PCCP管道生产质量控制及监理控制探讨

赵志刚

(水利部山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024)



PCCP管道生产质量控制及监理控制探讨

赵志刚

(水利部山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024)

摘要：某提水东扩二期管道工程，采用接头为双胶圈的韩置式预应力钢筒混凝土管(PCCP),文章对某PCCP管道生产质量控制及监理控制做了探讨。其PCCP管道工序质量控制主要包括承插口钢圈制作质量控制、钢筒制作质量控制、管芯混凝土成型及养护质量控制以及砂浆保护层喷涂的质量控制等。

关键词：PCCP；质量控制；监理控制；质量标准；监理程序

0引言

%1.1某提水工程位于山西省中南部，是向临汾、运城6个县市工、农业以及农村生活供水的保障性给水工程。东扩工程二期工程为向稷山汾南灌区、襄汾原井灌区、翼城利民灌区农业供水。年农业供水量3785万m3。该提水东扩工程(二期)的PCCP管道工程，采用接头为双胶圈的埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCP)，管道内径为1600mm、1000mm；工作压力分别0.6MPa、0.8MPa、1.2MPa；覆土厚度2m、4m、6m、10m，砂浆净保护层厚度20mm，管节长度6.0m。PCCP管管芯混凝土标号C50，砂浆保护层28 d抗压强度≥45MPa，钢筒钢板厚度1.5mm，预应力冷拔钢丝直径为5～7 mm。钢制管件钢材均为Q235B。PCCP设计制作标准：ANSI/AWWA C304、ANSI/AWWA C301、AWWA M9手册、AWWA M11手册等。

1承插口钢圈制作质量控制

1.1质量标准

ANSI/AWWA C301及参考标准DL5017—93规范。

1.2质量控制点及标准值

1)承、插口钢圈用钢：最小屈服强度为235MPa，在50mm标距内的最小伸长率应为20%。

2)承、插口工作面直径公称尺寸： DN1600标准管为1703mm，DN1000标准管为1103mm；承口圈内界面周长与插口圈外界面周长之差：当胶圈直径≤16.7mm时，不超过4.8mm；当胶圈直径>16.7mm时，≤6.4mm。本项目使用的胶圈直径为20mm，承、插口最大配合间隙为2.0mm。

3)承、插口最大椭圆度≤7mm。

4)承、插口平整度：平整度极限偏差<2mm。

5)焊缝：承、插口钢圈焊缝不允许有裂纹、表面夹渣、未焊满、表面气孔、焊瘤、咬边等缺欠。

6)厚度：标准管和异形管的承口钢圈最小公称厚度≥10mm，配件承口钢板厚度≥18mm。

7)插口圈：表面应平滑，不得有毛刺、飞边、钝边等现象；胶圈槽的尺寸偏差应符合图纸要求。

2)喇叭口尾部和喇叭口导入面尺寸、平直度应符合图纸要求。

1.3监理程序、方法

1)项目监理应熟悉承包人在承、插口钢圈开始生产前提交的制作详图和相关的技术参数。

2)检查所有焊工操作是否符合已批准的作业指导书；检查焊工是否经过考核，是否有上岗证；检查承插口所用钢板是否有监理人员验证合格的标记。

3)焊接前监理应对承包人做的焊接工艺进行审查，在生产过程中每批炉号的钢板分别按500个承、插口钢圈一次取样(不足500个按500个计)进行屈服强度、极限抗拉强度及断裂伸长率等常规项目检验，钢板化学成分检验应每6个月一次或料源改变时进行。每制作500个钢圈进行一次钢圈焊接接头抗拉强度试验，试样应在成品钢圈上直接取样。

4)现场监理在承包人专职质检人员在场情况下应从每日生产的自检、复检、专检合格的产品中抽检20%；如抽检中发现承、插口钢圈有不合格产品，应加倍抽检，如抽检中仍出现不合格者，则应对该工艺生产的承插口钢圈逐个检验。

5)外形尺寸超差或存在焊接缺陷、焊后变形等，视为不合格产品，监理人员填发《不合格产品通知单》通报生产厂家进行处理。

6)允许修补的缺陷产品必须有监理人员在场情况下实施补救处理。

7)只有当抽检的承、插口钢圈满足相应规范要求时，项目监理人员才应盖章批准该批承、插口钢圈合格。

8)本环节为待检点，监理抽检合格并标识后方能进入下道工序，如没有特殊情况不能因正常检验而影响承包人的正常生产。

9)对承包人承插口的记录表格进行审查，对误、漏、假、不具备追溯性等问题要及时纠正，对符合要求的记录表格予以签字确认，并对自己现场抽检的产品在记录表格中进行标识。

2钢筒制作质量控制

2.1质量标准

1)外观检查应符合ANSI/AWWA C301

2)静水压试验的试验压力按下式计算：

Pg=2σty/(D1-2ty)

(1)

