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摘要：在水利工程中，预应力钢筒混凝土管道（PCCP）应用日益广泛，但在复杂地质环境下，受不良地质和水文因素影响，导致PCCP管道施工难度增大。本文结合唐山市环城水系提升改造综合治理工程，深入研究了工程施工技术难点问题，并详细阐述了PCCP管道明槽开挖和顶管施工技术要点，以期为同类工程施工提供有益参考。

关键词：水利工程；预应力钢筒混凝土管道；安装施工；技术难点

本文结合唐山市环城水系提升改造综合治理PPP工程，深入研究了预应力钢筒混凝土管道安装技术要点和施工质量控制要点，以期为水利工程施工提供有益参考。

1 工程概况

该工程为引邱入城工程。工程自邱庄水库取水，经加压泵站升压后经压力管道输水至终点。工程中，管线自桩号20——817处设置分水口为丰润区供水。桩号31+822.5处设置分水口接入自来水市政管网。在桩号33+198.5处设分水口接入青龙河管线。

工程管线设计供水能力为13.7万m3/d，工作压力为0.8MPa，单管供水，管道自起点（桩号0+000）取水泵站出口沿还乡河向南（6次穿越还乡河），至古石堡村向东南，穿越泉水河、京山铁路、102国道、京哈高速公路、津秦高铁，经寨子村至终点沈庄村南（桩号33+651）。

工程中，标段内管道采用内径1400mmPCCP管，标准管长度为6.0m，单节重量约7.82t，在平行双沟槽内复线安装。为满足现场吊装施工要求，施工单位采用150t履带式起重机吊装施工。

2 工程施工技术难点问题及对策

结合工程岩土勘察资料，施工深度范围内岩土主要为杂填土、淤泥土和淤泥质土，岩土层软塑-可塑，欠固结，由此导致明槽开挖施工和顶管管道施工时面临管道基础承载力不足问题。

2.1 明槽开挖管道基础承载力不足

该工程管道连接多个老城区和村镇居民密集区，临近河道施工，受河流水系侧向补给影响，管道沟槽开挖深度范围内地下水位高，沟槽开挖时，受地下水和河流侧向补给影响，管道基础软塑-可塑，导致管道吊装施工后出现不同程度沉降变形等问题[1]，由此导致管道吊装后难以连接、接口裂缝等问题。针对该问题，施工单位在采用12.0m拉森Ⅳ型钢板桩止水和沟槽内集水井降水的基础上，对管道基础深度1.0m范围换填级配碎石并浇筑混凝土加固，以此提高管道基础承载力性能，改善软质管道基础不均匀沉降问题，提高管道敷设稳定性。

2.2 顶管施工管道基础承载力问题

工程中穿沉井时采用顶管技术施工。但由于顶管施工区段多位于淤泥和淤泥质土层，需加固管道基础土体，防止管道沉降和管道渗漏问题。考虑到顶管施工为非开挖施工，导致顶管施工区段管道基础加固难度增大。针对顶管管道基础加固难点问题，可供选择的技术方案包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩和注浆加固三种技术。其中，水泥搅拌桩可用于深层基础加固，但所需桩基设备较大、施工场地大、施工效率低，不能满足该工程管道基础加固现场施工条件要求。高压旋喷桩可将水泥浆旋喷入土体，形成水泥加固体[2]，适于加固淤泥、淤泥质土、软塑或可塑黏性土、粉土等软质基础，但该技术方案造价成本偏高，尤其是高压旋喷桩可能造成临近浅基础民房建筑基础位移，存在一定安全风险，不适于该工程管道基础加固。注浆加固法是工程地基加固常用方法，借助气压、液压将水泥浆液注入基础土层中，以此固结土体，改善管道基础持力层受力状态和荷载传递性能，从而达到加固土体的目的。综合对比3种土体加固方案，注浆加固法具有成本低、施工简单、占有场地小、对周围环境影响小等特点，可用于该工程顶管段管道基础加固施工。

2.3 管道连接渗漏问题

工程中，PCCP管道连接采用柔性承插口连接+橡胶圈密封连接方式，结合同类工程施工经验和本工程现场试验段施工实践，PCCP管道连接易出现管道渗漏问题，经现场分析，造成管道渗漏的主要原因包括管道漂管和管道单侧回填压力失衡问题导致。其中，漂管问题致因主要为回填土深度不足、回填土密实度不够等原因导致，回填土深度和密实度不足导致管道承受压力不能抵挡地下水浮力[3]。同时，管道回填时，分层回填厚度不均或单侧会回填，导致管道高度内两侧回填土压力不同，可能造成管线水平位移，由此导致管道承插口橡胶圈脱离工作面造成接头渗漏和漂管问题。针对管道不均衡回填和单侧回填压力失衡造成的漂管、管道密封位移问题，施工单位严格控制管道连接质量，加强回填土分层均衡施工，确保管道连接密封、无渗漏。

