关于大口径PCCP管在浙江省的首次使用

作者：绍兴市水务集团公司宋六陵净水厂　　 严建林

　　摘要：介绍了大口径PCCP管在绍兴市小舜江输水工程中的应用情况，结合绍兴特殊的地质条件介绍了工程施工过程中的情况，并总结了相关的安装、管基处理等工程管理、施工经验。
　　关键字：大口径PCCP管、安装、软土地基、特殊处理

一、 绍兴小舜江工程概况

　 小舜江工程是省、市的重点工程，是绍兴市人民十分关注的利民工程。工程由汤浦水库、输水遂洞、净水厂和供水管网四部分组成。供水管网工程是其中的重要组成部分，该工程包括:⑴ 净水厂至绍兴市区与绍兴县输水管道分叉点的输水管道，管径分别为DN2400和DN2000全长约7.2公里的双PCCP管的敷设工程；⑵绍兴市区输水管道，全长约4.6公里的管径为DN1200的双HOBAS管敷设工程。

二、 PCCP管简介

　　PCCP（Prestressed Concrete Cylinder Pipe ）管是砼管芯中间夹有一层1.5mm左右的薄钢筒，然后在环向施加一层或二层预应力钢丝。它既具有钢筋砼管的耐腐蚀能力强和不污染水质的特点，又具有钢管的强度高、抗渗能力强等优良性能，是世界上公认的最有效的非金属压力管材。但自重大、安装施工需要大型机械设备并且有严格的回填、地基要求；而且缺少配件。它有内忖式和埋置式两种类型。本工程管道采用埋置式、双胶圈承插柔性接口。该管道安装完成后只须在管体内对接口进行试压检验接口的密封性而无须对管道全线进行灌水试压，这就大大减轻了工作强度并且也节约了不少成本。PCCP管还有一个优点就是无须对管子进行专门的内外防腐处理。

三、 PCCP管在本工程施工过程中的经验

　　本工程采用了DN2400、DN2000两种口径PCCP管，单线全长共计7.2公里。该工程自进场施工至交工验收共历时一十二个月。工程工期比预期的缩短了六个月之久，工程质量经绍兴市质量监督部门不定期抽检至工程完工后被评为优良工程。鉴于绍兴特有的地质状况和工程工期紧张的现状，本工程在管理和施工过程中业主、监理、施工方齐心协作发挥各自的优势合作无间，在管理过程中我觉得有不少经验和体会值得与大家分享。
1、PCCP管的安装方法
1.1 沟槽开挖
　　由于本工程管线通过地基大部分为软土地基，并且为并列双管敷设。根据实际情况不允许两根管子同时施工，必须先敷设好一根管子稳定一段时间后才允许对第二根管子进行施工。故挖沟槽时必须保证不影响第二根管线的施工或影响已敷设好的一根管线。沟槽开挖采用10—8m 30#槽钢钢板桩入土比为1：1围护直沟槽，上部支撑为30#槽钢边撑ø200圆松木水平撑档，用机械挖土至设计标高以上200—300mm原土地基时，用人工修整以减少对原土地基的扰动而使地基承载力下降 。另在土方挖掘前在施工范围边缘挖400*500*30排水明沟，以降低土壤的含水量及切断雨季地面水的流入。并在两根管子接头处适当挖深基础以备接头时有足够的空隙及以后接头时灌浆保护。
1.2 管道定位
　　吊车就位后，量出需安装的沟槽长度同时拆除中间水平支撑档，清除管内、外浮土、杂物，并对PCCP管管体及承插口再次检查，用吊机吊装入槽。承口指向来水方向，先稳管、予压基础，测量沉降量初始值，再吊起修正基础，再次吊入将管子稳定住，但不能卸吊索。管子接口时还需反复吊起放下以使承插口顺利插入
1.3 管道接口、安装
　　管子吊装就位后，对准安装口设拉紧横档，内拉链杆接连法，同时用洗洁精清洗插口圈的胶圈凹槽及前一根已安装好管子的承口、并润滑承插口，经洗洁精浸泡的胶圈经拉伸后套入插口凹槽，并马上在胶圈与插口圈之间插入螺丝刀绕整个接头的正、反方向各转一圈，另一根胶圈同样做；这样可防止胶圈安装不到位而产生扭曲现象，使胶圈均匀地套在插口上，有助于密封。然后缓慢对口，拉动管内手拉葫芦同时用吊机使管子上、下、左、右微微晃动使管子承插口顺利合拢，至内部间隙达到控制后测量轴线标高，至符合设计要求后才允许撤去吊机及管内拉紧葫芦。
1.4 回填
　　管子安装就位后，需及时进行回填覆土，对安装管子今行定位，以防安装下一根管子时对它造成扰动，同时回填土必须满足要求；管底回填土在安装管子前必须完成，保证管沟内无水、无石块，按每层约200mm用平板震动机压实，保证密实度不小于90%，对两侧及顶部选择含水量相对小的土壤回填，密实度保证在75%以上。由于管子通过大部分地方为软土地基，地基承载力不能满足要求，故需进行特殊处理；我们采用换土垫层来提高地基承载力，采用碎石：砂=2：1的比例进行混合后回填夯实至官子中心线以上。另外在接头处流出一定空间以备稳定沉降（一般经过24小时）后进行接头灌浆密封。
1.5、接头灌浆及借转角
　　每个接头经过2-3次试压合格后（安装时试压、经过一天24小时沉降稳定后试压、质检部门抽检），可以进行为保护接头而要求的接头灌浆，我们采用市售的三夹板（裁成约20cm宽）围住接头后用铁丝固定作模，把缺口流在顶部作为灌浆口，固定三夹板前先在接头周围穿一铁丝，取灰砂比为1：3加水搅拌成能自由流动的砂浆，从模的口子上让其自由流下，同时扯动穿好的铁丝使其均匀分布。本工程除了推力支墩的大转角外，还有很多小于5°的转角，考虑到可以利用PCCP管双胶圈的优点，控制接头间隙来借转角度如下表；可以把小于5°的转角分解到每个接头处进行消化（如表1所示）。

