劉潔
(山西省水利建筑工程局,太原030006)
張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣沁河干流上,水庫總?cè)莘e3.94億m3,是以城市生活和工業(yè)供水、農(nóng)村人畜飲水為主兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的大(2)型水庫樞紐工程。其中2號倒虹段設(shè)計安裝預應力鋼筒混凝土管道PCCP進行輸水,管線全長273m,分四個坡段,各坡段順水流方向與水平線夾角分別為 34.23°、0°、20.12°、31.62°,起始坡段較陡且最長,各坡段連接處設(shè)置鎮(zhèn)墩。此段施工順序安排為:先安裝水平段上游側(cè)34.23°斜坡段管道,從山腳下開始逆水流方向安裝,后進行水平段下游側(cè)兩斜坡段管道安裝,亦從山腳下開始順水流方向安裝,最后進行水平段安裝,由于此段施工道路影響,需分兩階段進行開挖、安裝、回填,以保證施工道路暢通。
在管道臨時存放場,按照管道制造商的產(chǎn)品圖紙和實物進行對照,測量其各部位公稱長度并逐根進行外觀檢查:檢查管材有無損壞現(xiàn)象;承插口有無碰損;橢圓度是否在允許范圍內(nèi);外保護層有無脫落;橡膠圈不得有氣孔、裂縫和接縫,冬季無凍硬現(xiàn)象等。
本標段管道及管件安裝主要采用DN1600和DN1400管道,單節(jié)管道長度為6 m,重量約9~11 t,施工方采用20 t汽車吊及15 t載重汽車將存放于管道臨時堆放場的PCCP管道及配件吊運至施工現(xiàn)場,水平段管道運輸至山腳,斜坡段管道運輸至坡頂。
水平段PCCP管道安裝前在管道底部先鋪筑15 cm厚粒徑不大于2 cm砂卵石墊層,待管道安裝固定好后,在管道兩側(cè)(管道90°包角以下)再次鋪筑砂卵石墊層夯實,確保管道的穩(wěn)定。斜坡段底部開挖揭露地質(zhì)為暗紅色風化巖,極不穩(wěn)定,多有土體塌落現(xiàn)象,加之坡度較陡,按設(shè)計鋪設(shè)15 cm厚砂礫石墊層,極易隨坡滑落,經(jīng)設(shè)計變更,斜坡段管道底部及包角澆筑C15混凝土,內(nèi)設(shè)鋼筋橫縱向拉伸。
測量控制的好壞是管道安裝質(zhì)量優(yōu)劣的決定性因素之一,其貫穿管道安裝全過程。管道安裝前先查看PCCP管道安裝平面、縱斷設(shè)計圖,核對并計算樁號與高程是否對應,尤其是斜坡段,如有錯誤應及時要求設(shè)計方更改。確定設(shè)計無誤后,進行現(xiàn)場布點,利用全站儀先對4個坡段全程進行中線點布設(shè),用木樁定點標記。
管道安裝時,儀器始終架設(shè),跟蹤控制每節(jié)管道中線首尾樁號及高程,結(jié)合廠家安裝配管圖,保證安裝位置準確并控制安裝偏差,安裝下一節(jié)管道時復核上一節(jié)管道位置。
水平段PCCP管道直徑為DN1600,單節(jié)長度為6 m,重量約10.8 t,結(jié)合管道安裝施工特點,采用50 t履帶吊吊裝下管,履帶吊就位的安裝方法,具體安裝工藝流程如圖1。
圖1 安裝工藝流程圖
(1)履帶吊車吊管入槽
將50 t履帶吊車安設(shè)在安裝工作面旁的溝槽邊,安設(shè)時力求能控制較大的吊裝工作面。吊裝前,檢查吊車的安全起吊位置、所配備的鋼絲繩、卡環(huán)等完好無損。先在履帶吊位置空轉(zhuǎn)180°,無咬聲指揮下溝,起吊時使管件前后能平衡上升,不致造成傾斜,且避免起吊繩與管壁直接接觸以保護管外壁。吊裝時嚴禁吊繩穿管心進行起吊,管道上及管腔內(nèi)不可站人。履帶吊下管至溝槽后,吊管繼續(xù)向已裝管靠近,距已裝管的承口10 cm時,在兩管之間用方木支墊,以防承插口碰壞。
(2)清口套膠圈、涂潤滑劑
待管件粗略就位后,再次檢查管件的承插口是否清潔完好,否則進行清理。承插口清理干凈后,先在插口凹槽內(nèi)涂抹一層植物類潤滑油,而后將驗收合格的止水膠圈套入插口止水凹槽內(nèi),使用一根潔凈光滑鋼棒插入橡膠圈下繞整個接頭轉(zhuǎn)一圈,將膠圈在插口的各部位上粗細調(diào)勻,使其均勻地箍在插口凹槽內(nèi),且無扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象,若膠圈太松,應更換另一條膠圈。為增加管件承插連接時的光滑度,保證安裝質(zhì)量,在插口膠圈套好后,在管道插口外表面的凹槽和膠圈上再均勻涂抹一層植物類潤滑油。
(3)對接安裝