3  PCCP管安装技术要点研究

结合该工程PCC管安装技术方案，PCCP管安装技术要点分为明槽开挖和顶管施工技术两个部分。

3.1  PCCP管明槽施工技术要点

明槽开挖安装PCCP管工艺流程为：平整场地→测量放线→沟槽开挖→沟槽降水→基础施工→管线敷设→闭水试验→CCTV检测→工程验收。

3.1.1 平整场地

为满足现场施工要求，施工单位在管道施工前平整、压实场地，采用12t双钢轮压路机反复碾压3遍，确保现场场地能够满足机械行走要求。施工前，为降低沟槽开挖对既有管线、构建物的影响，施工单位在沟槽开挖前联系市政、水利、电力等部门，排查埋地管线，对管道施工范围内埋地管线落实保护、迁改措施。

3.1.2 测量放线

平整场地后，施工单位根据工程设计图纸、测量基准测量管线，借助全站仪弹测出管线敷设控制线和沟底高程，根据沟槽底部宽度和放坡坡度确定管线沟槽开挖上部宽度。待测量放线后，沿沟槽上部开挖宽度撒施白石灰作为沟槽开挖控制线，以便于现场沟槽开挖施工。

3.1.3 管线沟槽开挖

管线沟槽放线后，经复核无误后即进行排水管线沟槽开挖。该工程中，根据不同地质情况、周围环境情况，施工单位制定沟槽开挖施工方案：①沟槽开挖深度＜2.0m时，沟槽开挖采用自然放坡或木支撑开槽施工，放坡坡度为1.1～1.5；②开槽深度≥2.0m且＜3.0m时，采用9.0m拉森Ⅲ钢板桩悬臂支护施工；③沟槽开挖深度≥3.0m且＜5.0m时，采用桩长9.0m拉森钢板桩支护，并增设1道内支撑；④开槽深度≥5.0m且＜6.5m时，采用桩长12.0m拉森拉森Ⅳ型钢板桩支撑，增设2道内支撑；⑤开槽深度≥6.5m且＜8.0m时，采用桩长15.0m拉森拉森Ⅳ型钢板桩支撑，增设2道内支撑（如图1所示）。拉森钢板桩腰梁采用双拼40b工字钢桩加固，内支撑采用299×12mm钢管，按间距5.0m布置。

浅层沟槽开挖过程中，考虑到地质水文等因素对沟槽开挖施工的影响，为避免沟槽开挖时边坡发生滑坡、倾覆等问题，在地质条件良好、满足现场自然放坡条件情况下按1：1自然放坡。沟槽深度较浅且现场场地狭窄时，采用拉森钢板桩支护。

深度≥2.0m的开槽施工时，按先支护后开槽顺序施工，遇开槽施工中出现渗水、突涌问题时，必要时采用高压旋喷桩止水补漏。管线沟槽开挖采用人工配合机械开挖施工，机械开挖至距设计标高20cm处时，由人工开挖至设计标高，防止机械施工超挖、欠挖。开挖至槽底时，尽量保持原状土，及时铺设管线，禁止扰动槽底土，防止长时间晾槽。遇局部超挖时，回填原槽土并压实密实，密实度≥95%。

沟槽开挖至设计标高时，由工程监理、业主、设计和勘察等部门验槽，经验槽合格后方可施工。遇不良地质时，经地基处理至合格后方可施工管线。

沟槽开挖中，开挖土方临时存放于不影响施工的一侧，并由车辆集中转运至渣土堆放场地。现场渣土堆放距沟槽距离≥2.0m，高度≤1.0m，防止土方堆放高度过大造成沟槽边侧土压力失衡。

3.1.4 沟槽施工降水

工程中，由于地下水水位较高，为防止槽底地下水突涌，保持施工界面干燥，施工单位在槽底开挖排水沟，排水沟深度1.0～1.5m，排水沟中渗水由抽水泵抽出至沟槽外（如图2所示），排入沟槽外排水沟内，径流至河道或市政雨污水管网。

3.1.5 管线基础加固

结合该工程地质属软质地层、不良地质的实际情况，该工程采用换填法加固管道基础，即将槽底管道基础开挖原土并换填级配碎石，提高管道基础承载力性能，防止管道因基础承载力不足而出现沉降、渗漏等问题。

3.1.6 检查井施工

沟槽开挖施工中，为便于管线顺畅连接，该工程检查井基础与管道基础同步施工。检查井施工前，施工单位测出检查井底板、高程控制线，经复核无误后现浇混凝土，浇筑完成后养护至设计强度。

3.1.7 管道铺设

由于该工程管线直径大、自重大，对管道吊装安全要求高，要求施工单位加强管道敷设中铺设管理。工程中，为确保管道连接质量，施工单位吊装管道前进行管道外观检查和规格检查，重点检查管道实际直径，外观有无破损、断面有无污损等问题，经检查无误后，施工单位对管道进行编号，按编号依次吊装施工。

吊装管道入槽时，为防止发生施工安全事故，施工单位在管道吊装时时先试吊，试吊高度为0.5～1.0m，经试吊无误后吊装入槽。吊装过程中，缓慢下放，由人工牵引至槽底，禁止快速下放或滚入槽内，防止管道碰撞或造成人身伤害事故。

