大直径雨水排水管道施工工法.docx
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大直径雨水排水管道施工工法
大直径雨水排水管道施工工法
1、前言
随着国内大型基础设施的建设，大直径管道应用于市政雨水、排水项目越来越多；尤其PCCP管道应用较为普遍，但PCCP管输水工程中由于管材在生产、施工、环境因素、地质因素等因素影响下，造成管口接缝轻微渗漏等的情况时常出现；本工程在施工中采取了一些措施，对管口接缝渗漏及防渗做了有效防治措施。
下图为PCCP预应力钢筒混凝土管构造示意图：
图1：
预应力钢筒混凝土管构造图
2、特点
2.1预应力钢筒混凝土管具有合理的复合结构、承受内外压较高、接头密封性好、抗震能力强、水头损失小、施工方便快捷、防腐性能好、维护方便等特性。
2.2该工法施工简单，操作方便，投入人员、机械设备较少，施工安装成本低、工期较短，能有效保证工程质量。
3、适用范围
适用于在水利工程、农业灌溉、工业输水管线工程、以及城市雨水排水大直径PCCP管道工程。
4、工艺原理
对大直径PCCP管道的安装施工通过对管道装卸、堆放，地基处理、管道接缝处理及防渗漏处理，防止管道变形、管道接口渗漏，提高管道钢筒的防腐蚀，延长了管道的使用寿命。
5、工艺流程及操作要点
5.1工艺流程：
图5.1：
施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1施工准备
1.应认真阅读设计施工图。
在工程施工前，对施工现场进行场地平整，杂物清理，应按设计施工图纸给定坐标及高程用GPS进行放线定位及用水准仪进行高程引测；必须保证测量误差在允许范围之内。
在施工期间保护好测量基准点、基准线、水准点等控制点。
所测成果报监理及有关部门审批合格。
2.对管道安装工程所使用的PCCP管道、施工机械设备、吊装工具等做好施工前的物质、设备准备及检查工作。
3.进场后的PCCP管道的出厂合格证、质量证明资料及外观检查符合设计施工图纸及规范要求，并报验合格后方可施工。
4.对于深基坑内进行PCCP管道安装施工时，应有对深基坑的变形监测措施及方案，并按要求经专家论证通过后，方可进行深基坑内施工作业。
5.PCCP管道施工前，对施工管理及操作人员进行质量、安全、环保等方面的技术交底并签字归档。
6.作业场地应干燥，且无积水，根据勘查现场地下水状况并有降排水措施。
5.2.2管沟开挖及施工降排水
1.管道基槽土方开挖采用机械开挖为主，人工辅助清底。
为避免超挖或欠挖，机械开挖在槽底预留200-300mm厚土层由人工挖除。
基槽土方外运时，除留出回填所需的土方量外，其余土方外运至建设单位指定的弃土点。
挖至槽底标高后，由建设单位组织设计、勘察、监理、施工等部门验槽。
检查槽底土质是否符合设计要求的第4层粉质粘土层上，验槽合格方可进入下道工序。
2.根据施工现场勘察报告，基槽地下水位高于管道基槽底标高，则施工前采取降水措施。
降水可采用管井法。
井点的布置位置按施工方案及规范要求确定，保证地下水位需降至距基槽底500mm以上，方可进行管道土方开挖以及后续施工；管道安装完成并回填土完成后再停止降水。
施工期间时防止地下水和雨水将管道漂起，管道安装完成打压合格后及时回填。
5.2.3管道基础施工
