大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道輸水工程設(shè)計 、施工中的幾個問題汨

摘要:本文綜合作者多年從事大口徑預(yù)應(yīng)力混凝土管道輸水工程的設(shè)計、施工經(jīng)驗，結(jié)合三個工程實例，歸納了此類工程設(shè)計、施工中的幾個重要問題，提出了防止措施，可供有關(guān)技術(shù)人員參考，以期防范類似事故發(fā)生，提高預(yù)應(yīng)力混凝土管道的工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道;設(shè)計;施工;

中圖分類號二段講6 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1《擬)一2324(207)02一0304一03

　　引言:大 口徑 預(yù) 應(yīng)力鋼筋混凝土管道以其抗?jié)B、抗折性能好，抗腐蝕無污染、價格低廉等優(yōu)點代替金屬管材在給水工程中得到廣泛應(yīng)用。但也存在自重大，與附件連接需要特制轉(zhuǎn)換件的缺點，在運行中容易造成漏水事故，應(yīng)在設(shè)計施工時引起特別注意。本文選取三個不同自然地質(zhì)條件下的管道工程作以介紹，并對漏水情況進行相關(guān)分析。

2 工程基本情況:

2.1 臨沂城引水工程

　　196年 ， 臨沂城自岸堤水庫引水，輸水管道全長45km，主要采用三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，管徑為DN120Inln 。輸水管道自取水頭部至臨沂城呈下降趨勢，前20km為半丘陵地帶，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，石灰?guī)r埋藏比較淺，發(fā)育極不完整，管道基礎(chǔ)很不均勻，且地下水豐富，個別地段水位僅有50cm，后25km地勢相對較平坦，土質(zhì)為第四系砂質(zhì)粘土，局部為河灘砂質(zhì)地帶。管道通水后，連續(xù)發(fā)生27處漏水事故，其中屬設(shè)計原因3處，施工原因23處，管材本身質(zhì)量原因1處。

2.2 德州市引水工程

　　19 8 年 ，德州市丁東水庫至三水廠引水工程建成通水，輸水管道全長19km，主要采用三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，管徑為DMZomm。德州地區(qū)位于黃河下游，屬黃河泥砂沖擊平原，地質(zhì)條件對于管道工程比較適合，屬松軟細砂類土質(zhì)，無巖石及地下水。管道建成通水后，連續(xù)發(fā)生3處漏水事故，其中屬設(shè)計原因1處，管材本身質(zhì)量原因2處，無施工原因造成的事故。

2.3 泰安市大泣口引水工程

　　198年 8 月，泰安市大漢口引水工程竣工，輸水管道全長24km，主要采用三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，管徑為DNI(Xx〕mm。輸水管道前l(fā)km地勢比較平坦，為均勻上升段，土質(zhì)為第四系砂質(zhì)粘土，后13km為丘陵地帶，地勢起伏比較大，為花崗巖、片麻巖及礫土等。管道建成通水后，連續(xù)發(fā)生H處漏水事故，施工原因7處，管材本身質(zhì)量原因4處。

　　上述 三 個 工程共發(fā)生41處漏水事故，其中屬設(shè)計原因4處，占9.7%;施工原因23處，占73.2%;管材質(zhì)量原因7處，占17.1%。

3 漏水事故原因分析

3.1 設(shè)計問題

　　預(yù)應(yīng) 力 鋼 筋混凝土管采用的是橡膠圈柔性接口，規(guī)范規(guī)定允許接口轉(zhuǎn)角為1.5“，管道允許有少量的位移產(chǎn)生。采用這種管材的輸水干管其附屬設(shè)施如閘閥、彎管排氣管等均采用鋼質(zhì)配件，鋼件與鋼筋混凝土管連接處采用了普通水泥接口，屬剛性接口，而剛性接口不允許有位移產(chǎn)生。因此在鋼制配件處均設(shè)置支墩加固，而與之相連接的兩側(cè)的鋼筋混凝土管本身自重大，回填土及通水后加大了管道對地基的壓力，在垂直方向上剛性接口端與柔性接口端可能產(chǎn)生一定的位移，在某種程度上，對柔性接口可以適應(yīng)這種變形，但與之連接的剛性接口由于支墩約束無法自由變形，在端部累積一定應(yīng)力這個力超過了材料允許強度時，必然造成剛性接口，破壞，導(dǎo)致漏水事故。這在設(shè)計上應(yīng)注特別引起足夠的重視，應(yīng)注意地基的不均勻沉降。