膠圈套好后,在已安裝完成后的管道內(nèi)下部,靠近待裝管一側(cè),架設(shè)受力斜梁嵌于管道內(nèi),在待裝管道承口外端口架設(shè)橫梁,用鋼絲繩和手拉葫蘆將兩梁連接,通過手拉葫蘆內(nèi)拉和吊車移動同步進行將待裝管道拉至安裝位置,與已安管道頂壓對接在一起。安裝時待裝管尾部應略高于插入端,對準軸線后,緩慢移動吊車,使待裝管向已裝管靠近。對接時注意觀察膠圈有無異常擠壓現(xiàn)象,保證接口清潔,嚴禁砂土及其他異物進入。
初步安裝好后對管件中心進行校正:承口處放置一根1.6 m校正好的角鐵,標記好中心并掛一只線錘,將水平尺放在角鐵上,調(diào)整水平,測量人員根據(jù)經(jīng)緯儀上十字絲,來確定管件是否偏差。如有偏差,在管道承口兩側(cè)安裝兩只千斤頂,用千斤頂平衡頂壓至線錘與經(jīng)緯儀上十字絲重合。然后用小于2 cm的砂卵石將管件穩(wěn)住并用木棍打夯,再用小型夯實機夯實,夯實后卸去荷載,復測標高與中心線,若達不到規(guī)范要求需再次起吊進行二次管基夯實,直至標高與中心線滿足規(guī)范要求。
(4)接頭打壓試驗
在管道安裝完成后,隨即進行第一次接頭打壓,以檢驗接頭的密封性。接頭打壓使用經(jīng)過率定的專用加壓泵,從接頭下部的進水孔壓水,上部排氣孔安設(shè)排氣閥排氣。排氣結(jié)束后擰緊螺栓,加壓至規(guī)定的設(shè)計壓力1.6 MPa,保持5 min壓力不降,即為合格。每安裝3節(jié)PCCP管后,對先前安裝的第一根管接縫進行第二次接頭打壓,檢驗方法同第一次。第三次接頭打壓檢驗在管頂回填完成后進行,試驗壓力為1.2倍工作壓力,保持5 min壓力不降,即為合格。
(5)測量復核
管道安裝好后,測量人員要對管節(jié)進行測量復核。測量復核的主要內(nèi)容包括管道的安裝高程和軸線。對任一單節(jié)標準長度的管道,其豎向和水平誤差不應超過圖紙所示中線的20 mm,同時其兩端口豎向和水平誤差不大于20 mm,接頭偏轉(zhuǎn)不超過0.3°。
(6)管道支撐和固定
管節(jié)安裝和打壓合格后,并經(jīng)測量復核后,為防止其由于其他客觀因素而產(chǎn)生移動和錯位,應及時在其下部用小于2 cm的砂卵石進行支撐和固定,以使管節(jié)保持穩(wěn)定。
(7)管接頭處理
管道安裝完成并經(jīng)接頭二次打壓和測量復核合格后,應及時按設(shè)計要求對管接頭進行處理。
①外部接縫水泥砂漿灌縫。為保護外露的承插口鋼構(gòu)件不受腐蝕,需要在管接頭外側(cè)進行灌漿保護。接頭的包帶、灌漿按如下方法進行:在外部接口縫隙表面淋水,以確??p隙表面全部濕潤。在接頭的外側(cè)裹一層寬度為250 mm(寬于接縫)的鐵皮模板,作為灌漿接頭的外模。外模用細鋼絲繩扎緊,在最上面留出灌漿口。然后灌入水灰比為0.65的1∶3的水泥砂漿,水泥砂漿應有較好的流動性,以使其均勻、密實、無空隙。待砂漿灌滿后,灌漿口上用干硬砂漿填滿抹光。
②內(nèi)部管道接縫封堵。進入管道內(nèi)清掃管道內(nèi)接縫,確保接縫內(nèi)沒有異物和灰塵。在內(nèi)側(cè)接縫內(nèi)塞填1:2水泥砂漿,搗實抹平。
由于水平段管道安裝過程中出現(xiàn)分段施工,所以會形成現(xiàn)場合攏。該標段現(xiàn)場合攏時采用對接雙面焊合攏方式。
DN1600合攏管為鋼板制作,總長為1.3 m,分為承口段、插口段和湊合段三部分。湊合段長度為40 cm。焊接前雙面打坡口,焊接按一類焊縫質(zhì)量要求進行。焊接完成焊縫經(jīng)檢驗合格后按管接頭處理要求進行內(nèi)、外防腐襯砌。
3個斜坡段管道安裝方法基本與水平段管道安裝相同,但還需架設(shè)龍門架起重設(shè)備進行吊裝。在斜坡段溝槽內(nèi)兩側(cè)預埋鋼板,安裝龍門架軌道架設(shè)龍門架,坡頂安設(shè)卷揚機。斜坡上安裝所需的全部管道運輸?shù)狡马斉R時堆放場,每節(jié)管道安裝前,在坡頂由50 t履帶吊吊裝下管至溝槽內(nèi),而后由龍門架吊起管道,卷揚機拉運至安裝部位,龍門架直接進行安裝。
本段PCCP管道安裝長度雖不長,但基本涵蓋了PCCP管道安裝時所遇到的各種情況。PCCP管從問世到使用,已經(jīng)歷了半個多世紀,從管道的檢驗、安裝、驗收均實現(xiàn)規(guī)范化,但每個水利工程都具有獨立性與特殊性,其地質(zhì)條件、地理位置、工程結(jié)構(gòu)都不同,故在安裝PCCP管時還應結(jié)合實際情況運用安裝方法,并不斷改進施工工藝,尤其是施工前管道驗收應更加細致,測量應同步跟蹤,打壓試驗規(guī)范化,以保證優(yōu)良工程。