1.管道基础施工对于管道防渗漏是关键控制的工序之一，如果管道基础处理不满足设计及规范要求，并且地下水位升降也对基础回填材料沉降有很大关系，管道基础施工前必须对原状地基进行取样或做钎探试验，并按设计要求对基底进行换填，本工程设计要求先回填1000mm厚山皮石（粒径≤300mm）,要求孔隙率不大于20%，再回填150mm厚级配良好的碎石，压实系数不小于0.97；粗砂基础200mm厚，压实系数不小于0.95；以保证基底的承载能力和均匀性。
用于换填材料不得含有草根、土块和其它杂物。
并用振动压路机分层振动压实，控制每层铺设厚度不超过200～250mm，含水量控制在15～20%。
管道基础压实后要进行压实度灌砂试验及静载试验并达到设计要求的压实度及承载能力。
2.对于大直径PCCP管道，一般压实后要低于设计标高10～20mm，待管道安装好后，再将管道底部填实。
管道承插口部位按施工要求挖成槽坑，坑的深度和宽度应便于安装接口和接口灌浆为宜。
3.管道两侧腋角采用填弧方法施工，在验收合格的管道基础上采用安装PCCP管道，待安装质量检查项目达到合格要求后，采用人工或机具回填管道底部及两侧腋角部位粗砂基础，并用机械夯实以确保安装的PCCP管道不发生左右位移。
图5.2.3管道基础填弧法施工
5.2.4PCCP管道卸车
1.本工程预应力钢筒混凝土管直径为DN2400、DN2600mm，每根长度6米，重量约达27吨，根据现场施工条件采用300T汽车吊进行卸车，汽车吊司机、司索、信号工应按照吊车操作规程操作，并持证上岗。
施工前并进行安全技术交底并签字归档。
2.管材在装卸过程中必须逐根起吊,遵守“起降平稳、轻起轻放”的原则。
起吊应采用对管体外防腐涂层具有保护作用的两条专用吊具如尼龙吊带或带身处包了柔软防护物的钢丝绳，以平稳的兜身吊或采用专用起吊设备进行安全吊装。
严禁采用穿心吊、溜放。
禁止使用挖掘机、推土机、叉车等直接碰撞、推拉管材，注意管口、管体保护。
专用吊具的着力点面积需保证其着力面积内的单位压强小于30MPa并设柔性衬垫，因管道的自重较大，为防止管道口部椭圆度变形，对管道接口安装增加难度，采用3点起吊，起吊着力点外侧边缘离管材承、插口边缘的距离为0.145L（L为单根管道长度）。
吊带之间间距为管身长度的0.355L。
管道卧放时用以细粒土料堆成土坎放置。
管道过长时间贮存必要时应对管道进行90°翻转以免管口因自重产生变形。
图5.2.4PCCP管道堆放
3.PCCP管道直接运至管线安装部位沿线摆放时，其位置应布置合理，不得妨碍管道基槽的土方施工及管线的施工通道，尽量避免二次倒运。
5.2.5PCCP管道安装
1.管材现场检验：
对到达现场的PCCP管除对必须附有出厂合格证及质量证明材料检查外。
对PCCP管在安装前必须逐根进行外观检查：
检查管道尺寸公差，如椭圆度、断面垂直度、直径公差和保护层公差，均应符合现行国家质量验收标准GB/T19685-2017的规定；检查承插口有无碰损、外保护层脱落等，发现的裂缝、保护层脱落、空鼓、接口掉角等缺陷在在规范允许范围之内,使用前必须修补并经鉴定合格后,方可使用。
PCCP管安装采用的橡胶密封圈材质要求符合相关技术条款要求。
橡胶圈为圆形实心胶圈，在使用前必须逐个进行外观检查，表面不得有气孔、裂缝、重皮、平面扭曲、杂质及有碍使用和影响密封效果的缺陷。
生产PCCP管厂家必须提供橡胶圈满足规范要求的质量合格报告证明书。
有接头的密封胶圈,其接头的性能不得低于母材的性能标准,现场抽取1%的数量进行接头强度试验。
2.管道承插口清洁、润滑：
在管道安装前对承插口要将异物及毛刺进行清理，要保持承插口清洁、干净，在对经过清洁后的承插口工作面上涂刷润滑剂对其予以充分润滑。
润滑剂可采用对橡胶圈质量无影响的植物油或洗洁精，严禁使用石油类润滑脂。
