特性及工程安装质量控制
张学英 钟汉华 李素云
摘 要 山西省万家寨引黄联接段工程采用了预应力钢筒混凝土管(PCCP),介绍了PCCP管道的特点及PCCP管道在该工程施工中的质量控制要点,总结出了PCCP输水工程施工质量控制方面的施工经验。
关键词 PCCP 施工安装 质量控制 万家寨引黄工程
中图分类号 T V52 文献标识码 A 文章编号 100726980(2007)032002103
山西省万家寨引黄工程从万家寨水利枢纽取水,分别向太原、大同、朔州供水,整个工程由总干线、北干线、南干线和联接段等组成,线路总长45215km。
联接段工程起始于宁武县头马营村南干7#隧洞出口,终止于太原呼延水厂,总长约139km,其中从汾河水库至3#减压阀室采用内径为310m 的PCCP(预应力钢筒混凝土管)输水,全长4312 km。全程设计流量均为2015m3/s。联接段工程所采用的PCCP管每节管长5000mm,单节管重约30 t,壁厚根据内压和外荷载不同,为215～230mm。
1 PCCP管道特性简介
预应力钢筒混凝土管PCCP是在带钢筒的混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝,并施喷水泥砂浆保护层而制成的管子。PCCP由三部分组成,第一部分为高强度混凝土管芯,它是管子的主要结构部分,可提供光滑的内表面,以利水流,该芯包括一个钢筒,起防水作用,可提供纵向的抗拉强度,并可增加环向强度;第二部分为高强度抗拉钢丝,以一定的预应力螺旋式缠绕在管芯上,在管芯上产生均匀的压预应力,以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力;第三部分为一密实的水泥砂浆保护层,包住缠绕的预应力钢丝及管芯,使之免受物理损坏和外界腐蚀。
PCCP具有承受压力高、抗渗性能好、安装方便、接头密封好、经久耐用、不污染水质等特点,是目前世界上使用最为广泛的大口径、高压力管材之一,被广泛应用于工业及民用输水、配水及灌溉系统,污水压力管道工程中。2 PCCP输水工程施工质量控制要点
211 安装前质量控制
安装前质量控制是PCCP管道安装工程质量控制的前提,主要有以下几点。
(1)熟悉合同文件及相关规范。由于PCCP管生产、制造、安装所采用的是美国设计规范(A WW A C304)2制造规范(A WW A C301),材料规范(AST M标准)和安装规范(A WW A M9),施工前,参加工程建设的各方技术人员应该学习合同文件中有关技术规范和上述美国规范,这对于后续工作的开展非常有帮助。
(2)认真审核设计图纸,工程施工前,首先要对设计文件、施工图纸等进行会审,检查核对管型和埋深是否符合现场实际条件,设计深度是否满足施工要求,如有不符,就尽快与供管方取得联系,尽量避免因设计与现场实际条件不一致给后续施工带来困难。
(3)施工前,要对PCCP输水工程沿线进行地下勘测,查明地下管线、电缆及构筑物等的分布情况,使得承包人在编写施工组织设计时有据可依,所制定的施工方案切实可行,并督促承包人按照合同文件要求事先进行原材料、混凝土配合比及混凝土抗压强度、回填密实度试验,并提交试验报告,以便于施工过程中进行质量控制。
(4)根据PCCP输水管道工程特点、设计要求、规范规定,承包人提交的施工组织设计(包括施工工艺、施工方案,组织措施、质量保证体系、安全保证体系及准备工作),单项工程开工申请等,必须经过监理工程师的审查通过。
(5)对作业条件的控制,要事先检查施工环境、施工用水、施工道路、施工用电等是否满足要
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2007年第26卷第3期・DWRHE 水利水电工程设计求,能否保证连续施工,施工机械是否满足进度要求,为顺利施工作了充足的准备工作。
212 安装过程中的质量控制
