复杂地形条件下PCCP管的施工方法与流程

本发明涉及管道铺设技术领域，具体涉及复杂地形条件下pccp管的施工方法。

背景技术：

现有技术中，中国有成熟的大型pccp管道安装施工工法，但方法仅在平坦的部位使用，不适用在复杂地形的管道安装在复杂地形条件下，尤其是地下水丰富的区域，采用龙门吊施工，存在较多的问题，因此，对于目前工程pccp管道安装施工中，但由于大型pccp管道自重大，大型起重设备对坡度要求较高，难以满足在坡度较大时期的吊装施工，不能达到管道安装功用，达不到满足工程中经济合理的指标。

中国专利cn101968138a公开了一种pccp管道现场开孔施工方法，包括以下步骤：第一步，在标准管开孔位置剃掉原有砂浆保护层，露出预应力钢丝，在开孔时需要截断的环向预应力钢丝上比开孔直径大30mm的位置装上预应力钢丝专用锚固块，对预应力钢丝进行锚固，并用环氧砂浆将所有锚固块抹平，使钢丝锚固块预埋于环氧砂浆中，环氧砂浆的厚度大于等于原标准管砂浆保护层的厚度，且开孔处不抹环氧砂浆；第二步，将带支管的钢制套管分为两半在开孔位置现场焊接成整体套管，套管内径大于预开孔标准管外径100mm；第三步，在带支管钢制套管和原标准管之间的间隙中密实填充膨胀砂浆；第四步，在开孔处截断钢丝并利用开孔工具进行管道开孔，管道开孔处与带支管钢制套管支管连接处用环氧砂浆抹平密封。但是该专利也没解决目前在坡较大、地下水埋深状态的工程中pccp管道安装施工准确性低，施工难度高的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供的复杂地形条件下pccp管的施工方法根据工程中山地、滩地地形中存在的大量横纵双向坡较大、地下水埋深浅、施工难度高的复杂地形条件，对各种设备的改造、施工方案的优化调整，提供了一套完整的解决大型pccp管在复杂地形中的施工方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：复杂地形条件下pccp管的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在横方向与纵方向坡度大、地下水丰富的复杂地形条件下，根据斜坡的坡度、pccp管埋的深度和施工时需要的作业半径，选择和确定型号相匹配的履带吊；

步骤2，在大于步骤1中所述履带吊最大爬坡角度的斜坡上，按照设计要求挖出铺设由若干个由pccp管首尾相连接管道的沟槽时，且所述沟槽的建基面为岩基，在所述沟槽的任一侧采用半挖半填的方式，修筑放置履带吊的作业平台，并对半挖半填方式中的回填区进行分层碾压，在经过碾压的回填区上铺设基板，所述基板设置在履带吊的履带下面；

步骤3，对待安装pccp管进行吊装，将步骤1确定的履带吊设置在步骤2中修筑的作业平台上，根据斜坡的坡度，选用与所述斜坡的坡度相匹配的长短不同的吊缆与待安装pccp管进行捆绑，将捆绑的待安装pccp管牢固的吊缆吊在悬臂上的吊钩上，进行吊装作业，在吊装时，待安装pccp管起吊后的管轴线与沟槽基础面呈平行布置，待安装pccp管与已安装pccp管管道的夹角保持在0°；

步骤4，采用内拉设备对待安装的pccp管进行内拉安装，所述内拉设备为跨两节pccp管安装的电动液压设备；

步骤5，对已安装好的pccp管进行打压，经过两次打压合格后，对相连接的两节pccp管的承口端和插口端之间的管道外缝进行灌缝施工，并将承口端和插口端的工作坑填塞捣实，即对安装完毕的管道进行部分回填固定；

步骤6，对不能及时进行部分回填固定的已安装好的pccp管采用临时内拉构件固定，所述临时内拉构件为跨两节pccp管安装的手拉葫芦。

进一步地，所述作业平台的修筑方式为分段台阶式。

进一步地，步骤2中挖出的pccp管的建基面为岩基时，在岩基上铺设20㎝厚的中粗砂垫层，所述中粗砂的粒度为0.35～5.00mm。

进一步地，所述中粗砂垫层采用分段隔离方法，所述分段隔离方法为在每三根pccp管的连接端设置一道混凝土的齿墩，两个所述齿墩之间为封闭的空间，设置在坡度上端的pccp管连接端设置齿墩长度的三分之一处与坡度下端的pccp管连接端连接，所述齿墩的高度设置在pccp管的120°角的位置以下。