式中：Pg为试验压力，MPa；σ为钢板承受的拉应力(立式取172MPa、卧式取140 MPa)；ty为钢筒用钢板厚度，mm；D1为钢筒外径，mm。

3)本项目钢筒的水压试验值：DN20000为0.2MPa(钢筒底部压力)，DN1800为0.22MPa(钢筒底部压力)，DN1600为0.25MPa(钢筒底部压力)，DN1400为0.28MPa(钢筒底部压力)，恒压3min；焊缝抗拉强度应等于或大于钢板的抗拉强度。

2.2控制点及目标值

1)钢筒用钢板：薄钢板公称厚度≥1.5mm，屈服强度≥235MPa，在50mm标距内的断裂伸长率≥21%。

2)外观、垂直度、长度、焊缝：钢筒上的凹凸不平与钢筒表面相差距离≤10mm，若<10mm，则应整平；垂直度、长度、焊缝应符合有关要求。③静水压试验：须逐一进行。

2.3监理检验程序及频率

1)使用之前应检查每捆钢材或每卷钢板及钢圈上是否经项目监理盖章或作出标记，表明该钢材或钢板及钢圈经批准可使用，并确保钢材或钢板无锈斑。

2)从承包人每班自检合格的产品中抽查20%进行外观、垂直度、长度、焊缝检查；如果抽查过程中发现有不合格品，应加倍抽检，如抽检中仍出现不合格者，则对该班生产的所有钢筒进行100%重新检查。

3)生产初期，项目监理按照30%的抽样频率进行静水压试验检查，如果抽查过程中发现有不合格品，应加倍抽检，如抽检中仍出现不合格者，则该班生产的所有钢筒进行100%重新检查。正常生产后，视实际情况调整抽检频率。生产正常以后，项目监理可适当减少抽检频次，但≥10%。

4)如果在抽检中常出现承包人三检以后仍有不合格的现象，要追究有关专检人员的责任。

5)每批炉号的钢板分别按50t一次取样(不足50t按50t计)进行屈服强度、极限抗拉强度及断裂伸长率等常规项目检验，钢板化学成分检验应每6个月一次或料源改变时进行。每制作500个钢筒进行一次焊缝抗拉强度试验，试样应在钢筒上直接取样。

6)只有当抽检的钢筒满足相应规范要求时，项目监理人员经确认后该批钢筒才能进入下道工序。

7)监理人员要合理安排该工序的抽检时间，正常生产情况下，不能因为抽检而影响产品的正常流程和合理使用。

8)对承包人钢筒检验的记录表格进行审查，对误、漏、假、不具备追溯性等问题要及时纠正，对符合要求的记录表格予以签字确认，并对自己现场抽检的产品在记录表格中进行标识。

3管芯混凝土成型及养护质量控制

3.1质量标准

1)管芯混凝土采用立式浇注法成型，设计强度等级不低于设计标准。

2)配合比设计应遵循GB/T50204，在满足混凝土强度保证率95%的前提下，经过试验确定。水灰比≤0.40，坍落度70～110mm,设计配合比需经监理人批准。

3)管芯脱模时混凝土立方体抗压强度≥20MPa，缠丝时的管芯抗压强度一般按混凝土设计强度的70%进行控制。

4)混凝土浇筑按ANSI/AWWA C301第4.6.5.4、4.6.5.10规定进行。

5)每班(特殊天气随时)测定骨料含水率并及时对混凝土配合比进行调整，骨料使用时均不得含有冰碴，每天试验室根据骨料的实际含水量出一次配合比通知单给搅拌站。各种原材料进入搅拌机的称量误差为：水泥±1%、骨料±2%、水及外加剂±1%。混凝土浇灌时拌合物的浇灌温度≥4℃，≤32℃。管芯成型过程中应充分振捣，使混凝土密实、泛浆和排气。钢筒内外混凝土面应均衡上升、且高差(内高外低)≤500mm。

6)管芯养护采用加速养护工艺，环境温度≥4℃，相对湿度≥85%，加速养护的围护结构内的温度≥4℃，升温速度≤22℃/h，4 h持续加热后，围护结构内温度应保持在32～52℃，此温度应维持12h(包括4 h加热时间)。

7)严格控制混凝土的坍落度在范围之内，对坍落度不符合要求的混凝土要进行报废处理。

8)管芯表面不允许出现蜂窝麻面，对表面出现的深度或直径>5mm的凹坑或空隙以及高于3mm的凸起，以及超过1.6mm接缝错台必须在缠丝前修补完好。管芯内表面距管端300mm以外不得有长度>150mm；与管道纵轴平行线成15°长度超过150mm的可见裂缝，对于外表面出现裂缝的管芯应做报废处理。