21211 PCCP管检查验收
到达现场的PCCP管必须附有管件的合格标志和制管监理签认的质量合格证书,管道安装前由承包人组织专职质检人员对准备用于安装的每一节PCCP进行仔细检查验收,根据合同技术规范,察看管件是否有细小裂纹、裂缝、损伤等,检查承插口的椭圆度是否满足标准要求,并逐个检查橡胶密封圈外观质量和合格证书。在接收检验记录中标注每一节PCCP管的检查结果,对项目监理认为不满足合同技术规范要求的PCCP管不得进行安装,并及时运离现场。
21212 沟槽验收
在PCCP管道安装前对已挖好的沟槽基底和垫层进行检查、验收。为防止管道的承、插口与垫层接触,应在垫层平整后和管道安装前在承、插口处适当下挖以形成空隙。在管道铺设前,承包人派持证专业测量人员,按照施工图纸线路坐标和制管承包人提供的配管图用全站仪测量出管道中心线和分段坡度,并在基槽上设置相应的控制桩,经项目监理现场复核认可后方能开始进行管道安装。21213 管道安装
2121311 基本要求
①根据合同技术规范的要求,应保持PCCP管道与沿线其它管道外壁的最小水平距离不小于1 m;竖向最小净距不小于016m;②除非项目监理批准,在回填作业前所敷设的管道长度不得大于20m;③承、插口安装前,应在胶圈的凹槽和胶圈上各涂1层植物润滑剂。
2121312 装车、运输、卸车
所有PCCP管在进行装车、运输、卸车时应满足技术规范要求和制管承包人的要求,以免损坏管道。吊装时不得用裸链条、吊钩直接接触PCCP管保护层,应采用帆布、皮革尼纶或类似材料包裹的吊索,且吊索不准从PCCP管中间穿过,采用两点兜身吊。
2121313 胶圈安装
管道连接之前,用无毒植物类润滑剂润滑胶圈,将胶圈放在插口槽内后,在垫圈下插入短棒,并沿管道插口周边移动来调匀垫圈,避免胶圈扭曲、错位。
2121314 PCCP管末端封堵和清洗
PCCP管安装中止8h以上时,承包人应将所有已安装的PCCP管道末端封堵并采取适当抗浮措施。同时应用堵块封堵管道开孔。当规定管道区段的敷设和接头作业完成后,应对管内进行清洗,并清除所有杂物。
2121315 接头打压检验
接头安装时,调整管道以使预留的排气孔、打压孔处于正确位置,每一个双胶圈接头完成后进行接头打压检验,根据合同技术规范要求,接头打压压力为工压加012MPa,时间应持续5min。如存在掉压现象,要求拔掉管子,查找原因,重新安装,直至合格为止。
2121316 接头灌浆
当PCCP管接头打压检验合格,接头外部用水泥砂浆灌浆,接头内部缝隙用水泥砂浆勾嵌。灌浆前用钢丝刷或手锤清除有缺陷混凝土并除去混凝土表面浮浆、脏物、油脂至新鲜清洁表面,彻底清除PCCP管与灌浆材料接触的金属表面的锈斑和杂质。
灌浆液浆用机器搅拌,少于014m3时,采用手工搅拌,不应使用已硬化的灌浆液浆,不允许以任何方法将砂浆加水重塑。
接头灌浆从管顶一侧开始,直至浆液从另一侧冒出,可用棒捣实或搅动浆液以使接头凹槽全部填满砂浆,进行填筑时保留接头上的灌浆带。
气温超过28℃或低于-5℃情况下,承包人应编制专门操作规程,经项目监理部批准后实施。
在回填夯实前应对接头外部灌浆至少养护1h,待灌浆砂浆硬化后在管的两侧回填。
管道接头内部的缝隙应在每个工作日结束前完成勾嵌,先清洗接头缝隙,湿润表面,用砂浆充填密实,用镘刀修平表面,在进行下一天的管道敷设作业之前,应取得项目监理对接头内部缝隙处理的书面认可。
2121317 接头试验
用宽约13mm,厚约01381mm的测缝规对每个接头进行测试,以确保水密安装。
2121318 安装误差
对任一标准长度的PCCP管,其竖向和水平误差不应超过图纸所示中线的50mm,同时其两端口竖向和水平误差不应超过50mm,且接头偏角不应超过00°00′27″,接头内部缝隙不应超过15～28mm。21214 PCCP管的沟槽回填
管道安装完成并经打压验收合格后,应及时进
