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PCCP管施工方案
预应力钢筒混凝土管(PCCP)施工方案及主要技术措施
一、施工工艺流程
场地平整→测量放线→沟槽开挖→施工降排水→PCCP管吊装就位→PCCP管道安装、各种井施工→接口水压试验→填封接口缝→土方回填→水压试验→竣工清理。
二、场地清理
将施工区域内的树根、杂草、垃圾、废渣及监理指明的其它有碍物等均按要求处理,所有的清除物必须按监理指定的地区进行弃置或掩埋,并不得妨碍自然排水或污染环境。对于含细根须、草本植物及覆盖草等植物的表层有机土壤,按开挖深度进行开挖,并将有机土壤运至指定地区,防止土壤被冲刷流失。合理使用有机土壤,将之用于工程临时占地的表土恢复。
三、测量放线
1、接桩、验桩、护桩
接收监理提供的测量基准点、基准线和水准点及其基本资料和数据后,校测基准点的测量精度,并复核资料和数据的准确性,确认准确无误后,以监理提供的测量基准点为基准,按国家测绘标准和施工精度要求,测设用于工程施工的控制网,并将控制网资料报送监理审批。施工期间注意保护好测量基准点、基准线和水准点及自行增设的控制网点。
2、平面控制网的确定
以监理所交桩位及坐标数据作为基本控制网,在设计中线平行方向自布一条附合导线,以满足施工需要。
3、高程控制网的确定
将所交高程点作为施工高程基本控制网,自布两条附合水准导线,并引测出临时水准点。
4、施工放线
⑴开挖前按坐标测设出管线、井位和镇墩位置,根据中线及计划边坡坡度向两侧放出开挖上口线,开挖过程中用经纬仪控制开挖方向,用水准仪控制开挖深度。
⑵开挖后用全站仪在槽底放出管线或井位中心桩,根据结构宽度和设计高程放出基底边线及标高。
5、施工测量检查
⑴对每一步施工测量成果进行复查校核,无误后申报上一级检查,监理现场认可后进行下一步施工。
⑵凡属观测成果,均附有书面计算记录和草图。
⑶做好测量日志,保证资料的完整。
四、管沟基槽土方开挖
管沟基槽土方开挖采用机械开挖和人工开挖互相配合进行,以机械开挖为主,人工辅助整坡和清底。严格按照设计要求进行开挖,沟宽应有足够的空间安设管座及便于操作和回填作业,承插口接合处沟槽宽度应适当加宽。开挖过程中用经纬仪监控中线位置,用水准仪随时监测槽底高程,避免超挖或欠挖,并保证设计基槽底部的尺寸。为防止扰动槽底原状土层,机械开挖在槽底留20cm保护层由人工挖除,开挖的土方除现场备土回填外,均用自卸汽车运至监理指定弃土场。挖至槽底标高后,约请监理、设计等部门验槽,检查合格后方可进行下道工序施工。
五、施工降排水
由于本工程中部分地段地下水位埋深较浅,因此作好降排水工作非常重要。对于水量较小、对施工影响不大的部位,可直接采用明沟排水方式,人工在基坑两侧挖排水沟和集水坑,集水坑每隔30米设一个,每个集水坑内设2台3″泥浆泵进行抽排降水。对于水量较大、对施工影响大的部位,采用在管道两侧进行管井降水,沿管道方向每10米设直径50cm的深井一个,井内下无砂管滤水,用3″泥浆泵抽水,以保证干槽施工的条件。
管道未具备抗浮条件时,严禁沟槽内积水,防止发生浮管现象。施工排水终止后,立即用砂砾料或碎石填实降水井点所留的孔洞。
六、PCCP管道运输、存放及现场检验
1、PCCP管道装卸
装卸PCCP管道的起重机必须具有一定的强度,严禁超负荷或在不稳定的工况下进行起吊装卸,管子起吊采用兜身吊带或专用的起吊工具,严禁采用穿心吊,起吊索具用柔性材料包裹,避免碰损管子。装卸过程始终保持轻装轻放的原则,严禁溜放或用推土机、叉车等直接碰撞和推拉管子,不得抛、摔、滚、拖。管子起吊时,管中不得有人,管下不准有人逗留。
2、PCCP管道装车运输
管子在装车运输时采取必需的防止震动、碰撞、滑移措施,在车上设置支座或在枕木上固定木楔以稳定管子,并与车厢绑扎牢稳,避免出现超高、超宽、超重等情况。另外在运输管子时,对管子的承插口要进行妥善的包扎保护,管子上面或里面禁止装运其它物品。
3、PCCP管现场存放
PCCP管只能单层存放,不允许堆放。长期(一月以上)存放时,必须采取适当的养护措施。存放时保持出厂横立轴的正确摆放位置,不得随意变换位置。
4、PCCP管现场检验
到达现场的PCCP管必须附有出厂证明书,凡标志技术条件不明、技术指标不符合标准规定或设计要求的管子不得使用。证书至少包括如下资料:
⑴交付前钢材及钢丝的实验结果;
⑵用于管道生产的水泥及骨料的实验结果;
