浅析南水北调PCCP管道接头漏压现象与处理

1、浅析南水北调PCCP管道接头漏压现象与处理2OO9年第28卷第4期?DWRHE水利水电工程设计浅析南水北调PCCP管道接头漏压现象与处理郑东刘同进摘要从PccP管道施工流程,安装方法,接头水压检验程序与标准入手,针对管道验收工作中接头水压检验发生的漏压现象,结合现场施工条件及施工成果等,分析漏压现象发生的原因,并提出了相应的处理方法,为今后类似工程提供参考.关键词PCCP管道接头水压检验橡胶圈漏压处理方法南水北调中图分类号TV672.2文献标识码B文章编号10076980(200904一OO2303南水北调北京段PCCP管道工程是南水北调中线重点项目之一,上接惠南庄泵站,下接大宁调压池,全长5

2、6.359km,采用双排内径4mPCCP管道输水.管道安装施工分为两种形式,一是洞穿管,即在已成型的隧洞内安装PCCP;二是明挖沟槽安装PCCP.该项目是国内首次大规模使用4m超大口径PCCP的项目,目前国际上只有利比亚"人工河"第一期工程使用过如此大直径的PCCP管道.PCCP是由预应力钢丝,钢筒,混凝土构成的复合管材,是英文单词PrestressedConcreteCylinderPipe的缩写.这种管材具有能承受较大的内外荷载,抗渗性能好,接头密封性好,经久耐用等优良特性,是大型引水工程和城市给排水工程理想的输水管材.1PCCP管道安装工艺流程及其安装方法,水压检验标

3、准PCCP管道安装可分别采用填弧法或开弧法施工,所谓填弧法施工即为在验收合格的垫层上先安装PCCP,待安装检测项目达到要求后,采用人工或机具回填管道底部及腋下,并夯实以确保安装好的PCCP不发生位移;开弧法施工则是根据实验数据事先回填修筑成一个圆弧形断面,PCCP管道安装在圆弧形断面上进行,待安装检测项目达到要求后,采用人工或机具对管道底部及腋下进行局部回填并夯实,以确保安装好的PCCP不发生位移.1.1PccP管道安装工艺流程PCCP管道安装施工工艺流程见图1.1.2PCCP管道安装施工方法根据安装试验,PCCP的安装无论是管道插口对接管道承口或者管道承口对接管道插口,效果一样,都不会影响安

4、装质量.具体安装方法为:龙门l管线测量放线l橡胶圈安装地l放工降水l阴极保护下管道就位管线f沟槽丌挖f'沟槽回填保接头对接护l管基开挖l三次打压改上第1,2次接头打压移l管基处理l管道内勾缝I'管道外接头勾缝l垫层铺设l管道电连接图1I:'CCP施工工序流程圈吊把PCCP运送到待安装区域后,并不卸下管子,在管道插口密封橡胶圈安装好后缓慢向接头处开近,当插口与承口净距715em时,停止设备的移动,调整管道高程和轴向,使待装管与已装管大致同心,然后采用内拉法使管道承口,插口对接起来.内拉法的具体做法为:在待装管道外侧和已装管道内侧接头分缝处安装内拉支撑钢架和内拉钢丝绳及手拉

5、导链葫芦(也可用油压千斤顶),形成内拉装置,人工手拉导链葫芦产生内拉力,配合龙门吊起重装置上,下提升管道,将待装管节插口(或承口)缓慢向已装管承口(或插口)挤进,即将达到规定的安装间隙时,检查管道中心线位置偏差,启动起重装置或内拉装置微调管道,直至管道位置满足轴线,高程和开口度要求,这时进行接头第1次水压检验,合格后进行管底及腋下回填,并夯实以保证装好的PCCP管节不发生位移,然后卸下吊带,安装设备退出,进行下一节管道安装.1.3管道接头水压检验时间与标准管道接头第1次水压检验是在管道对接满足轴线,高程和开口度要求后随之进行的,而管道安装对接好后,应对其前面安装的第3节管道进行第2次接头水压检