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・水利水电工程设计 DWRHE・2007年第26卷第3期降低出力的要求,有针对性地编制降低出力线;而常规方法没有这一功能。
512 降低出力区范围确定合理
改进方法提出的以设计保证率之外降低出力连续计算库水位,取历年同期上包线作为发电降低出力线,其概念清楚,结果准确,避免了常规方法取正常出力下包线或用防破坏线平行下移等不合理的做法。改进方法计算的发电区,能在设计保证率之外的枯水期满足预定的降低()发电出力。513 水库各调度分区关系协调
改进方法首先确定了完整的发电降低()出力区,然后确定符合设计保证率的保证出力区,最后再确定加大出力区,体现了逐级满足发电需要、分项控制设计指标、总体调度目标协调的调度思路。改进方法计算的调度线不交叉,调度区不重叠,可以满足设计保证率之外破坏时段降低出力的要求,保证正常发电之需,争取加大发电量。改进了常规方法先确定保证出力区,然后在其中重叠确定降低出力区,从而导致调度图调度关系不协调、正常发电保证率和保证率之外破坏程度不能满足要求的弊病。
514 改进计算方法准确、快捷
水库调度图长系列时历法的编制方法,从其总体编制思路和具体计算过程都是基于计算机模拟技术上产生和发展的,完全摆脱了过去靠人工编制,或部分计算过程用计算机但编制方法仍靠经验的半人工方法。改进方法计算结果基本不受计算人员的经验影响,在设计条件和要求相同的情况下,可以得到相同的调度图准确计算结果,也不需再对调度图进行反复的验证和修改,整个计算过程准确、快捷,改进方法已经过多年来多项实际设计工程的应用检验。
参 考 文 献
1 袁作新,白宪台1灌溉水库兴利调度图编制方法1武汉水利电力学院学报,1978(3,4)
2 白宪台1灌溉为主综合利用水库调度图编制的计算机模拟技术1农田水利与小水电,1991(5)
3 王平1水电站常规调度图改进算法的探讨1水能技术经济, 1993(2)
4 王平1灌溉水库兴利调度图长系列计算方法的改进1中国农村水利水电,1997(7)
5 王平1综合利用水库常规调度图编制方法的改进1水能技术经济,1995(2)
6 S L104—95水利工程水利计算规范
7 D L/T5105—1999水电工程水利计算规范
8 水利部颁发1综合利用水库调度通则11993
9 G B17621—199中型水电站水库调度规范
10 《水库调度设计规范》编制组1水库调度设计规范(征求意见稿),2006
作者简介
王 平 男 高 工 上海勘测设计研究院 上海 200434
(收稿日期 2007-06-05)
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行回填。管道安装完成后,不允许暴露超过20m,且不得经过雨季和冬季。回填前应将沟槽内的杂物、积水清理干净。管道回填严禁单侧回填,或使用装载机、推土机从一侧推土回填,以免管道轴线位移和接口变形。管道回填分管侧、初步、沟槽带回填(压实度要求不同),采用小型振动碾结合冲击机夯实。
31215 现场静水压试验
PCCP管安装完成后,进行全线静水压试验,根据合同技术规范的要求,静水压力为全线最大工作压力加012MPa。
4 施工质量控制效果
山西省万家寨引黄联接段PCCP输水工程建筑安装工程于2002年9月15日～30日完成了PCCP管道充水和设备带水调试,并通过了试通水阶段验收。2002年10月18日试通水成功到太原,充分验证了PCCP输水工程中上述质量控制是有效可行的。作者简介
张学英 女 助 工 山西省万家寨引黄工程管理局
山西太原 030012
钟汉华 男 副教授 湖北水利水电职业技术学院 湖北武汉 430070
李素云 女 工程师 河北省水利工程局 河北保定 071051
(收稿日期 2007-06-01)
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