⑶每一钢筒试样检测结果;
⑶管芯混凝土及保护层砂浆试验结果;
⑸成品管三边承载试验及静水压力试验报告;
⑹配件的焊接检测结果和砂浆、环氧树脂涂层或防腐涂层的证明材料。
管子在安装前必须逐根进行外观检查:检查PCCP管尺寸公差,如椭圆度、断面垂直度、直径公差和保护层公差,符合现行国家质量验收标准规定;检查承插口有无碰损、外保护层有无脱落等,发现裂缝、保护层脱落、空鼓、接口掉角等缺陷在规范允许范围内,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必须符合JC625-1996的规定。橡胶圈形状为“O”形,使用前必须逐个检查,表面不得有气孔、裂缝、重皮、平面扭曲、肉眼可见的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及对应用水无害的证明书。
规范规定公称直径大于1400mmPCCP管允许使用有接头的密封圈,但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。
七、垫层施工
管道垫层要承受来自管道、水及覆盖层等的各种外部荷载,同时也使得各种软硬不一致的基底反力趋于均匀,垫层的承载能力对于管道的安全有着重要的影响。垫层施工前必须对原状地基进行取样或做钎探试验,必要时在请示设计后对基底换填砂粒料,以保证基底的承载能力和均匀性。基底情况经监理验收后方可进行垫层的施工。
用于填筑垫层的石屑粒径控制在5~15mm之间,不含有草根、土块和其它杂物。填筑石屑垫层采用冲击夯细致分层振动夯实,控制每层厚度不超过25cm,根据设计石屑垫层形状,超填出一定的高度,待下管后利用管自身重量下压成设计断面。
八、PCCP管的吊装就位及安装
1、PCCP管施工原则
PCCP管在坡度较大的斜坡区域安装时,按照由下至上的方向施工,先安装坡底管道,顺序向上安装坡顶管道,注意将管道的承口朝上,以便于施工。根据标段内的管道沿线地形的坡度起伏,施工时进行分段分区开设多个工作面,同时进行各段管道安装。
现场对PCCP管逐根进行承插口配管量测,按长短轴对正方式进行安装。严禁将管子向沟底自由滚放,采用机具下管尽量减少沟槽上机械的移动和管子在管沟基槽内的多次搬运移动。吊车下管时注意吊车站位位置沟槽边坡的稳定。
2、PCCP管吊装就位
PCCP管的吊装就位根据管径、周边地形、交通状况及沟槽的深度、工期要求等条件综合考虑,选择施工方法。由于本工程工期紧张,所以只要施工现场具备吊车站位的条件,就采用吊车吊装就位,本工程中选用80t吊车站位于沟边,用两组导链和钢丝绳将管子吊至沟槽内,用手扳葫芦配合吊车,对管子进行上下、左右微动,通过下部垫层、三角枕木和垫板使管子就位。该种施工方法速度较快且安全性高,但对场地情况要求高,同时费用较高。
采用龙门台车吊装就位,首先在沟槽内铺设钢轨,位于钢轨上的台车用慢速卷扬机进行牵引行走,台车内用两组导链和钢丝绳将管道吊起,注意保护管道的边角位置,避免在行走过程中与台车立柱发生碰撞,造成管道损坏。下坡位置施工时在坡顶用卷扬机控制台车的下行速度,台车车轮与钢轨之间用锁轨器锁定,防止在下坡时台车发生倾覆。台车行走至管道安装位置后,用手扳葫芦和垫板配合台车上下、左右微动安装将管子安装就位。该种方法费用较低,容易掌握,对场地的适应能力强,但要保证足够的沟槽宽度以利于铺设轨道,并施工速度较慢。
3、管道及接头的清理、润滑
安装前先清扫管子内部,清除插口和承口圈上的全部灰尘、泥土及异物。胶圈套入插口凹槽之前先分别在插口圈外表面、承口圈的整个内表面和胶圈上涂抹润滑剂,胶圈滑入插口槽后,在胶圈及插口环之间插入一根光滑的杆(或用螺丝刀),将该杆绕接口圆二周(二个方向各一周),使胶圈紧紧地绕在插口上,形成一个非常好的密封面,然后再在胶圈上薄薄地涂上一层润滑油。所使用的润滑剂必须是植物性的或经厂家同意的替代型润滑剂而不能使用油基润滑剂,因油基润滑剂会损害橡胶圈,故而不能使用。
4、管子对口
管道安装时,将刚吊下的管子的插口与已安装好的管子的承口对中,使插口正对承口。采用手扳葫芦外拉法将刚吊下的管子的插口缓慢而平稳地滑入前一根已安装的管子的承口内就位,管口连接时作业人员事先进入管内,往两管之间塞入挡块,控制两管之间的安装间隙在20~30mm之间,同时也避免承插口环发生碰撞。特别注意管子顺直对口时使插口端和承口端保持平行,并使圆周间隙大致相等,以期准确就位。
