CN117345944A - 大口径pccp管道在复杂地基上的埋置安装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,包含地基处理、基坑支护、垫层浇筑、管道吊安装、包封浇筑、承插口打压等多道工序,针对大管径的PCCP管道,用内装法进行安装,采用挡杠、钢丝绳、手拉葫芦组合系统,在吊挖机的配合下,利用相邻两根管之间的安装缝隙作为一个支撑点,将待装的管道的一端作为另一个支撑点,用工装卡住这两处支撑点,将管道的承插口对中后,拉紧工装上的导链,将管道插口逐步拉入,直至安装到位。此施工技术相对简单、易操作、施工费用相对较低,可在管内操作,也可规避不良土质地段塌方造成伤人事故的发生,多点作业适用性强;有效提高工作效率、减少安装工时,并能加强管道整体安装质量。
Description
技术领域
本发明属于管道安装的技术领域,具体涉及一种大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺。
背景技术
预应力钢筒混凝土管(简称PCCP管),在设计上充分使用混凝土的抗压强度,较其他管材可以承受更大的外荷载;PCCP的半刚性接头具有一定刚性及柔性,适应地质变化的性能强于其他管材;在管道安装、运行使用中带来了诸多方便,故在大型化工及炼油项目上大量普及使用。
大型化工企业给排水及消防管网里的重力流清洁雨水系统管径都采用大口径PCCP管,规格在DN1000mm- DN3200mm,DN3200mm单根最重可达31.05吨,太大太重了,以往的方法很难套用;以往多采用外装法(外侧推入)或手动倒链的方式进行PCCP管道连接,但是这些方法对于大口径PCCP管道来说安装工艺整体效率较低,水平与竖直误差的测量与调整难以控制,影响整体效果。
另外大型化工企业一般建在岛上(海边),地下水丰富,下部含有大量淤泥,地质复杂,常存在沉降问题,管道基坑最深可达7米,安全风险隐患高,施工难度极大。
发明内容
为解决上述问题,本发明公开了一种大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,采用内装法进行安装,可以有效提高工作效率,减少安装工时,提高管道整体安装质量,并且也可规避不良土质地段塌方造成伤人事故的发生,多点作业适用性强。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下:
大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,包括以下流程:
根据不同地质条件制定地基处理措施→管沟土方开挖→钢板桩支护→施工降排水→管道垫层施工→用吊车将PCCP管吊装就位→PCCP管道安装→接口水压试验→接口灌浆→回填拔桩。
作为本发明的一种改进,所述根据不同地质条件制定地基处理措施,具体如下:
a:砂土质土及土质较硬实区域采用1:1.5放坡开挖,坡中留设1.5M宽二级平台,临近桩基已施工区域,不满足放坡要求情况下,留设安全距离采用单侧钢板桩支护对桩基进行保护;
b:淤泥区域及流沙质土、回填松软土质采用先降低1.5m后双侧钢板桩+顶部支撑。
作为本发明的一种改进,所述管沟土方开挖,具体如下:
沟槽开挖前用GPS进行中线定位,采用极坐标法测放管线中线时,在起点、终点、平面折点、竖向折点及直线段的控制点测设中心桩;管线中线每10m一点,桩顶钉中心钉,并在沟槽外适当位置设置栓桩;根据中线控制桩及放坡方案测放沟槽上口开挖位置线,现场撒白灰线标注,然后在上口线外侧对称钉设一对高程桩,每对高程桩上钉一对等高的高程钉,高程桩的纵向间距为10m。
作为本发明的一种改进,针对淤泥区域及流沙质土、回填松软土质,所述钢板桩支护是在基坑两侧采用小齿口拉森Ⅳ型钢板桩+顶部一道钢支撑的支护方式,钢板桩打设采用单桩打入法。