图5.2.5-1管道插口涂刷洗洁精润滑图5.2.5-2管道承口涂刷洗洁精润滑
3.橡胶密封圈安装：
将橡胶圈套入插口环凹槽后，套好胶圈后可采用Ф4～Ф5钢丝或螺丝刀杆从绷紧在插口槽内的胶圈下面插入并沿插口圆周顺时针、逆时针反复摇2-3圈，使橡胶圈沿圆周粗细均匀、顺直地绷在凹槽内，并确保胶圈的无扭曲、翻转现象，如此可使其保持良好的密封状态。
以达到胶圈受力均匀的目的。
当必须在低于0℃气温下进行管道安装时，应采取能够防止胶圈变硬的措施（如在热水中浸泡使其升温或将其置于保温设施内保持一定的温度）。
4.PCCP管道对接接口
1）吊起准备安装的管道，管道接口要做好成品保护，防止损伤。
本工程采用内装法安装，管道铺设方向一般以承口面向上游，以插口插入承口进行安装，安装时保证承插口间隙沿圆周均匀及中心轴线与安装好的管道一致。
因本工程管道为双胶圈接口，管道直径＞1400mm管道，安装间隙可控制在25mm左右；对于安装过程中产生的轴线方面积累误差，可以通过适当调整接头间隙来消减。
每安装一节管子均应检查校测管线测量数据，如管底高程、相对转角、轴线偏差等；并做好施工记录。
2）若拉入中发生异常，应立即停止拉入，找出问题所在及时调整。
问题解决后，再重新开始安装。
3）在整个拉入的过程中，应保证正在对接的承插口工作面没有砂、土及其他异物进入。
如在安装拉入的过程中或结束时，发现橡胶圈有翻起的现象发生。
一定要退出管道，检查、更换橡胶圈，重新安装，防止管道接口渗漏。
4）每安装一节管子均应检查校测管线测量数据，如管底高程、相对转角、轴线偏差等，管道铺设允许偏差见下表：
允许偏差明细单位：
mm
项目
允许偏差
检查数量
检查方法
水平轴线
30
每节管
GPS或挂中线用钢尺测量
管底高程
30
每节管
水准仪测量
5）承插口对接完成后，应用专用量具（钢制测隙规）检查橡胶圈是否仍然在插口环的凹槽内。
若没有，则退出管道，检查、更换橡胶圈，重新安装。
经检验合格，并将管道垫稳后，才能将吊具移开。
6）在保证管道接口相对转角和接头间隙控制要求的前提下，可通过调整管道的接头间隙和相对转角以减轻和闭合误差，较大的偏差可通过多节管材的调整消除。
5.2.6管道打压及管缝及防渗漏处理
1.管道打压：
为了保证管道接口的施工质量防止渗漏，采用三次接口打压试验，具体步骤如下：
1）本工程PCCP管为双胶圈接头的管材，在每节管道接头安装完毕后，随即进行第一次接头水压试验，以检验胶圈是否安装到位及安装质量是否合格。
2）管道安装时应确保一个试验孔在管道下部120°范围内，另一个试压孔在管道上部120°范围内。
试验宜采用经过校定的手动试压泵，试压泵与管道下部试压对接，上部试压孔排气。
排气结束后拧紧螺栓，管道接口水压试验压力应不小于0.2Mpa，当工作压力不大于1.0Mpa时可采用工作压力，当工作压力大于1.0Mpa时，不宜超过1.0Mpa。
加压至试验压力恒压5min，无压力降为合格。
否则应拉开接头检查胶圈、承插口有无异常，处理好后重新安装进行试验，直至合格后方可进行下一节PCCP管安装。
试压合格后，取下试压嘴，拧上封堵螺栓。
试验方式如下图所示：
图5.2.6-1打压泵和打压接头
图5.2.6-2接口打压示意图
3）每安装3节PCCP管后，对先前安装的第一根管接缝进行第二次接头打压，检验方法同第一次。
4）管顶回填完成后进行第三次打压，试验压力为设计要求的工作压力，保持5min压力不下降，即为合格。
2.管道管缝及防渗漏处理
1）管道接头灌浆：
安装完成并且接头水压试验合格的管道应进行接头灌缝处理。