3.2监理检验程序

1)检查钢筒上是否有合格的标记。

2)检查模具是否良好组装，重点检查顶模与钢筒插口钢圈、内模、外模配合是否良好。

3)检查配制混凝土的原材料，包括水泥、粉煤灰、砂、石子、外加剂等是否有合格的标识。

4)检查混凝土配合比是否经项目监理批准，是否按项目监理批准的配合比进行混凝土配置。

5)见证承包人每浇注40m3取2组试样，150×300mm圆柱体试件每组取2件，或150×150×150mm立方体试件每组取2件，用于测定混凝土的脱模强度、缠丝强度。每浇注40m3取一组混凝土试件测定管芯28天龄期混凝土抗压强度。并在现场取样单上签字，取样单中必须反映出试件名称、编号和所代表的管芯编号。

6)每班至少两次对混凝土的坍落度、入仓温度、内外壁混凝土的上升高差等进行检查，对不符合要求的混凝土进行整改和报废处理。

7)按100%比例验证承包人对管芯的检验及修补，只有外观质量检验合格及缠丝强度满足要求的管芯才能进入下道工序。

8)对承包人管芯生产的记录表格、蒸养记录表格、管芯外观检验记录表格等进行审查，对误、漏、假、不具备追溯性等问题要及时纠正，对符合要求的记录表格予以签字确认，并对自己现场抽检的产品在记录表格中进行标识。

4砂浆保护层喷涂的质量控制

4.1质量控制

按ANSI/AWWAC301第4.6.7、4.6.8、4.6.9规定执行。

4.2质量要求

1)缠绕预应力钢丝之后，应喷涂砂浆保护层，内层钢丝砂浆保护层净厚度不小于钢丝直径，外层砂浆保护层净厚度≥20mm。

2)喷涂砂浆保护层前，应以≥0.41L/m2的喷涂量向管芯喷一层水泥净浆，水泥净浆灰水比≥1∶0.7，砂浆配合比以重量计应≥1∶3(水泥∶砂)，从砂浆搅拌机采样的砂浆含水量应不小于拌合物干总重量的7%，管芯的表面温度≥2℃。

3)砂浆回弹料只可作为细骨料的代用材料使用，其用量不得超过拌和物总重量的1/4，且不得使用已放置1 h以上的回弹料。

4)砂浆应充分搅拌，然后加压喷射以形成致密和耐久的保护层。

5)砂浆保护层喷涂完成后如果采用加速养护应尽快放入养护窑内，在与管芯加速养护规定相同的持续加热及温度、湿度养护条件下最少养护12 h。如果采用自然养护，保护层一旦充分凝固，应间断喷水保持湿润至少4 d，在最初24 h环境温度若低于10 ℃，则每有1 h环境温度低于10 ℃，水养护时间应增加1 h。

6)保护层水泥砂浆的28 d龄期的25mm×25mm×25mm立方体试块抗压强度≥47.4 MPa。进行二次缠丝的砂浆试块强度不应低于设计强度的70%。

4.3监理程序、方法

1)验证原材料及缠丝管芯是否由项目监理认可。

2)在承包人砂浆保护层完成后，管道从喷浆机卸下之前，随机检查管道的保护层厚度，检测时应从上至下，检测点≥5处。并在检查后的产品的原始记录进行标识，现场监理要对检查过的产品绝对负责。

3)每班验证承包人的砂浆配比记录、含水量、水泥净浆比例、喷涂及养护情况。

4)根据ASTM C497方法A，验证承包人对管道上的砂浆保护层进行吸水率试验。(试验结果评价方法如下：从每一班拌制的砂浆中至少抽取三个样品，其吸水率平均值≤9%，单个样品≤11%。)吸水率在连续10次成功的吸水率试验均满足规定的吸水率要求之前，应每天进行每班的砂浆吸水率试验。在满足规定的吸水率之后，就可一周进行一次吸水率试验。如试验不符合要求，则恢复每天每班试验，直到连续10次试验结果满足要求为止。

5)验证承包人砂浆抗压强度试验。(应每个月或每当改变细骨料或水泥来源时测定砂浆抗压强度，其28 d立方体试件抗压强度应≥47.4MPa。)

6)自养护好至发货前对砂浆安定性进行检查：须用锤头重量不超过0.5kg的锤子逐根轻击管道的砂浆保护层外部，检查有无分层和空鼓。听出有空鼓的部位应进行修补，并在发货前对进行检查。只有当抽检的管芯喷浆满足相应规范要求时，项目监理人员才能盖章批准该批管芯喷浆合格。

7)对承包人辊射记录表格进行审查，对误、漏、加、不具备追溯性等问题要及时纠正，对符合要求的记录表格予以签字确认，并对自己现场抽检或旁站的产品在记录表格中进行标识。

参考文献：

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[2]缪晓涓,陈保泉.PCCP管施工技术[J].水利建设与管理，2011(03).

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[4]曹宝柱,李会丽.南水北调PCCP管道安装工程质量控制[J].河南水利与南水北调，2013(15).

文章编号：1007-7596(2016)04-0197-04

[收稿日期]2016-03-16

[作者简介]赵志刚(1981-)，男，山西临汾人，助理工程师。

中图分类号：TV332

文献标识码：B