作为本发明的一种改进,针对淤泥区域及流沙质土、回填松软土质,所述管道垫层施工前先用抛石挤淤的换填方法:先投放毛石上覆300mm后将管沟内的淤泥清理干净,再铺设200mm碎石作为整层。
作为本发明的一种改进,所述PCCP管道安装,先在PCCP管道钢质插口外侧装好两道密封胶圈,在PCCP管道非插口端设置十字杠,在已安装完成管道内插口处设置固定杆,将固定杆与十字杠使用钢丝绳及手拉葫芦连接,人在管内操作,通过手拉葫芦将管道插口逐步拉入。
作为本发明的一种改进,所述接口水压试验是在管道对接完成后,将打压泵接头和管道钢制外接接头相连接,将另一侧孔眼内钢制密封接头拆除,即可进行打压;
接头打压检验总分为三个次,第一次接头打压检验,从接头下部的进水孔压水,上部排气孔排气;排气结束后,采用钢制密封接头将孔眼密封;逐步加压至0.2Mpa,压力稳定5分钟后,再逐步加压至设计要求的压力,保压5分钟不下降,即为合格。打压不合格的管道要拔出,找到原 因后消除缺陷重装。第二次接头打压检验,每安装3节PCCP后,对先前安装的第一节管道接缝进行第二次接头打压,检验方法同第一次。第三次接头打压检验,第三次接头打压检验在管顶回填完成后进行。试验压力为设计要求的工作压力,保持5分钟压力不下降,即为合格。
作为本发明的一种改进,所述PCCP管的弯管或异形管安装时,在其下面进行保护,安装完后将支护与异形管一起浇筑管件。
作为本发明的一种改进,所述接口灌浆是在每安装20节PCCP管道后,对前10节管道的 进行接头灌浆,然后采用120°环形带基础进行包封浇筑。
作为本发明的一种改进,所述回填拔桩是用砂分层回填至管顶标高300mm,拔桩,再用原土回填至设计标高。
本发明的有益效果为:
本发明针对大管径的PCCP管道,用内装法进行安装,采用挡杠、钢丝绳、手拉葫芦组合系统,在吊挖机的配合下,利用相邻两根管之间的安装缝隙作为一个支撑点,将待装的管道的一端作为另一个支撑点,用工装卡住这两处支撑点,将管道的承插口对中后,拉紧工装上的导链,将管道插口逐步拉入,直至安装到位。此施工技术相对“管道对接机”安装相对简单、易操作、施工费用相对较低,可在管内操作,也可规避不良土质地段塌方造成伤人事故的发生,多点作业适用性强;有效提高工作效率、减少安装工时,并能加强管道整体安装质量。
附图说明
图1为本发明所述的PCCP管道安装示意图。
图2为本发明所述的接口水压试验示意图。
实施方式
下面结合附图和具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
以山东省烟台市XX人工岛炼化一体化项目给排水及消防管网工程为例,重力流清洁雨水系统管径规格≥DN1000mm均使用埋置式预应力钢筒混凝土管管道,管道总米数共计13729米,管道规格主要有DN1000mm、DN1200mm、DN1400mm、DN1600mm、DN1800mm、DN2000mm、DN2200mm、DN2400mm、DN2600mm、DN2800mm、DN3200mm,DN3200mm单根最重可达31.05吨;由于地处人工岛,地下水丰富,下部含有大量淤泥,地质复杂,管道基坑最深达7米。
对于小管径的PCCP管道, 一般采用外装法进行安装,本发明针对大管径的PCCP管道,采用内装法。由于DN3000管道的净尺寸为4980mm,两根管道安装安装好后,承插口之间的安装缝为20mm,所以,管道的安装尺寸为5000mm,内装法为挡杠、钢丝绳、手拉葫芦组合系统,在PCCP管道非插口端设置十字杠,在已安装完成管道内插口处设置固定杆,将固定杆与十字杠使用钢丝绳及手拉葫芦连接,如图1所示,通过手拉葫芦使管道缓慢均匀进入,直至安装到位。
本方法安装相对简单,易操作,能够有效提高工作效率、减少安装工时,并能加强管道整体安装质量;且不需要采购大型设备、施工费用相对较低,可在管内操作,也可规避不良土质地段塌方造成伤人事故的发生,多点作业适用性强。