接头灌缝的材料和施工方法应按设计要求进行，但一般可分为水泥砂浆灌缝和柔性材料灌缝。
接头灌缝是为了给接头承插口型钢提供保护以防腐蚀，并使内接头管缝光滑、平整有利于水流通过。
外接头灌浆：
在外部接口缝隙表面淋水冲洗，以确保缝隙表面洁净湿润；在接头缝隙内安放一根铁丝，再在接头的外侧裹一层土工布或塑料编织带（宽300～400mm，长小于管道外周长400～600mm），上端开口，作为接头灌缝的模板、模块两端，用2条20mm～30mm的钢带或φ3mm钢丝做成的卡箍，有效的卡住灌缝接头外模。
用水泥：
砂=1：
2～2.5的高流动度水泥防水砂浆，防水剂为水泥掺量0.5%，从板块开口处灌入接口边灌边来回抽动铁丝，以确保管道底部的水泥防水砂浆灌注密实。
待防水砂浆灌满接头后，灌浆口上部用较干的防水砂浆填满抹光。
外部灌浆如下图：
图5.2.6-3外接头灌浆
内部接缝封堵：
在第3次打压完成后，经验收合格，即可进行管道内部接缝封堵，填缝前，应清除接头处的杂物，使接头保持清洁、干燥。
内部接缝采用聚硫密封胶进行封堵。
聚硫密封胶施工时，首先用毛刷在接缝两侧均匀地刷涂一层底涂料，固化时间约20～30min，可用暖风机烘干；然后注聚硫密封胶，聚硫密封胶为双组份，配置比例为10：
1，接缝注胶施工时分层分段进行，注胶主要分3个步骤：
第1步：
将承口部位的缝隙填满（即承插口阴角），用专用抹子竖起对阴角部位反复拉划，排出阴角内部气泡；
第2步：
接缝内10mm高度范围内注胶，注胶完成后采用专用抹子竖起反复拉划，以便排出气泡；
第3步：
接缝内剩余15mm高度注胶，注胶完成后用抹子抹平。
施工过程中严格控制聚硫密封胶的厚度不小于25mm，采用钢板尺检查注胶深度，发现深度不够时应及时补充。
注胶过程中严禁污染混凝土表面及接缝内壁剩余部位，如污染应重新进行打磨，并做好防尘工作，注胶结束固化一段时间后进行下一步施工。
两次涂胶施工时间间隔不超过8h，第三步表干后及时检查注胶质量，对存在流挂、气泡现象及时处理。
2）管道防渗漏处理：
管道在生产、安装过程中，管道内部难免出现砼细微裂缝，为了保证管道内部的钢筒在使用过程中不被水锈蚀，将管道内部有裂缝部位清理干净，涂刷一层水泥基渗透性防水涂料、最少施工两遍，第一遍与第二遍时间间隔24h,施工完毕24h后，每日进行喷水养护2到3次，养护时间为7天。
以保证管道施工质量。
施工及养护期间严禁无关人员踩踏。
5.2.7管道回填
1.管道及其配件安装完成并经验收合格后，应及时进行沟槽的回填，不允许将已安装完成的管道长期外露不回填，更不允许将其跨越雨季和冬季，以免发生管道损坏和雨季漂管事故。
2.回填前应清除沟槽内杂物，并排除积水，不得在有积水的情况下进行回填。
3.管道管沟回填先回填腋角部位，并用小型夯实机械分层夯实，管道两侧至管顶的回填土必须对称分层夯实，并作压实度试验，试验合格后方可进入下道工序。
严禁单侧回填或用推土机从一侧向沟内推填，以免引起管道轴线位移和接口变形。
4.靠近管道的回填土中不得含有石块和砖块，冬季施工时要消除冻土。
5.管顶500mm以下的回填土与两侧的回填土要求相同，并不得使用重锤或大型机械夯实，回填土至管顶800~1000mm后，才允许土方机械跨越上部作业（大型机械的压重应对管体承载能力进行复核）。
6、材料与设备
6.1材料
6.1.1PCCP管道材料应具有质量检测部门的产品性能检测报告和合格证；并符合《预应力钢筒混凝土管GB/T19685-2017》标准有关要求。
6.1.2检查PCCP管道外观应光滑、密实不允许有凹坑、漏砂、漏浆、蜂窝麻面现象。
