高覆土工況下大口徑PCCP輸水管道施工

郭放

高覆土工況下大口徑PCCP輸水管道施工

郭放

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽110006）

遼寧省重點(diǎn)輸水工程輸水管線大部分采用了大口徑PCCP，管道的最大設(shè)計(jì)覆土厚度為8 m。文章總結(jié)了在PCCP管道不同鋪設(shè)形式下當(dāng)管頂覆土厚度大于8 m時(shí)的技術(shù)與施工解決方案。工程實(shí)踐表明，該方案保證了高覆土下PCCP管道的安全，節(jié)省了工期與工程成本。

PCCP；深埋混凝土基座；高覆土；技術(shù)方案；大口徑

1 工程概況

遼寧省重點(diǎn)輸水工程全長(zhǎng)598 km，主體工程分為管線部分與隧洞部分，其中隧洞長(zhǎng)290 km，管線長(zhǎng)308 km。鑒于PCCP管材造價(jià)較低，施工工藝簡(jiǎn)單且無需防腐等諸多優(yōu)點(diǎn)，工程管線大部分采用PCCP管材；根據(jù)不同流量需要，工程中采用了不同管徑及根數(shù)的組合：3×DN3 600，4×DN3 200，3×DN3 400，2×DN3 800；根據(jù)不同覆土深度，每種型號(hào)的PCCP管材設(shè)計(jì)有2，4，6，8 m等4種覆土等級(jí)，覆土等級(jí)越大，管壁越厚。

由于輸水線路長(zhǎng)且地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，難免有小部分管道處于高覆土之下（工程PCCP管道最高覆土深度達(dá)14 m）。此外，在管道安裝工期，管道質(zhì)量及管廠與安裝單位相互配合等諸多復(fù)雜因素的影響下，會(huì)出現(xiàn)使用低覆土等級(jí)PCCP管材代替高覆土等級(jí)PCCP管材使用的極少數(shù)情況。此時(shí)，亦需要采取措施解決問題。

2 PCCP混凝土基座設(shè)計(jì)與施工

2.1 設(shè)計(jì)原理

管頂覆土產(chǎn)生的荷載是影響PCCP管道結(jié)構(gòu)受力的最主要外部荷載。為抵御高覆土帶來更大的外部荷載可采取2種方法：增加管壁厚度，增大管底支撐角度。前者，管材生產(chǎn)廠家根據(jù)不同覆土產(chǎn)生的外荷載、管道工作內(nèi)水壓力內(nèi)荷載、混凝土等級(jí)等因素計(jì)算出管材的管壁厚度，由于生產(chǎn)成本因素的制約，為了解決極少數(shù)工況下的問題而生產(chǎn)一批特殊型號(hào)的管材是非常不經(jīng)濟(jì)的；后者，則為工程所采用的技術(shù)處理方案。

2.2 設(shè)計(jì)形式

2.2.1 主體結(jié)構(gòu)

工程輸水管線鋪設(shè)分為同槽和分槽2種鋪設(shè)形式，故在同一個(gè)溝槽中會(huì)有從單根管到4根管4種情況；單根PCCP混凝土基座的典型做法見圖1。根據(jù)管道的實(shí)際覆土深度與設(shè)計(jì)覆土等級(jí)的差額以及管材的實(shí)際承載能力計(jì)算出混凝土基座的主要控制尺寸：最薄處混凝土厚度H，混凝土包封角度θ。具體見表1。

表1 混凝土基座設(shè)計(jì)尺寸統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 過渡段

為防止由于設(shè)置混凝土基座使管道產(chǎn)生不均勻沉降，工程在混凝土基座縱向兩側(cè)方向各設(shè)置2個(gè)PCCP管節(jié)長(zhǎng)度的過渡段：第一節(jié)過渡段為400 mm厚素混凝土墊層+150 mm厚中粗砂墊層，第二節(jié)過渡段為500 mm厚級(jí)配碎石+150 mm厚中粗砂墊層。為施工方便，過渡段寬度均與相連混凝土基座寬度保持一致。混凝土基座過渡段具體做法，見圖2。

圖1 單根PCCP管道混凝土基座

圖2 PCCP管道混凝土基座過渡段縱剖面圖

2.3 施工方法

混凝土基座主體結(jié)構(gòu)施工順序?yàn)椋侯A(yù)制素混凝土墊塊→素混凝土墊層澆筑→綁扎一期混凝土內(nèi)部鋼筋→一期混凝土澆筑→放置混凝土墊塊→PCCP管材安裝及接口打壓→綁扎剩余鋼筋→二期混凝土澆筑（見圖3，以2根PCCP管為例）。

1）預(yù)制素混凝土墊塊混凝土等級(jí)應(yīng)不低于主體混凝土等級(jí)，尺寸根據(jù)不同管徑及一期混凝土澆筑高度不同略有差異，長(zhǎng)0.4～0.6 m，寬0.3 m，高0.1～0.2 m。

2）澆筑素混凝土墊層前應(yīng)將基底清理干凈，平整，如有超挖部分應(yīng)采用同標(biāo)號(hào)素混凝土回填。

3）一期混凝土澆筑至管底以下10 cm或20 cm（與預(yù)制素混凝土墊塊相對(duì)應(yīng)），達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后繼續(xù)下一道工序。

4）每節(jié)PCCP管材底部縱向設(shè)置8個(gè)素混凝土墊塊，之后進(jìn)行PCCP管材的安裝及接口打壓，待打壓合格后進(jìn)行二期混凝土內(nèi)的鋼筋綁扎及澆筑。

2.4 注意事項(xiàng)

1）混凝土基座每10 m一節(jié)，分縫處應(yīng)與PCCP管材分縫處保持一致，避免由于包角混凝土的不均勻沉降使管材中間部位受彎。

2）混凝土基座與PCCP管之間應(yīng)設(shè)置薄隔離層防止二者粘結(jié)（工程采用5 mm厚瀝青卷材），以方便后期吊裝檢修等作業(yè)。

3）過渡段碎石墊層必須具有良好的級(jí)配，否則墊層上部中粗砂會(huì)漏到碎石中，從而致使PCCP管道直接接觸碎石，管材外壁有被損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

4）若混凝土基座兩側(cè)為巖石地基，則可不設(shè)置過渡段。

圖3 PCCP混凝土基座施工示意圖

3 結(jié)語

技術(shù)方案有效解決了PCCP輸水管線中部分管材埋置深度大于其設(shè)計(jì)覆土等級(jí)的問題，保證了PCCP管材在此工況下的安全；同時(shí)避免了管材生產(chǎn)商為生產(chǎn)少數(shù)特別型號(hào)管材而額外設(shè)置生產(chǎn)線，且在混凝土基座施工期間不影響PCCP管道工作面的正常安裝進(jìn)度，總體來說既節(jié)省了工期同時(shí)亦節(jié)省工程費(fèi)用。方案將為其他大型輸水工程提供借鑒和經(jīng)驗(yàn)。

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2017-02-09