3.1.8 管道连接

管道连接时，为确保管道连接密实，施工单位检查管道配套橡胶圈是否完好，确认橡胶圈位置无误和承插口干净后，将管道插入承口，插入深度大于2个凹槽，并清洁管端，去除管道油污和灰尘，保持管道接头和管端清洁。

3.1.9 管道试压

管道连接完成后，为检查管道连接、管道与检查井连接有无渗漏问题，施工单位在管道回填前进行管道试压，向管道内注水，稳压1h后检查管道水位、压力和管道连接处有无渗漏问题。经检查无误后及时回填。

3.1.10 管道回填施工

经隐藏工程验收合格后，施工单位即回填管道。管道回填时，排空管道槽底排水沟内积水，防止管道内积水影响管道回填密实度。管道高度回填土回填时，严格按对称、分层回填施工，分层厚度为20～30cm，两侧对称回填。工程中，施工单位回填细砂至管道顶部50mm处，两侧对称回填，回填压实度≥95%，待回填至管道顶部50mm处后，采用沟槽开挖原土回填至地面标高，压实、整平现场，压实度≥90%。待管道回填至设计标高后，施工单位拔除、回收钢板桩。

3.2 顶管施工技术要点

结合该工程实际情况，施工单位针对河坝、沉井结构穿管采用顶管施工技术。顶管施工PCCP管工艺流程为：基础处理→进洞准备→顶管顶进→方向纠偏→接口安装→顶进出洞。

3.2.1基础处理

结合地勘资料，顶管施工段岩土地质多为淤泥或淤泥质土的实际情况，需加固管道基础，防止管道安装后出现沉降、渗漏问题。结合工程施工前管道基础加固方案比选，施工单位采用注浆加固技术方案加固管道基础。基础加固时，按顶管施工路线间隔1.0～1.5m钻孔至设计深度，将注浆管伸入孔中压浆，注浆管末端1.2m为花管，花管间隔25cm钻孔溢浆孔。注浆浆液采用P.O32.5水泥配制，水灰比为0.7，膨胀剂掺量为0.3。注浆施工时，施工单位封闭孔端周围空隙，按0.5～1.0MPa压力注浆，待注浆压力稳定后稳压2min后卸压，使浆液与土体形成固结体，填实管道基础土体缝隙。待浆液固结后，使用素水泥浆封堵、抹平钻孔。

3.2.2 进洞准备

待管道基础加固施工完成后，切除洞口处型钢，在沉井洞口止水圈处用混凝土浇筑弧形托块，推进工具箱，直至洞口止水圈混凝土强度达到设计强度，待洞口止水圈托块混凝土强度满足顶管施工要求后，测出推进土压力控制系数。洞口封门施工时，在洞口处设置注浆管加固，保证顶管施工时稳压注入触变泥浆，降低管道与土体之间的摩阻力。待注浆完成后，持续推进工具箱，待第1节管安装到位后，在适当位置安装止退装置，防止泥浆回退。

3.2.3 正常顶进

顶进施工中，开挖面小刀盘切削施工，由螺旋输送机排土至土箱内，并由土箱吊运出沉井。顶进施工中，施工单位通过调节小刀盘的转速和螺旋机转速控制出土速度。待管道节段顶进结束后，回缩主千斤顶，吊放下一节管道，待管道连接完成后，继续顶进施工。

3.2.4 方向纠偏

顶进施工中，为确保管道直线顶进，防止管线顶进施工中方向偏移，施工单位在顶进机头位置安装激光光靶，根据光靶与激光定位轴线偏差调整机头顶进方向，实现管线直线顶进。

3.2.5 接口安装

管道连接时，施工单位按开槽施工方法连接管道，管道连接前检查橡胶圈位置和承插口有无污物，待检查无误后，将插口插入承口内，确保橡胶圈无位移、反转等问题。待管道安装完成后，为确保管道连接紧密，施工单位在管道节段缝隙填充弹性密封胶封堵。

3.2.6 顶进出洞

待管道顶进沉井时，施工单位调整管道顶进姿态，便于管道出洞时顺利穿过接收井封闭套管。待管道推进至接收井时，持续顶进至设计预留管道尺寸为止，待顶进施工完成后，使用水泥砂浆填充密实管道与沉井预留孔间隙。

4 结语

该工程中，通过加强PCCP安装难点分析和安装过程管理，工程经验收一次合格，管道试压未发现渗漏、沉降等问题，表明该工程施工技术管理和过程质量控制得当、有效，确保了水利工程PCCP管道工程施工质量。

参考文献

[1]马斌. 大口径PCCP压力管道施工技术研究与应用[J]. 中国新技术新产品，2022，No.471（17）：134-136.

[2]刘彩花，昝伯阳，郑伟. PCCP管道安装施工过程中的质量控制要点[J]. 山西水利科技，2022，No.225（03）：11-14+25.

[3]蒋亚涛，荣德剑，陆春建. 大口径PCCP管道吊装施工技术及质量控制[J]. 河南水利与南水北调，2022，51（07）：54-55.

作者简介：武伟，1995年8月25日出生，男，山东临沂人，汉族，本科毕业，助理工程师，从事水利工程建筑工作。