分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法

分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法

1.前言

PCCP为Prestressed Concrete Cylinder Pipe的简称，中文名称为预应力钢筒混凝土管，是一种性能优良的复合管材。PCCP是在带有钢筒的高强度混凝土管芯外表面缠绕预应力钢丝并喷以水泥砂浆作钢丝保护层，形成的管子基本结构。管子采用钢制承插式接口，接口型钢与钢筒焊接为一体，插口上的凹槽内装入密封橡胶圈，滑入承口对接后形成密封的柔性接口。

1.1承建单位和工程简况：由中国水电建设集团十五工程局有限公司承建的辽西北供水工程（三段）管道建安工程六标，主管道为4根DN3200的PCCP管或钢管。控制范围：桩号C113+529～C132+714，线路全长为19.185km。设计PCCP管道总长度为72385m，14477节。

1.2工法研究过程简况：在PCCP管道的整个安装过程中，管道的对接是最为关键的环节，对接的速度和质量直接决定管道安装的效率和质量。为此，项目部成立QC课题小组，开展PCCP安装对接环节的研究、探索、总结和改进，进而形成分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法。该项施工工法经辽宁西北供水有限公司清河分局、辽宁省水利水电勘测设计研究院和山西黄河水利工程咨询有限公司辽西北供水工程监理项目部的有关专家、中国水电十五局专家组分别进行了专题研究和论证。

1.3工法应用推广价值：参与施工的课题小组及时总结，形成了比较完善、实用的分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法。该项施工工法在辽西北供水工程中得到成功应用，实现安全施工、确保施工质量、有效提高了功效，保证节点工期目标，达到了预期的工程质量、安全、经济效益目标。取得了显著的社会效益和经济效益。对大管径PCCP的安装施工具有指导作用。

图1-1 分离式液压千斤顶安装PCCP施工现场

2.工法特点

分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法具有以下特点：

2.1工具轻便、结构紧凑、操作简单

工法所使用工装主要由卡具、横梁、钢管拉杠、液压顶缸和泵体组成，结构紧凑，操作简单，装卸快速。安装PCCP所使用分离式液压千斤顶总重20kg，其中：顶缸重12kg，泵体重8kg。

2.2安全性好

工法所使用工装构件均为刚性联接，可靠性高，不易崩断。操作人员在管外操作，视线好，且远离工装，从施工技术方面确保了作业人员的安全。液压千斤顶内置限压阀，当顶进压力超过设定压力值时能自动回油。

2.3精度高，提高了管道安装质量

液压千斤顶工作时排油量小，顶进速度均匀平缓，两侧的顶进速度保持同步，便于控制管缝（5mm～25mm），有效提高了管道的安装质量。

3.适用范围

工法适用于大、中管径的承插口结构的管道对接安装。分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法的成功应用，不仅对辽西北供水工程建设具有现实指导作用，同时对于国内外类似的管道施工，具有广阔的推广应用价值。

4.工艺原理

4.1工艺原理

分离式液压千斤顶安装PCCP施工工法利用PCCP管道内缝制作简易卡具，配以横梁、钢管拉杠，形成一套拆装快捷、轻便安全的工装；在横梁与待装管道端部之间配以分离式液压千斤顶，利用千斤顶顶力完成管道的拉入。

图4-1 分离式液压千斤顶安装PCCP平面示意图

图4-2 分离式液压千斤顶安装PCCP立面示意图

4.2液压顶油泵的压力计算

本项目PCCP管重量43t～62t，壁厚250mm～370mm，两管对接时需要的推力10t～15t。我们选择起顶力20t的液压千斤顶，顶缸外径选择D2=100mm。所需操作力计算如下： 液压千斤顶顶力： F1=mg=2.0×104kg×9.8N/kg=1.96×105 N

千斤顶活塞面积： S1=3.14×D2×D2/4=7.85×10-3㎡

油缸内压强： P 1=F 1/S 1=2.497×107Pa=24.97MPa

油泵内压强： P 2=P 1=24.97MPa。

选择油泵其活塞杆的直径选择D 1=15mm。 油泵的杠杆效率选择15倍。

油泵活塞杆面积： S 2=3.14×D 1×D 1/4=1.76×10-4㎡

操作力: F 2=P 2×S 2/15=294N

4.3油泵选择：油泵需满足油泵压强为24.97MP，操作力294N。经过经济对比和耐用性选择最终选择SYB-2手动油泵。其参数见表4.1。

表4.1 SYB-2手动油泵的参数

5.工艺流程和操作要点

5.1工艺流程 PCCP 管吊装就位 → 承插口对口 → 工装组装 → 管道拉入 → 工装拆除

5.2操作要点

5.2.1PCCP 管吊装就位

PCCP 管吊装采用双吊带兜身进行吊装，严禁穿心吊、滚动或直接使用挖掘机、推土机、叉车等直接碰撞、推拉管材。管材吊装过程必须遵守“平稳轻放”的原则。

图5.2-1 PCCP 吊装就位

5.2.2承插口对口

1 仔细清洗管道的承插口环工作面，然后对承口工作面涂刷食品级植物类润滑油。橡胶圈在套入插口环凹槽之前，要将橡胶圈涂满润滑剂，套入插口环凹槽后，要用一根直径20mm

钢棒插入橡胶圈下绕整个接头转一圈，将胶圈在插口的各部位上粗细调匀，使其均匀地箍在插口环凹槽内，且无扭曲、翻转现象，在每根安装好的胶圈外表面再涂刷一层食品级植物类润滑油。充足的润滑油既使管道很轻松入槽，又能很好的保护胶圈不易被损坏。

2 管道安装时，为防止承插口环碰撞，待装管要缓慢而平稳地移动，一是要指挥吊车动作平缓，二是要在左右用方木条进行管口防护。对口时，要使插口端与承口端保持平行，并使圆周间隙大致相等，以期准确就位。

图5.2-1 PCCP管承插口对口

5.2.3工装组装

待装管承插口对口完成后，迅速进行拉入工装的连接组装。工装在管内的组装、拆卸、转移均需轻拿轻放，严禁摔、撞、磕、碰损伤管体。特别是卡具有时会因受力卡于管道内缝而不易取出，切不可用力强行取出而破坏管道接口内壁。

5.2.4管道拉入

1本施工方法是利用液压千斤顶的顶力作用于待装管端部和工装横梁之间进行管道拉入的。利用千斤顶的顶力使待装管徐徐平行移动，直至达到规定的安装间隙。对于直线段，安装间隙要控制在5mm～25mm范围内，管道接头设计有转角时，接头的最小间隙不小于15mm，最大允许内部间隙为25mm。因为管道安装后，基础不可避免会出现沉降，所以安装时管道间隙宜控制偏小。

2 每节管道安装完毕后，要检查密封橡胶圈是否仍然在插口环的凹槽内，检查接口间隙是否符合规定要求。如发现橡胶圈位移或接口间隙超过规范要求，要拆除重新安装。经检验合格后，将管道两侧的腋角位置回填夯实，才能将拉入工装拆除、移开。