具体的埋置安装工艺,包括以下流程:
1、地质评估:根据不同地质条件制定地基处理措施
由于区域主要为为黏性冲填土(淤泥)、砂性冲填土,开挖深度5-8.5m;
(1)砂土质土及土质较硬实区域采用1:1.5放坡开挖,坡中留设1.5M宽二级平台,临近桩基已施工区域,不满足放坡要求情况下,留设一定安全距离采用单侧钢板桩支护对桩基进行保护,以免土体压力差造成桩身损坏;
(2)淤泥区域及流沙质土、回填松软土质采用先降低1.5m后双侧钢板桩+顶部支撑(淤泥土质具有一定流动性,双侧钢板桩对撑具有可靠的安全性,减少开挖工程量,减少周围土体扰动,保护周围桩基及构筑物)。
2、测量放线
沟槽开挖前用GPS进行中线定位,采用极坐标法测放管线中线时,在起点、终点、平面折点、竖向折点及直线段的控制点等位置测设中心桩;
管线中线每10m一点,桩顶钉中心钉,并在沟槽外适当位置设置栓桩;根据中线控制桩及放坡方案测放沟槽上口开挖位置线,现场撒白灰线标注,然后在上口线外侧对称钉设一对高程桩,每对高程桩上钉一对等高的高程钉,高程桩的纵向间距为10m。
3、钢板桩施工
基坑两侧采用小齿口拉森Ⅳ型钢板桩+顶部一道钢支撑的支护方式,钢板桩长度9/12m,挖深超过5.2米,选用12m钢板桩,钢板桩檩条为HW400*400,支撑为HW400*400或600圆管活络头,间距@10米(锚栓拉结),打桩施工时机械坐落在管沟外侧土体上,按照现场临时道路分隔分段施工,从一段封头依次两侧来回打设;开挖阶段计划采用反铲挖土机下方铺设钢板进行作业,挖机坐落基槽内从端头开始挖土。
4、钢板桩打设
采用单桩打入法:单桩打入法以一块或两块钢板为一组,从一角开始逐块插打,直至工程结束,具体是先用吊车将钢板桩吊至插点处进行插桩,插桩时锁口要对准,每插入一块即套上桩帽,轻轻加以锤击;在打桩过程中,为保证钢板桩的垂直度,用两台经纬仪在两个方向加以控制;为防止锁口中心线平面位移,可在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板,阻止板桩位移;开始打设的一、二块钢板桩的位置和方向应确保精度,以便起到样板导向作用,故每打入1m应测量一次,打至预定深度后应立即用钢筋或钢板与支架焊接固定。
5、开挖沟槽
钢板桩段沟槽开挖沿钢板桩顺直下挖,开挖时采用反铲挖土机(开挖至2.5米深后加装支撑,分层开挖,普通挖机臂长不满足收土要求,按挖深调用长臂挖机施工),下方铺设钢板进行作业,挖机坐落基槽内从端头开始挖土;因黏性土含水量大,呈流塑状,易坍塌,必要时在基坑一定距离堆置砂土拦坝,防止黏土流回坑内土质不具备回填条件开挖过程中配备自卸车直接拉至土方堆场。
在挖好的基坑内做好明排水准备工作,所用降水方式总两种:轻型井点降水、明沟降水。
6、管道垫层施工
如果施工区域敷设在淤泥、流沙和软土质中,现场使用抛石挤淤的换填方法,先投放毛石上覆300mm后将管沟内的淤泥清理干净再铺设200mm碎石作为整层;然后分段浇筑。
7、PCCP管道安装
采用220T履带吊、挖机配合内压法施工。
管道吊装下沟后,挖机辅助将管口承口插口进行对接,220T吊车负责管道吊装悬停;管道接口对接完成后将内拉拉杆、手拉葫芦进行固定。