3.2 施工質(zhì)t問題

　　施工 質(zhì) 量 造成的漏水問題最多，原因也很復(fù)雜，歸納起來有下列三種情況:

3.2.1 地基處理不當(dāng)臨沂工程及泰安工程的巖石地段、粘土地段交叉出現(xiàn)，特別是臨沂工程還伴隨著大量的地下水。根據(jù)規(guī)范要求，在巖石地基開挖溝槽時，應(yīng)適當(dāng)加深溝槽開挖深度，并回填沙至設(shè)計標(biāo)高。

　　由于施工隊伍未完全按規(guī)范要求處理地基，致使管道安裝后產(chǎn)生不均勻沉降，通水后發(fā)生嚴(yán)重位移，致使橡膠圈被彈出，產(chǎn)生漏水事故。

3.2.2 漂管問題這種事故發(fā)生在有地下水和客水條件下或輸水管選用了大口徑管道施工時均可能發(fā)生。臨沂工程共發(fā)生6次漂管事故，損失非常嚴(yán)重。在漂管事故中有兩種原因:一是回填土數(shù)量不足，土壓力加上管自重抵抗不住浮力;另一種情況雖然回填了大量的土，但土的密實度不夠，當(dāng)?shù)叵滤簧邥r，管兩側(cè)的土受水的浸泡后塌落，在浮力的作用下管道失穩(wěn)產(chǎn)生漂管。這種漂管還常伴隨著管軸線的水平位移，這是因為回填土塌落時，由于密實度不均勻造成對管道側(cè)壓力的不同，從而使管道產(chǎn)生水平位移，進而使接口轉(zhuǎn)角超出規(guī)范規(guī)定的范圍，導(dǎo)致膠圈脫離工作面，造成漏水事故。

3.2.3 機械回填問題對回填土問題，設(shè)計部門及建設(shè)單位都有嚴(yán)格要求，但施工方?jīng)]有足夠的認識，沒有嚴(yán)格按規(guī)范要求處理，而是采用推土機或挖掘機從溝槽一側(cè)回填，造成管道軸線嚴(yán)重水平位移。發(fā)生在泰安工程的一處事故，是因挖掘機回填時，大塊的巖石直接砸在管身上，造成管道破裂漏水。

3.3 管材質(zhì)量問題

　　上述三個工程采用的管材是相同的，而供應(yīng)管材的廠家近十家，在處理這類事故時，我們發(fā)現(xiàn)有下列兩種情況:

3.3.1 管材強度不夠在管道打壓實驗時，有幾處發(fā)生爆管現(xiàn)象，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土管的環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷，且無頸縮現(xiàn)象，屬典型的鋼筋材質(zhì)問題。造成這類事故的原因是鋼筋混凝土管環(huán)向鋼筋的保護層厚度不夠。有漏筋現(xiàn)象，鋼筋銹蝕，喪失部分預(yù)應(yīng)力。

3.3.2 管材修補質(zhì)量問題按照規(guī)范，鋼筋混凝土管材生產(chǎn)中出現(xiàn)的一些不足，可以用環(huán)氧樹脂填加水泥修補，修補后的強度不應(yīng)低于鋼筋混凝土管本身。由于個別廠家沒有掌握好環(huán)氧樹脂的配比或選用了不合格的環(huán)氧樹脂材料，其修補處環(huán)氧樹脂不凝固，或強度不夠，在水壓力的作用下破壞，造成漏水事故。

4 大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道設(shè)計、施工中注意的幾個問題

　　根據(jù)上述漏水事故的原因分析，我們認為，這類管道在設(shè)計及施工時應(yīng)注意以下幾個問題:

4.1 剛性接口與柔性接口轉(zhuǎn)換時應(yīng)采取一定的措施。

　　預(yù)應(yīng) 力 鋼 筋混凝土管由于自身結(jié)構(gòu)限制，在閥門、彎管、跨河、排氣、排泥等地段要求采用同徑鋼管，在鋼管與預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管連接處用轉(zhuǎn)換接頭，簡稱鋼制轉(zhuǎn)換甲管、乙管。轉(zhuǎn)換甲管采用剛性接頭，乙管采用柔性接頭，保證甲、乙管不漏水;在彎管前后設(shè)不小于3一sd(d:管道內(nèi)徑)鋼管;在閥門前后設(shè)不小于10d鋼管;在彎管處設(shè)全包抗推支墩。同時把剛性接口兩側(cè)的兩根鋼筋混凝土管也采用混凝土支墩加固的辦法，其原理在于讓外應(yīng)力不集中在剛性接口處，使剛性接口與其兩側(cè)的鋼筋混凝土管保持同步變形，以保護剛性接口(圖)

4.2 加強現(xiàn)場施工管理。

　　因施 工 質(zhì) 量原因造成的管道漏水事故最多，應(yīng)特別引起注意。在處理這類事故時，發(fā)現(xiàn)按規(guī)范及設(shè)計要求應(yīng)特別處理的地方或應(yīng)采取的措施均沒有執(zhí)行，偷工減料非常明顯。在給排水施工驗收規(guī)范中，對地基及回填的處理有明確的規(guī)定。因此，加強對施工單位的監(jiān)督與管理保證施工質(zhì)量，可以有效減少漏水事故的發(fā)生。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管道在施工中應(yīng)嚴(yán)格控制以下幾個環(huán)節(jié):

　　1、嚴(yán) 格 按 設(shè)計采用基礎(chǔ)處理措施，胸腔回填土應(yīng)達到95%的密實度。

　　2、管 材 到 現(xiàn)場后，要嚴(yán)格復(fù)查承插口細部尺寸，檢查管身承接口工作面，如有偏差需提出解決的辦法，安裝時，檢查對口間隙，膠圈到位情況。

　　(1) 承 口 和插口工作面應(yīng)光滑平整，不應(yīng)有蜂窩、灰渣、刻痕和脫皮現(xiàn)象，局部缺陷凸凹度不得超過Zmm，單位缺陷面積不應(yīng)超過30mm，;

　　(2) 承 插 口處導(dǎo)坡，插口止膠臺內(nèi)側(cè)不得有灰渣。

　　3、管 道 借 角要謹慎，每根管道理論上可借角0.5一1.0度，但施工中如不能準(zhǔn)確把握，容易造成隱患，施工中以不借角為好。如有借轉(zhuǎn)的接頭，應(yīng)有加固措施。

　　4、D N1 40 0mm一DN180mm大口徑管道轉(zhuǎn)換中甲管剛性接頭施工困難時，可將鋼制承口加長，在管道內(nèi)做剛性接口。

　　5、管 道 施 工完畢后，應(yīng)進行管道試壓驗收，一次試壓長度一般不宜大于1《X洲)m。

4.3 做好原材料的進場驗收工作。

　　原材 料 的 質(zhì)量是工程質(zhì)量的第一關(guān)，必須嚴(yán)格把握。在選材時，應(yīng)對生產(chǎn)廠家的資質(zhì)進行認真考察，最好選用各項質(zhì)檢手續(xù)齊全的大廠，應(yīng)盡量減少供應(yīng)廠家，以免造成材料的混亂，有條件的建設(shè)單位應(yīng)在管材進人現(xiàn)場后進行試驗，對修補處的材料取樣化驗。

5， 結(jié)束語

　　大 口徑 預(yù) 應(yīng)力鋼筋混凝土管道在給排水工程中應(yīng)用十分廣泛，多年來，各設(shè)計及施工部門總結(jié)了不少經(jīng)驗，解決了大量的實際問題。但由于地質(zhì)條件的差別，季節(jié)及施工方法的不同，因此，在設(shè)計、施工中加強管理，精心設(shè)計、合理施工、嚴(yán)格檢查、驗收，可避免或減少不良事故的發(fā)生。