高覆土工况下大口径PCCP输水管道施工

郭放

高覆土工况下大口径PCCP输水管道施工

郭放

（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006）

辽宁省重点输水工程输水管线大部分采用了大口径PCCP，管道的最大设计覆土厚度为8 m。文章总结了在PCCP管道不同铺设形式下当管顶覆土厚度大于8 m时的技术与施工解决方案。工程实践表明，该方案保证了高覆土下PCCP管道的安全，节省了工期与工程成本。

PCCP；深埋混凝土基座；高覆土；技术方案；大口径

1 工程概况

辽宁省重点输水工程全长598 km，主体工程分为管线部分与隧洞部分，其中隧洞长290 km，管线长308 km。鉴于PCCP管材造价较低，施工工艺简单且无需防腐等诸多优点，工程管线大部分采用PCCP管材；根据不同流量需要，工程中采用了不同管径及根数的组合：3×DN3 600，4×DN3 200，3×DN3 400，2×DN3 800；根据不同覆土深度，每种型号的PCCP管材设计有2，4，6，8 m等4种覆土等级，覆土等级越大，管壁越厚。

由于输水线路长且地形、地质条件复杂，难免有小部分管道处于高覆土之下（工程PCCP管道最高覆土深度达14 m）。此外，在管道安装工期，管道质量及管厂与安装单位相互配合等诸多复杂因素的影响下，会出现使用低覆土等级PCCP管材代替高覆土等级PCCP管材使用的极少数情况。此时，亦需要采取措施解决问题。

2 PCCP混凝土基座设计与施工

2.1 设计原理

管顶覆土产生的荷载是影响PCCP管道结构受力的最主要外部荷载。为抵御高覆土带来更大的外部荷载可采取2种方法：增加管壁厚度，增大管底支撑角度。前者，管材生产厂家根据不同覆土产生的外荷载、管道工作内水压力内荷载、混凝土等级等因素计算出管材的管壁厚度，由于生产成本因素的制约，为了解决极少数工况下的问题而生产一批特殊型号的管材是非常不经济的；后者，则为工程所采用的技术处理方案。

2.2 设计形式

2.2.1 主体结构

工程输水管线铺设分为同槽和分槽2种铺设形式，故在同一个沟槽中会有从单根管到4根管4种情况；单根PCCP混凝土基座的典型做法见图1。根据管道的实际覆土深度与设计覆土等级的差额以及管材的实际承载能力计算出混凝土基座的主要控制尺寸：最薄处混凝土厚度H，混凝土包封角度θ。具体见表1。

表1 混凝土基座设计尺寸统计表

2.2.2 过渡段

为防止由于设置混凝土基座使管道产生不均匀沉降，工程在混凝土基座纵向两侧方向各设置2个PCCP管节长度的过渡段：第一节过渡段为400 mm厚素混凝土垫层+150 mm厚中粗砂垫层，第二节过渡段为500 mm厚级配碎石+150 mm厚中粗砂垫层。为施工方便，过渡段宽度均与相连混凝土基座宽度保持一致。混凝土基座过渡段具体做法，见图2。

图1 单根PCCP管道混凝土基座

图2 PCCP管道混凝土基座过渡段纵剖面图

2.3 施工方法

混凝土基座主体结构施工顺序为：预制素混凝土垫块→素混凝土垫层浇筑→绑扎一期混凝土内部钢筋→一期混凝土浇筑→放置混凝土垫块→PCCP管材安装及接口打压→绑扎剩余钢筋→二期混凝土浇筑（见图3，以2根PCCP管为例）。

1）预制素混凝土垫块混凝土等级应不低于主体混凝土等级，尺寸根据不同管径及一期混凝土浇筑高度不同略有差异，长0.4～0.6 m，宽0.3 m，高0.1～0.2 m。

2）浇筑素混凝土垫层前应将基底清理干净，平整，如有超挖部分应采用同标号素混凝土回填。

3）一期混凝土浇筑至管底以下10 cm或20 cm（与预制素混凝土垫块相对应），达到设计强度后继续下一道工序。

4）每节PCCP管材底部纵向设置8个素混凝土垫块，之后进行PCCP管材的安装及接口打压，待打压合格后进行二期混凝土内的钢筋绑扎及浇筑。

2.4 注意事项

1）混凝土基座每10 m一节，分缝处应与PCCP管材分缝处保持一致，避免由于包角混凝土的不均匀沉降使管材中间部位受弯。

2）混凝土基座与PCCP管之间应设置薄隔离层防止二者粘结（工程采用5 mm厚沥青卷材），以方便后期吊装检修等作业。

3）过渡段碎石垫层必须具有良好的级配，否则垫层上部中粗砂会漏到碎石中，从而致使PCCP管道直接接触碎石，管材外壁有被损伤的风险。

4）若混凝土基座两侧为岩石地基，则可不设置过渡段。

图3 PCCP混凝土基座施工示意图

3 结语

技术方案有效解决了PCCP输水管线中部分管材埋置深度大于其设计覆土等级的问题，保证了PCCP管材在此工况下的安全；同时避免了管材生产商为生产少数特别型号管材而额外设置生产线，且在混凝土基座施工期间不影响PCCP管道工作面的正常安装进度，总体来说既节省了工期同时亦节省工程费用。方案将为其他大型输水工程提供借鉴和经验。

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TV672+.2 < class="emphasis_bold"> ［文献标识码］B

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1002—0624（2017）12—0017—02

2017-02-09