6、验.当沟槽回填至管顶以上50cm时,应对管道接头进行第3次水压检验.水利水电工程设计DWRHE?2009年第28卷第4期每次水压检验的方法和标准为:用人工试压泵(量程一般为1.0MPa,1.6MPa或2.0MPa)向管道试压孔内注入洁净水(冬季为饮用酒,防冻),如果管道安装合格,则管道插口凹槽内的2根橡胶圈间将形成一个密闭空间,从试压孔注入的洁净水将不能流出,随着注入水量的增多,试压泵压力表数值将升高,当达到0.6MPa时,停止加压,稳压5min,如果压力值不下降,则管道安装合格.2接头水压检验漏压现象原因分析与处理根据现行相关PCCP管道质量验收标准,方法,从现场施工成果来看,接头水压检验漏

7、压现象表现为以下3种情况.(1)接头第1次水压检验即发生漏压.(2)接头第1次水压检验合格,第2次水压检验发生漏压.(3)接头第1,2次水压检验都合格,第3次水压检验发生漏压.发生第1种情况出现的概率最大,从施工现场留下的痕迹来看,一般情况下第1次水压检验即发生漏压往往伴随着PCCP管道对接处插口内衬?昆凝土产生裂缝.其主要原因是管道局部圆度过大,钢圈部分地方凸起或凹下,在管道对接过程中就会在此部位形成过大应力,引起钢圈变形严重,致使插口内衬混凝土与钢圈剥离并产生形状如头发丝一样的环形裂缝,同时还将损坏橡胶圈,造成水压检验发生漏压.南水北调中线PCCP管道工程中对管道局部圆度的质量验收标准为:

8、用弦长2m的靠尺靠在钢圈上,如果间隙不大于6rflln则视为合格,可以进场使用.对于安装时发生局部圆度过大影响水压检验的处理方法为:如果钢圈凸起,应对凸起部位进行打磨光滑后重新进行安装;如果是凹下,则需要在安装橡胶圈时,通过顺直橡胶圈使其在钢圈凹下部位相对粗一点,然后重新安装对接管道.其次,还有2个方面的原因:承口,插口配合间隙过小,当外力强行把插口拉人承口(或承口拉人插口)时,钢圈受挤压变形使黏附在插口钢圈上的内衬混凝土发生剥离现象.严重时,混凝土破裂开来.安装过程中管节上,下或左,右插入深度差值过大.由安装方法知道,当安装过程中上,下或左,右插入深度严重不均匀时,钢圈必然会受挤压变形,当变

9、形产生的力传递到混凝土上时就发生了混凝土与钢圈的剥离,甚至使混凝土破裂.这时,管道插口内衬混凝土裂缝表现为相对管心基本呈对称分布.在这两种情况下,虽然管道能对接上,但是管节插口上的橡胶圈在安装过程中受到特别巨大的摩擦力,当这个力大到使橡胶圈损坏或使其从凹槽内滑出时,进行水压检验就会发生漏压.如果是外侧橡胶圈出现问题,则表现为外漏(打压水流出到管道外部),如果是内侧橡胶圈出现问题,则表现为内漏.这时,处理方法为:把已安装好后的管节拔出,如果是管道承口,插口配合间隙过小,应将承口整体重新打磨,然后在插口套上新的橡胶圈再安装.如果发现是因为安装过程管节上,下或左,右插入深度差值过大引起的,应将管节拔

10、出后,重新套上新的橡胶圈再安装1次,安装中注意控制管节上,下或左,右插入速度和深度.另外,如果管道承口,插口配合间隙整体过大,也会发生接头水压检验漏压现象,这时,应换上直径尺寸稍大的橡胶圈然后重新安装.南水北调PCCP管道安装工程上使用2种规格的橡胶圈,其中1种直径是3.0cm,另1种直径为3.2cm.发生第2种情况的原因显得较为复杂,事后也很难做出准确的判断,根据现场施工条件,施工方法与施工环境,分析主要还是以下两种原因:安装过程中由于内拉支撑插在PCCP接缝处,导致安装过程扰动了前面的管节,以至发生第2次水压检验漏压现象.基础发生沉陷,管道随之发生偏移和沉降.为防止上述原因的发生,在安装中