6.1.3PCCP管道砼强度为C50，工作压力为0.25MPa，。
6.1.4PCCP管道胶圈的尺寸和体积应与承插口钢环的胶槽尺寸和配合间隙相匹配，橡胶密封圈的基本性能和质量要求应分别符合JC/T748的规定，橡胶密封圈的性能试验应遵循JC/T749的规定。
6.2设备
序号
机具名称
规格型号
备注
1
反铲挖掘机
PC220
用于管道基槽土方开挖
2
自卸汽车
用于管道基槽土方运输
3
轻型打夯机
用于管道回填腋角部位夯实
4
振动压路机
25T
用于管道基槽回填压实。
5
汽车吊
300T
用于管道吊装作业。
6
冀力牌柔性吊带
60T
用于管道吊装作业。
7
GPS-RTK仪器
用于管道管线定位测量。
8
水准仪
用于管道管线高程测量。
9
手动试压泵0-1.6MPa
0-1.6MPa
用于管道打压试验
10
倒链
用于管道内部拉紧装置
11
千斤顶
用于管道内部拉紧装置
表6.2主要机具一览表
7、质量控制
PCCP管道安装及沟槽开挖施工质量执行《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008中的有关规定。
7.1管道开挖质量控制
7.1.1开挖施工前，应进行工程设计图纸会审及设计交底。
7.1.2施工前要详细编制PCCP管道安装施工方案，并提出本工程管道施工的质量控制点和相应的控制计划，对防止管道因基础沉降、管道安装、接口施工等关键工序实行典型控制施工。
7.1.3开挖施工前，进行原始地形测量剖面的复核检查，并按施工图纸所示的工程管线开挖尺寸进行边坡开挖剖面测量放样成果的检查。
在开挖过程中，定期测量校正开挖平面的尺寸和标高，以及按施工图纸的要求检查开挖边坡的坡度和平整度。
土方开挖时，实际施工的边坡坡度应适当留有修坡余量，再用人工修整，到达满足施工图纸要求的坡度和平整度。
7.1.4在边坡开挖过程中，定期检查开挖剖面尺寸和边坡淤泥质土等不稳定土坡的处理质量，经监理人复查确认安全后，才能继续向下开挖。
7.1.5施工前，配置质检部门及专职人员，负责质量管理工作，根据作业指导书制定相应施工工序的质量控制计划和质量保证措施。
7.1.6按规定进行检验、测量和试验，确保不合格的工序在纠正前不能进行下一工序的施工。
7.1.7质检员定期检查、施工中间检查以及工序间的交接检查。
督促检查“三检制”落实情况。
7.1.8检查工程材料质量，禁止使用不合格材料。
7.1.9每月组织一次工程项目的质量检查，针对主要问题，项目经理亲自组织攻关。
对重大质量问题负责，并及时上报有关部门，以得到妥善解决。
7.1.10工作班组设一名兼职质量检查员，负责各工序的质量检查
7.1.11施工过程中要认真接受建设单位管理人员和监理工程师对工作质量的监督、检查和有计划的质量监查。
同时对建设单位管理人员和监理工程师提供必要的工作条件和便利。
7.1.12施工过程中应保证质量检查计划实施的有效性，进行有计划的内部监查，对发现的问题和缺陷，应负责处理和纠正。
7.2管道安装质量控制
7.2.1管道的椭圆度检查应符合GB/T19685-2017中的承插口工作面椭圆度≤工作面标准尺寸的0.5%，即12mm；管道承口工作面内径误差为（+1.0，+2.0）mm，管道插口工作面外径误差为（-1.0，-2.0）mm；严禁管道基础坐在冻土层上。
7.2.2管道安装完成后，及时校核高程、轴向位置以及管道内缝宽度，安装偏差控制在设计要求范围内。
7.2.3当环境温度低于5°时，采取必要的保温措施，确保管道的安装和回填质量，必要时，应停止施工。