表1　 接头间隙和转角限制

1.6、止推及各工作面会合时处理
　　由于PCCP管连接是柔性连接，靠两根胶圈止水，故不能满足管道阀门关闭时所产生的轴向荷载受力要求，所以首先在管子转角处制作钢筋混凝土推力支墩防止接头脱开、移位，另外在管道穿越阀门井壁处设置了止推环，井壁外侧采用毛石混凝土回填，利用推力支墩、井壁抵抗各种工况下的管道轴向推力。在两个工作面会合时，我们一般选择有泄水或放气阀的地点作为两个工作面的分界也是两个工作面的会合点。我们采用在钢管两头分别焊上与PCCP管相同的承口和插口，相当于用钢管制作一任意长度的‘PCCP’管来调节会合时的间距，同时在钢管处制作DN300泄水三通或DN200放气三通以及DN800的人孔。

2、不同地质条件的特殊处理；

　　鉴于绍兴地区特殊的地质条件及外部因素，本工程对某些地段的PCCP管敷设作了特殊处理：
　　a、大部分管子通过的地质状况不符合敷设如此大自重的管子，地基承载力小于管子的自重，更不用说加上满管子的水了。在此问题处理上一开始我们走了弯路，开始准备沿线用有规律地打碎石灌注桩来增加地基承载力。后来经过激烈的争论并邀请专家对次问题进行论证，形成一致意见认为对 回填土进行换土且基础挖至原状土可以解决地基承载力问题。经试验得出：在基槽原状土上铺上土工格栅，上面回填40cm厚砂石混合料（砂：碎石=1：2），管身部分回填碎石至半肋。通过以上措施有效地控制了管道沉降，加强了管道的整体稳定性。
　　b、因每座管桥有4—6根灌注桩承载，相当于硬基基础，沉降量几乎为零，而与之相连接的PCCP管有一定的沉降量，在此沉降突变处，我们采取了一些措施：加长管桥水平钢管段的长度以适应不均匀沉降；在管桥水平钢管段做大小、承载力不等的支墩，以使沉降突变转化为沉降缓慢变化来使管桥的钢性接口和PCCP管的柔性接口互相顺利连接。

3、管内卫生情况的重要性

　　管内卫生情况是关系到通水一次成功关键因素，本工程通过的自来水是关系到全绍兴30万人民的生活问题，因为本管子工程完工后不再进行满管通水冲洗而仅进行通水消毒工作，所以如果管子内残留有污染物的话，这些污染物很有可能流到千家万户，这是非常严重的后果，对本省重点工程是绝对不允许出现的。我们首先要求施工单位认真做好管内的卫生工作，要求他们比在家里做卫生还要认真，用拖把仔细沿着管壁顺着管子一路拖下去，并且把绞下来的脏水用桶盛着并从人孔拿出倒掉。绝对不允许在管子内流一点脏物、脏水。作为业主会同监理工程师、质检部门人员多次进入管子里面对管内卫生情况作全面的检查，业主领导亲自进入管子对全线管内的卫生情况进行检查。由于管内没有光线在管内仅靠手电微弱的光线根本无法看清管内卫生是否做好，我们就用手沿着管壁摸，以手上没有沾上污物或脏水为符合卫生要求。在管内检查卫生的同时我们也对管子接口管内灌浆及接口间隙作了一次全面的检查，一举两得。由于通水日期日益逼近，业主和监理工程师几天的沿管子走动及对施工方的监督终于符合要求，达到可以通水的条件。由此本工程通水一次成功并且通水消毒持续时间不长，由此说明管内卫生对通水一次成功所起的重要作用。

四、结合PCCP管在绍兴的应用谈谈PCCP管在国内的应用前景

　　美国近几年每年排23万多公里管道，其中47.7为球墨铸铁管，38.7%为PVC，12.5%为水泥管、PCCP管。基本上小口径以PVC为主，中型以球管为主，大口径以PCCP为主。日本新排管道一般用球管，支管主要用PVC，其中东京经改造，球管已占90%，80%的支管为不锈钢管。瑞典新排管道最多为PEH，其次为PVE。台北市自来水公司1996年底共3412KM，其中球管为84.82%，PVC14.21%，PCCP0.86%，R.C 0.1%。 本工程自通水至今已约一年半时间了，使用情况很稳定，基本没有再产生沉降，并且根据用户反映现在的水质明显比以前要好得多了。根据绍兴市的成功应用经验，说明PCCP管不仅能在好的地质条件下顺利落户而且在绍兴这种复杂、承载力明显不够的地质条件下也能顺利安装并使用良好，同时对水质也有明显的提高。因此PCCP管在我国的应用前景是乐观的。

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