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(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合三個(gè)工程實(shí)例，歸納了此類(lèi)工程設(shè)計(jì)、施工中的幾個(gè)重要問(wèn)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(lèi)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(jì);施工;
中圖分類(lèi)號(hào)：S646 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000一2324(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(wú)污染、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，在運(yùn)行中容易造成漏水事故，應(yīng)在設(shè)計(jì)施工時(shí)引起特別注意。本文選取三個(gè)不同自然地質(zhì)條件下的管道工程作以介紹，并對(duì)漏水情況進(jìn)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(kù)引水，輸水管道全長(zhǎng)45km，主要采用三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，管徑為DN120mm 。輸水管道自取水頭部至臨沂城呈下降趨勢(shì)，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(gè)別地段水位僅有50cm，后25km地勢(shì)相對(duì)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(jì)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
198年，德州市丁東水庫(kù)至三水廠(chǎng)引水工程建成通水，輸水管道全長(zhǎng)19km，主要采用三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管，管徑為DM20mm。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(duì)于管道工程比較適合，屬松軟細(xì)砂類(lèi)土質(zhì)，無(wú)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(jì)原因1處，管材本身質(zhì)量原因2處，無(wú)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(zhǎng)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(shì)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(shì)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(gè)工程共發(fā)生41處漏水事故，其中屬設(shè)計(jì)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(jì)問(wèn)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(duì)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(duì)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(wú)法自由變形，在端部累積一定應(yīng)力這個(gè)力超過(guò)了材料允許強(qiáng)度時(shí)，必然造成剛性接口，破壞，導(dǎo)致漏水事故。這在設(shè)計(jì)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)量問(wèn)題
施工質(zhì)量造成的漏水問(wèn)題最多，原因也很復(fù)雜，歸納起來(lái)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(kāi)挖溝槽時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加深溝槽開(kāi)挖深度，并回填沙至設(shè)計(jì)標(biāo)高。由于施工隊(duì)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(wèn)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(shí)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(shí)度不夠，當(dāng)?shù)叵滤簧邥r(shí)，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(xiàn)的水平位移，這是因?yàn)榛靥钔了鋾r(shí)，由于密實(shí)度不均勻造成對(duì)管道側(cè)壓力的不同，從而使管道產(chǎn)生水平位移，進(jìn)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(jī)械回填問(wèn)題對(duì)回填土問(wèn)題，設(shè)計(jì)部門(mén)及建設(shè)單位都有嚴(yán)格要求，但施工方?jīng)]有足夠的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有嚴(yán)格按規(guī)范要求處理，而是采用推土機(jī)或挖掘機(jī)從溝槽一側(cè)回填，造成管道軸線(xiàn)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(jī)回填時(shí)，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(wèn)題
上述三個(gè)工程采用的管材是相同的，而供應(yīng)管材的廠(chǎng)家近十家，在處理這類(lèi)事故時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)有下列兩種情況:
3.3.1 管材強(qiáng)度不夠在管道打壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，有幾處發(fā)生爆管現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)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(wú)頸縮現(xiàn)象，屬典型的鋼筋材質(zhì)問(wèn)題。造成這類(lèi)事故的原因是鋼筋混凝土管環(huán)向鋼筋的保護(hù)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(bǔ)質(zhì)量問(wèn)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(shù)脂填加水泥修補(bǔ)，修補(bǔ)后的強(qiáng)度不應(yīng)低于鋼筋混凝土管本身。由于個(gè)別廠(chǎng)家沒(méi)有掌握好環(huán)氧樹(shù)脂的配比或選用了不合格的環(huán)氧樹(shù)脂材料，其修補(bǔ)處環(huán)氧樹(shù)脂不凝固，或強(qiáng)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(jì)、施工中注意的幾個(gè)問(wèn)題
根據(jù)上述漏水事故的原因分析，我們認(rèn)為，這類(lèi)管道在設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:
4.1 剛性接口與柔性接口轉(zhuǎn)換時(shí)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(mén)、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(jiǎn)稱(chēng)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(mén)前后設(shè)不小于10d鋼管;在彎管處設(shè)全包抗推支墩。同時(shí)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(hù)剛性接口(圖)。
4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)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(lèi)事故時(shí)，發(fā)現(xiàn)按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求應(yīng)特別處理的地方或應(yīng)采取的措施均沒(méi)有執(zhí)行，偷工減料非常明顯。在給排水施工驗(yàn)收規(guī)范中，對(duì)地基及回填的處理有明確的規(guī)定。因此，加強(qiáng)對(duì)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(gè)環(huán)節(jié):
1、嚴(yán)格按設(shè)計(jì)采用基礎(chǔ)處理措施，胸腔回填土應(yīng)達(dá)到95%的密實(shí)度。
2、管材到現(xiàn)場(chǎng)后，要嚴(yán)格復(fù)查承插口細(xì)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(shí)，檢查對(duì)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(guò)2mm，單位缺陷面積不應(yīng)超過(guò)30mm，;
(2) 承插口處導(dǎo)坡，插口止膠臺(tái)內(nèi)側(cè)不得有灰渣。
3、管道借角要謹(jǐn)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(shí)，可將鋼制承口加長(zhǎng)，在管道內(nèi)做剛性接口。
5、管道施工完畢后，應(yīng)進(jìn)行管道試壓驗(yàn)收，一次試壓長(zhǎng)度一般不宜大于1000m。
4.3 做好原材料的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)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(shí)，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)廠(chǎng)家的資質(zhì)進(jìn)行認(rèn)真考察，最好選用各項(xiàng)質(zhì)檢手續(xù)齊全的大廠(chǎng)，應(yīng)盡量減少供應(yīng)廠(chǎng)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(jìn)人現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)修補(bǔ)處的材料取樣化驗(yàn)。
5， 結(jié)束語(yǔ)
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(lái)，各設(shè)計(jì)及施工部門(mén)總結(jié)了不少經(jīng)驗(yàn)，解決了大量的實(shí)際問(wèn)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(jì)、施工中加強(qiáng)管理，精心設(shè)計(jì)、合理施工、嚴(yán)格檢查、驗(yàn)收，可避免或減少不良事故的發(fā)生。