进一步地，所述齿墩的长度为1500mm，高度为1600mm，所述pccp管设置齿墩的中心位置。

进一步地，步骤4中所述电动液压设备包括分别设置在承口横梁小车、插口横梁小车及位于中部的液压缸支撑行走小车上的液压系统和电控系统，所述液压系统包括分别设置在待安装pccp管两侧的双杆双向液压缸，所述双杆双向液压缸两侧分别设有与活塞杆连接的活塞，所述双杆双向液压缸上分别设有控制开关，所述控制开关接受电控箱的控制工作，所述承口横梁小车和插口横梁小车设有承口横梁和插口横梁，所述承口横梁和插口横梁中部设有调节螺杆，所述承口横梁和插口横梁的两端分别设有铰接的钢片。

进一步地，所述双杆双向液压缸为双向液压驱动，行程为1.1m，缸体直径为18㎝， 缸体推力为30t，运动速度为1.0m/分钟。

进一步地，所述液压系统包括功率5.5千瓦电动机。

进一步地，步骤6中所述临时内拉构件包括分别设置在上、下游的受力横梁、连杆和10t手拉葫芦。

与现有技术相比，优越效果在于：本发明提供的复杂地形pccp管道安装方法，解决了在复杂的现场施工环境下的工程地质和应用成果及现有的技术水平、施工经验等情况，采取分台阶创造施工平台，长短钢丝绳调节管道吊装角度、改造传统内拉设备加大安装效率、逐节固定加固方式等措施，解决了复杂地形条件下在大坡度从上坡至下坡大型pccp管道安装的技术难题。

附图说明

图1为本发明所述复杂地形条件下pccp管的施工方法工作面设置的示意图；

图2为本图1的主视图；

图3为本发明所述复杂地形条件下pccp管的施工方法的纵截面剖视图；

图4为本发明所述复杂地形条件下pccp管的施工方法中齿墩横截面的剖视图；

图5为本发明所述复杂地形条件下pccp管的施工方法中齿墩的结构放大剖视图；

图6为本发明所述复杂地形条件下pccp管的施工方法中内拉方法的剖视图。

附图标记：

1-作业半径，2-工作面，3-吊悬臂，4-pccp管，5-履带吊，6-作业平台，7-斜工作面，8-齿墩，9-手拉葫芦，10-电动液压设备，11-吊钩，12-吊缆，13-待安装pccp管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1和2所示，具体说明本发明提供的复杂地形条件下pccp管的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，在横方向与纵方向坡度大、地下水丰富的复杂地形条件下，根据斜坡的坡度、pccp管4埋的深度和施工时需要的作业半径1，选择和确定型号相匹配的履带吊5；

步骤2，在斜坡上，按照设计要求挖出铺设由若干个由pccp管4首尾相连接管道的沟槽，在所述沟槽的任一侧采用半挖半填的方式，修筑放置履带吊5的作业平台6，所述作业平台6的修筑方式为分段台阶式，并对半挖半填方式中的回填区进行分层碾压，在经过碾压的回填区上铺设基板，所述基板设置在履带吊5的履带下面；本实施例中，坡度值 的确定是根据选用的履带吊5的型号来确定，大于所选用的履带吊5的最大允许爬坡角度时，需要制造履带吊作业平台6，例如：320t的履带吊的爬坡能力是30％，当然这个和臂长也有关，也就是最大爬坡角度为16.69°，实际的地形地貌存在大于16.69°的坡度时，就需要修筑作业平台6；步骤2中挖出的pccp管4的建基面为岩基时，在岩基上铺设20㎝厚的中粗砂垫层，所述中粗砂的粒度为0.35～5.00mm；

步骤3，对待安装pccp管13进行吊装，将步骤1确定的履带吊5设置在步骤2中修筑的作业平台6上，根据斜坡的坡度，选用与所述斜坡的坡度相匹配的长短不同的吊缆12与待安装pccp管13进行捆绑，将捆绑的待安装pccp管13牢固的吊缆12吊在悬臂3上的吊钩11上，进行吊装作业，在吊装时，待安装pccp管13起吊后的管轴线与沟槽基础面呈平行布置，待安装pccp管13与已安装pccp管4管道的夹角保持在0°；

步骤4，采用内拉设备对待安装的pccp管13进行内拉安装，所述内拉设备为跨两节pccp管13安装的电动液压设备10；

步骤5，对已安装好的pccp管4进行打压，经过两次打压合格后，对相连接的两节pccp管4的承口端和插口端之间的管道外缝进行灌缝施工，并将承口端和插口端的工作坑填塞捣实，即对安装完毕的管道进行部分回填固定；