注意勿让泥土污物落到已涂润滑剂的插口圈上。管子对接后时检查胶圈位置,检查时,用一自制的柔性弯钩插入插口凸台与承口表面之间,并绕接缝转一圈,以确保在接口整个一圈都能触到胶圈,如果接口完好,就可拿掉档块,将管子拉拢到位。如果在某一部位触不到胶圈,就要拉开接口,仔细检查胶圈有无切口、凹穴或其他损伤。如有问题,必须重换一只胶圈,并重新连接。每节PCCP管安装完成后,细致进行管道位置和高程的校验,确保安装质量。
5、接口打压
本工程中所用PCCP管其承插口采用双胶圈密封,管子对口完成后对每一处接口做水压试验。在插口的两道密封圈中间预留10mm螺孔作试验接口,试水时拧下螺栓,将水压试水机与之连接,注水加压。为防止管子在接口水压试验时产生位移,在相邻两管间用拉具拉紧。接口的试验压力值,根据相关规范规定,取,恒压5分钟,检查接口无渗漏即合格。
6、接口外部灌浆
为保护外露的钢承插口不受腐蚀,需要在管接口外侧进行灌浆或人工抹浆。具体作法如下:
⑴在接口的外侧裹一层麻布、塑料编织带或油毡纸(15~20cm宽)作模,并用细铁丝将两侧扎紧,上面留有灌浆口,在接口间隙内放一根铁丝,以备灌浆时来回牵动,以使砂浆密实。
⑵用1:~2的水泥砂浆调制成流态状,将砂浆灌满绕接口一圈的灌浆带,来回牵动铁丝使砂浆从另一侧冒出,再用干硬性混合物抹平灌浆带顶部的敞口,保证管底接口密实。第一次仅浇灌至灌浆带底部1/3处,就进行回填,以便对整条灌浆带灌满砂浆时起支撑作用。
7、接口内部填缝
接口内凹槽用1∶~2的水泥砂浆进行勾缝并抹平管接口内表面,使之与管内壁平齐。
8、过渡件连接
阀门、排气阀或钢管等为法兰接口时,过渡件与其连接端必须采用相应的法兰接口,其法兰螺栓孔位置及直径必须与连接端的法兰一致。其中垫片或垫圈位置必须正确,拧紧时按对称位置相间进行,防止拧紧过程中产生的轴向拉力导致两端管道拉裂或接口拉脱。
连接不同材质的管材采用承插式接口时,过渡件与其连接端必须采用相应的承插式接口,其承口内径或插口外径及密封圈规格等必须符合连接端承口和插口的要求。
9、镇墩
在压力管道方向改变处、横截面面积改变处或管路终端会产生推力,如果不对其进行充分限制,则可能导致接口拉开,为防止接口拉开,则需对这些部位加设镇墩,这样增加了接口圈和土壤之间的接触面积,提高了摩擦力从而防止接口的移动而造成渗漏。
土质沟槽镇墩范围如土质较软,经设计同意可在镇墩及上下游各二节管范围内换填砂砾料,换填厚度与地基荷载相适应。镇墩混凝土浇筑在开挖断面内满填混凝土,不允许支模浇筑。土质沟槽镇墩后背必须为原状土,并保证镇墩和土体紧密接触,镇墩与管道间做沉降缝,缝内垫20mm浸油木板。需利用被动土压力的镇墩受力侧的槽壁不得超挖,如超挖用同标号混凝土回填。
10、水压试验
管道安装后,为保证管网系统的可靠性,根据管线长度进行全线或分段水压试验。试验前管道土方回填高程必须达到胸腔以上,管线的镇墩与锚固结构等达到设计强度要求,接缝水泥砂浆强度不小于5N/mm
2后才能进行水压试验,以防止管线位移或变形。
11、沟槽回填土施工
管道及附件安装完成,经检验合格后,及时进行沟槽回填,避免将已安装完成的管道长期外露不回填,更不允许将其跨越冬季。回填前根据现场土质进行压实试验,确定最佳含水量、虚铺厚度及压实遍数等参数。回填前清除沟槽内的杂物,并排除积水,不得在有积水的情况下进行回填。严格控制回填土料的质量,回填土中不得含有淤泥、腐殖物、碎砖、石块及大于10cm的硬土块。冬季回填时管顶以上50cm以内不得使用冻土,以外可均匀掺入冻土,但控制数量不得超过填土总体积的15%,且冻块尺寸不超过10cm。管道两侧至管顶的回填土必须对称分层夯实,严禁单侧回填或用推土机从一侧向沟内推填,以免引起管顶轴线位移和接口变形。
回填土分层回填夯实,采用冲击夯作业,每层虚铺厚度不大于25cm,填土夯实做到夯夯相连,确保无漏夯。沟槽两侧回填同步进行,高差不超过30cm。管道与下方的土弧基础之间的三角区必须重点填筑密实,填筑时管道两侧必须对称进行,注意不得使管道位移或损伤,将管道的椭圆度变形控制在允许范围内。回填的分段处留设台阶,每步台阶宽度不小于50cm,台阶从夯实后的土中切出,不得做假台阶。
回填土密实度要求:管两侧至槽边范围、自槽底到管顶以上500mm区域回填土的压实度≥95%;管顶500mm以上区域回填土压实度≥85%;路基段如且路基要求大于以上要求时按道路标准要求回填。