7.2.4施工之前，配置质检部门及专职人员，负责质量管理工作，根据作业指导书制定相应施工工序的质量控制计划和质量保证措施。
7.3管道回填质量控制措施
7.3.1首先针对每一种回填材料进行最大干密度、压实相对密度或压实干密度的测试；当材料级配或塑性有明显改变时，进行补充试验。
7.3.2在管道回填过程中，按照管道的各个回填分区进行回填密度现场取样试验。
首次取样试验低于要求标准时可以补试，但补试不满足要求则判定为不合格。
试验可采用环刀法（对细粒土）或灌砂法（对粗粒土）。
对管道基础按照设计要求必须做静载试验。
7.3.3试验取样的位置、数量以及试验的应符合相关规范要求。
7.3.4管沟回填时，管腔部位密实度要达到95%以上，管顶1000mm以下不得采用机械压实。
90°腋角范围内要夯实。
8、安全措施
8.1工程开工前，编制针对土方开挖、回填、施工降水、PCCP管道安装等作业，编制专项安全施工方案，确保施工安全。
8.2实行逐级安全技术交底，参加安全技术交底的人员要进行签字归档保存。
专职安全员每日对安全技术措施的执行情况进行监督检查，并作好记录。
8.3项目部要加强施工现场安全教育；并认真执行安全检查制度。
8.4施工现场应实施机械安全管理安装验收制度，机械安装要按照规定的安全技术标准进行检测。
所有操作人员要持证上岗。
使用期间定机、定人、定岗位责任，保证设备完好率。
8.5确保必需的安全投入。
劳动保护用品、安全设备及设施应完全满足安全生产的需要。
8.6机械作业的指挥人员，指挥信号必须准确，操作人员必须听从指挥，严禁违章作业。
8.7起重吊装作业应严格执行《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑安装人员安全技术操作规程》中的有关规定和要求。
起重吊装作业司机、司索、信号工等特殊工种必须持证上岗。
并且上岗证书在有效期内。
8.8吊装技术数据要经反复核算，并经技术负责人审核确认。
8.9吊装时，现场指挥人员和操作人员必须有一定吊装经验，汽车吊吊物回转半径内严禁站人。
9、环保措施
9.1PCCP管道安装施工操作时，要严格遵守国家和地方政府有关环保的法律、法规，加强在施工中机械设备噪音、废水、垃圾的控制与处理，遵守废弃物处理的规章制度，接受相关单位的监督检查。
9.2施工车辆特别是重型施工车辆的行驶线路经过街镇道路时限速行驶。
对噪声控制制定出实施细则，并加以认真贯彻。
同时配置噪声监测设备，加强噪声监测。
9.3施工现场建立废弃物处理规定，定期清运产生的废弃物。
9.4施工现场建立文明施工制度，保证施工现场的整洁、有序、安全施工。
9.5从事土方运输的车辆应采取苫布覆盖措施，防止遗撒。
车轮要有冲洗措施，严禁沾泥上路。
10、效益分析
10.1技术经济效益：
本施工工艺简单灵活，操作方便，投入人员、机械设备较少，安装成本低。
且施工方法安全可靠，能提高工程质量和施工效率，缩短工期。
10.2社会效益：
在临港经济开发区第二起步区明渠及泵站工程项目1#、2#雨水泵站出水管道施工时，管道安装工期紧、施工条件不利（施工现场表层土质为海边淤泥质土，地下水丰富）的情况下，管道采用了本工法进行安装，使工程能够按时、按质、安全、顺利地进行施工，充分显示了本工法的技术优势，为整体工程竣工赢得了时间，受到建设单位、监理单位的好评，为大口径PCCP管道安装积累了经验。
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