11、,应将内拉支撑与安装面保持3节管道以上的距离,这样可以使对已安装管节的扰动降到最低.同时,布满并夯实管道底部和两腋的回填垫层料,即使管道完成,应继续保持抽排集水井内的地下水,防止地下水位上涨浸泡管道安装基础,造成基础沉降.由于第2次水压检验距离安装时间较近,管道内橡胶圈还未充分定型,而且橡胶圈上涂抹的润滑油也未完全消失,因此橡胶圈还有一定的旋转膨胀能力.因此可以使用千斤顶轻微抬动管节使橡胶圈滑动后具备止水能力,如果管节扰动过大,千斤顶无法使其复位,则最好拔出管节重新安装.发生第3种情况的原因主要是管道发生了位移,无论是水平或者垂直方向的移动必然会导致对接处发生相对滑动,因为管道安装好后内部的橡

12、胶圈在长时间的挤压力作用下已经由原来的圆形截面变成了方形截面,并且失去了很大一部分弹性,因此当对接处发生即使是很小的一点位移滑动时橡胶圈不能膨胀填充由位移变化所产生的空隙,打压即(下转第29页)冯宇鹏等?平滑系数试算法放大洪水过程线?29?表3某小流域直接法与平滑系数法放大洪水过程线比较,直接法平滑系数法.直接法平滑系数法鹏序号程线,K大系放大系设计洪水(?)数,数过程线m-'SJ11001.551552.202201413001.4919381.49193122101.553252.0o4101512601.55l9521.48186533601.555581.70614167901

13、.55l2241.48116545361.5S8301.46783177001.5510851.47102955981.559271.47877185701.558831.4783567861.5512181.471157195001.557751.46730792O1.5514251.481359204301.556661.6o6818ll801,49l7591.48175O213701.555731.7063l913601.4920281.492O25222601.554031I8047610l4801.4922061.4922122320o1.553102.o039ol1l6001.5O

14、24001.5o240024l601.552482.1O3321215001.4922361.502243251501.552322.2O33013l4001.4920871.492086时间,l1一'直接法一平滑系数试算法典型图4直接法与平滑系数试算法结果B较3结语(1)用平滑系数法放大得到的设计洪水过程线,在时段衔接处平滑过渡,能较好地反映典型洪水过程的特性.但以直接法为比较对象,平滑系数法放大的过程线在洪峰前后时段的流量可能偏大或偏小,对水库调洪结果可能产生影响,因此在使用中应注意检查设计洪水过程线的合理性.(2)用平滑系数法放大多个频率的设计洪水过程线容易产生不同频率洪水过程线

15、的交叉现象,因此,在计算之后必须进行检查,如存在交叉,可通过适当修改某一设计频率某一时段的放大系数分组端点来进行调整.参考文献1SL44-93,水利水电工程设计洪水计算规范s.作者简介冯宇鹏男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津3130222李振军男助理工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津3130222(收稿日期20091012)(上接第24页)会漏水.而管道发生位移则可能是由于地下水位上涨造成基础沉降,回填过程扰动了管道等多种因素造成的.由于第3次水压检验时间是管道被回填覆盖后进行,如果不严重,一般采用聚硫密封胶等材料填充接头内缝来达到止水的目的.3结语南水北调中线(北京段)PCCP管道工程是国内首次大规模使用4nl直径PCCP的工程,在国内尚无4m大口径PCCP管道安装标准和经验的情况下,从管道施工现场条件,施工方法等方面考虑,针对管道接头打压检验中漏压现象发生的3种情况,逐条分析了原因,发生漏压主要还是由