如图1所示,在已安装管内放置十字杠,在已安装完成管道内插口处设置固定杆,管内用手动拉力机连接两侧拉杆。手工操作手拉葫芦使管道插口缓缓插入承口,用左右两侧手动拉力机调整左右偏差,吊车和挖机配合调整管道高低。在管接口处人工观察承插口的缝隙亮光是否均匀,如缝隙亮光均匀则使插口缓缓进入承口。在进入过程中,管外的人仔细观察胶圈滑入情况。管内的人用尺(或限位块)测量接口环向间隙均匀,并随时用两侧的拉力机进行调整。接口环向间隙用限位块控制,环向间隙符合要求15mm<d<28mm后停止拉管。在安装管口放置长1m的水平靠尺,靠尺水平后利用靠尺中点上线锤定出管子中心线,线锤在管内底上的点即管底标高侧重点,用经纬仪确定管轴线是否符合要求(≤50mm),用水准仪确定管内底标高是否符合要求(≤50mm)轴线,标高符合要求后管底两侧同时用人工回填并捣实,然后缓缓放卸除拉力机使管子完全着地,再重新复核轴线、标高,一切合格后用试压泵进行管道接头试漏。接口处的环形间隙应均匀、平直并符合设计要求,施工单位必须对承插口安装间隙分上、下、左、右四点进行量测,管道安装后必须垫稳,不得悬空和晃动管身必须固定。
管子安装过程中若发现胶圈脱槽(或挤坏),则将管子拆除更换胶圈后再进行安装,但接头和胶圈需重新清洁、涂刷食用植物油。
异形管及配件的安装同PCCP管道的安装。异形管安装时,在其下面进行保护,异形管安装完后将支护与异形管一起浇筑管件安装过程中。
8、接口水压试验
管道对接完成后,将打压泵接头和管道钢制外接接头相连接,将另一侧孔眼内钢制密封接头拆除,即可进行打压。
接头打压检验总分为三个次,第一次接头打压检验,从接头下部的进水孔压水,上部排气孔排气;排气结束后(水成股均匀流出),采用钢制密封接头将孔眼密封;逐步加压至0.2Mpa,压力稳定5分钟后,再逐步加压至设计要求的压力,保压5分钟不下降,即为合格。打压不合格的管道要拔出,找到原 因后消除缺陷重装。第二次接头打压检验,每安装3节PCCP后,对先前安装的第一节管道接缝进行第二次接头打压,检验方法同第一次。第三次接头打压检验,第三次接头打压检验在管顶回填完成后进行。试验压力为设计要求的工作压力,保持5分钟压力不下降,即为合格。
9、接头缝隙灌浆
(1)单线一般安装每20节PCCP管道后,对前10节管道的 进行接头灌浆。内侧水泥砂浆表面应平整光滑,外侧水泥砂浆应达到全周长充填饱满。
(2)外接头灌浆:管材外径较大,采用人工外部勾缝,勾缝前应清除接头处的杂物,用水喷洗或刷洗以保证接头处的清洁、湿润,外部勾缝做到充分压实,外侧水泥砂浆配比为,砂浆配比为1份水泥:(1~2)份砂,砂为清洁的中、细砂,外勾缝结束要加以洒水养护。
(3)内接头勾缝:内部接头采用人工勾缝抹平。勾缝前应清除接头处的杂物,用水喷洗或刷洗以保证接头处的清洁、湿 润。内勾缝应做到内部密实、表面平整光滑。砂浆配比为1份水泥:(1.5~2)份砂,砂为清洁的中、细砂,内勾缝结束要加以洒水养护。
(4)水泥砂浆用量较少,小于0.4m³时采用人工拌制,质量满足GB748中6.15款规定,并保证不使用已有硬化现象的砂浆,不允许以任何方法将砂浆加水重拌。
灌浆后采用120°环形带基础对PCCP管道进行包封浇筑。
10、沟槽回填、拔桩
管道接口水压试验合格、防腐完成后进行回填,回填前清除沟槽内积水、杂物;在淤泥区域管道使用砂回填至管顶标高300mm,再用原土回填至设计标高,砂土区域直接使用原土回填。回填应从管道两侧对称进行并分层夯实,且不得损坏管子及防腐层。
机械夯实每层虚土厚度应不大于300mm,人工夯实每层虚土厚度应不大于200mm,压实度≮0.92,检测单位同步取样做压实度检测;
回填到一半高度时,拔桩,然后继续回填。
工程完成后验收结果:
管道安装高程偏差在±20毫米内;轴线偏差也在±20毫米内;管道接缝处安装间隙:25+5~25-10毫米;管道接头打压符合标准。
通过本发明所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,安装工期缩短90天,降低施工成本30%。
需要说明的是,以上内容仅仅说明了本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:包括以下流程:
根据不同地质条件制定地基处理措施→管沟土方开挖→钢板桩支护→施工降排水→管道垫层施工→用吊车将PCCP管吊装就位→PCCP管道安装→接口水压试验→接口灌浆→回填拔桩。