步骤6，对步骤5中填塞捣实的管道进行固定步骤及回填。在管道固定及回填步骤中，斜坡段管道从上向下安装时，在管内设置位移观测点，检测结果显示，pccp管4的管道坡度达到15％以上时，pccp管4有微下滑趋势，管缝逐步来裂开，超出质量验收标准。经分析得出，pccp管4管道下滑主要是因为基础面为坚硬的岩石基础，在沟槽基础面上岩石基础上铺设20㎝厚的中粗砂垫层，当管道基础面坡度达到一定极限时，中粗砂垫层便在管道与岩体之间形成一道“润滑剂”，受下部管道安装外力的影响，形成下滑趋势。在管道运行存在动水压力时起到缓冲作用，避免管道与岩基直接接触、损伤管道、降低整体管道的使用寿命。自由状态下的中粗砂垫层在外力作用下易产生“液化”，是造成管道下滑的主要问题。本发明采用分段隔离，即每三个管端处设置一道混凝土止墩8，将中粗砂分段隔离，形成封闭的载体。混凝土止推齿墩8设置在坚硬的岩石基础面上，上下游方向长1.5m，管道外缝上游50㎝，下游100㎝，止推墩高度至管道120°以下，采用素混凝土浇筑成型，对不能及时进行部分回填固定的已安装好的pccp管4采用临时内拉构件固定，所述临时内拉构件为跨两节pccp管4安装的手拉葫芦9，其中步骤6中所述临时内拉构件包括分别设置在上、下游的受力横梁、连杆和10t手拉葫芦。

如图3-5，所述中粗砂垫层采用分段隔离方法，所述分段隔离方法为在每三根pccp管4的连接端设置一道混凝土的齿墩8，两个所述齿墩8之间为封闭的空间，设置在坡度上端的pccp管4连接端设置齿墩8长度的三分之一处与坡度下端的pccp管4连接端连接， 所述齿墩8的高度设置在pccp管4的120°角的位置以下。齿墩8的总长度为3b，齿墩8的高度为h。本实施例中，所述齿墩8的长度为3b为1500mm，高度h为1600mm，所述pccp管4设置齿墩8的中心位置,齿墩8长度的三分之一长度b为500mm。

本实施例中，步骤4中所述电动液压设备10包括分别设置在承口横梁小车、插口横梁小车及位于中部的液压缸支撑行走小车上的液压系统和电控系统，行走系统是整个内拉系统的支撑体系，也是内拉设备移动的构件，在pccp管4内行走小车分为承口横梁小车、插口横梁小车及位于中部的液压缸支撑行走小车组成，确保承插口横梁、液压缸在一个水平面上工作，减少连接件下垂造成间隙太大问题，并且使整个构件形成整体，便于安装、拆除、行走，形成流水性作业。液压缸及电控系统，主要负责提供内拉力，采用全自动电控操作，所述液压系统包括分别设置在待安装pccp管13两侧的双杆双向液压缸，所述双杆双向液压缸两侧分别设有与活塞杆连接的活塞，所述双杆双向液压缸上分别设有控制开关，以便调节管道左右两侧管缝差。所述控制开关接受电控箱的控制工作，所述承口横梁小车和插口横梁小车设有承口横梁和插口横梁，所述承口横梁和插口横梁中部设有调节螺杆，承口横梁和插口横梁主要负责将内拉力从横梁上传递至管道上，形成管道对接时拉力，所述承口横梁和插口横梁采用直径150㎜，厚度15㎜的空心管或者方钢组成，中部设置的可调节螺杆，以便在管内伸缩，便于拆装。所述承口横梁和插口横梁的两端分别设有铰接的钢片，钢片主要负责将内拉力从液压缸传递至承插口横梁上，所述连接钢片采用采用厚度为20㎜，宽度为75㎜的钢板，每块钢板长为4.0m。连接钢片与横梁、液压缸采用铰接连接所述双杆双向液压缸为双向液压驱动，行程为1.1m，缸体直径为18㎝，缸体推力为30t，运动速度为1.0m/分钟，所述液压系统包括功率5.5千瓦电动机。本发明选用液压缸作为拉力器，采用电控全自动操作，安装功效高；选用30t液压缸作为拉力器，采用全自动控制，内拉力均匀、稳定，消除采用吊链人工操作内拉力忽大忽小造成胶圈挤压问题，确保管道安装接口密闭性；采用的全自动电控装置，操作简单，操作人员少，较吊梁安装每个班可减少安装人员5名，节约费用，特别是对目前人力资源紧缺、人工费用较高，具有较高经济指标；采用行程为1.0m，速度为0.4m/分钟的液压缸，管道安装速度快，效率高，较吊梁内拉每个班可多安装2-3节pccp管4。选用钢片代替以往的钢丝绳连接，改柔性连接为刚性连接，减少柔性连接下垂而增加的安装间隙，缩短管道对接时间，增加安装功效；pccp管4的管道安装时，pccp管4管内有限空间内有管道对接人员、打压人员、技术员、质检员等相关人员，采用钢丝绳作为内拉构件时，存在很大的安全隐患，采用钢片连接，减少安全隐患，确保操作安全；增加pccp管4管内行走小车，转场便利，增加功效；pccp管4在管道安装时，安装设备根据安装进度随时移动，大型pccp管道安装承插口横梁均为大型钢梁，自重大，移动不方便，采用行走小车可以利用已经安装成型 的管道作为轨道，转移方便，省力。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。