求，在管道接头的外接缝填充闭孔塑料板加水泥砂浆抹带，内部接缝填筑双组份聚硫密封胶密封。
5低温环境下施工
当施工环境温度低于0℃时进行管道安装，还要采取必要的保温措施，特别是橡胶圈要装入密封不透水的塑料袋中，放入热水中完全浸泡，是胶圈升温，水温一般控制在30℃左右，然后将胶圈存放在保温桶中，随用随取，避免胶圈变硬脆化；施工时段要选择在一天气温较高时，一般是上午10点至下午4点，这样更有利于保证安装质量。
6结束语
砂性地质条件下管道安装，由开弧法变为填弧法，加大了施工难度，特别是对砂性土的回填密实度有更高的要求，尤其是管道中心120°以下掖角部位，必须回填密实，这对管道以后运行过程中是否产生沉降起着决定性作用，尤其要引起高度重视。