2.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述根据不同地质条件制定地基处理措施,具体如下:
a:砂土质土及土质较硬实区域采用1:1.5放坡开挖,坡中留设1.5M宽二级平台,临近桩基已施工区域,不满足放坡要求情况下,留设安全距离采用单侧钢板桩支护对桩基进行保护;
b:淤泥区域及流沙质土、回填松软土质采用先降低1.5m后双侧钢板桩+顶部支撑。
3.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述管沟土方开挖,具体如下:
沟槽开挖前用GPS进行中线定位,采用极坐标法测放管线中线时,在起点、终点、平面折点、竖向折点及直线段的控制点测设中心桩;管线中线每10m一点,桩顶钉中心钉,并在沟槽外适当位置设置栓桩;根据中线控制桩及放坡方案测放沟槽上口开挖位置线,现场撒白灰线标注,然后在上口线外侧对称钉设一对高程桩,每对高程桩上钉一对等高的高程钉,高程桩的纵向间距为10m。
4.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:针对淤泥区域及流沙质土、回填松软土质,所述钢板桩支护是在基坑两侧采用小齿口拉森Ⅳ型钢板桩+顶部一道钢支撑的支护方式,钢板桩打设采用单桩打入法。
5.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:针对淤泥区域及流沙质土、回填松软土质,所述管道垫层施工前先用抛石挤淤的换填方法:先投放毛石上覆300mm后将管沟内的淤泥清理干净,再铺设200mm碎石作为整层。
6.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述PCCP管道安装,先在PCCP管道钢质插口外侧装好两道密封胶圈,在PCCP管道非插口端设置十字杠,在已安装完成管道内插口处设置固定杆,将固定杆与十字杠使用钢丝绳及手拉葫芦连接,人在管内操作,通过手拉葫芦将管道插口逐步拉入。
7.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述接口水压试验是在管道对接完成后,将打压泵接头和管道钢制外接接头相连接,将另一侧孔眼内钢制密封接头拆除,即可进行打压;
接头打压检验总分为三个次,第一次接头打压检验,从接头下部的进水孔压水,上部排气孔排气;排气结束后,采用钢制密封接头将孔眼密封;逐步加压至0.2Mpa,压力稳定5分钟后,再逐步加压至设计要求的压力,保压5分钟不下降,即为合格。打压不合格的管道要拔出,找到原 因后消除缺陷重装。第二次接头打压检验,每安装3节PCCP后,对先前安装的第一节管道接缝进行第二次接头打压,检验方法同第一次。第三次接头打压检验,第三次接头打压检验在管顶回填完成后进行。试验压力为设计要求的工作压力,保持5分钟压力不下降,即为合格。
8.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述PCCP管的弯管或异形管安装时,在其下面进行保护,安装完后将支护与异形管一起浇筑管件。
9.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述接口灌浆是在每安装20节PCCP管道后,对前10节管道的 进行接头灌浆,然后采用120°环形带基础对PCCP管道进行包封浇筑。
10.根据权利要求1所述的大口径PCCP管道在复杂地基上的埋置安装工艺,其特征在于:所述回填拔桩是用砂分层回填至管顶标高300mm,拔桩,再用原土回填至设计标高。
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