摘 要：广州市三涌联合补水工程在顶管通水试验时发生几处接口漏水的情况。本文就工程实际情况，对单橡圈PCCP管道的漏水问题采用新技术维修方法进行详细的介绍。
关键词：PCCP管;渗水分析;处理措施
为解决广州市区河涌在截污完成后枯水期的缺水问题，广州市政府组织实施了三涌联合补水工程，工程将珠江水从地势较地的珠江前航道抽取至北部地势较高的调蓄湖，然后通过PCCP压力管道补水给中心城区的沙河涌、猎德涌、车陂涌等三条主要河涌。在顶管施工已完成，实地打压实验时发现有部分管道口接缝存在密封和渗漏问题。
因顶管是穿越建筑、道路及桥梁的底部，如果管道不及时修补而投入使用必定会导致周边建筑、道路等基础土层被冲刷掏空而出现工程病害，经建设、设计、监理、施工等单位及邀请的有关专家共同磋商，决定对管道重新修补密封，经检验方法有效并经过1年多的工程运行未再出现漏水的情况。
1 渗水原因分析
(1)在三涌联合补水四期工程，其中穿越华南理工大学西湖桥梁的顶管总长约80米。对西湖桥段顶管进行检查，发现管内有两节PCCP管缝有大量的地下水涌入管道内，带一定的水压，其余有三条节管缝也存在部分渗水情况，经分析漏水原因是顶管施工时顶管机头遇到孤石，管道轴线移位，使两节PCCP管承插口橡胶圈损坏造成了管道漏水，施工单位曾采用快干水泥等堵漏材料进行堵漏维护，但管缝仍然喷漏，证明原安装的PCCP管接缝的承插口橡胶圈密封已失效。
(2)顶管安装由于施工工艺控制不到位，加上顶管段位于湖区，难以在施工前期勘察清楚地质情况，施工后有部分节管出现管道下沉或左右偏移而导致管道呈非直线状态，有的接口位呈“V”型，致使管缝内隙大小不一，也是引起橡胶圈密封失效的原因之一。
(3)由于采用是单密封圈的顶管进行施工，有可能在顶管施工时，密封圈安装不正或在顶管受压过大使密封圈损坏引起密封失效。
2 前几次密封方案失效原因分析
(1)低模量硅酮胶柔性密封法 采用建筑硅酮胶柔性密封法对管接缝进行密封，此方法在实验室进行测试时，能有效满足<1.0Map的压力。但由于此材料的特性要求混凝土粘接面在施用前必须干燥，而施工管道内空气潮湿，通风情况不好，采用烤烘等一系列措施都没能使管道内壁干燥，未能提供硅酮材料与管道内壁的混凝土形成有效粘接的优良条件，硅酮胶会出现脱粘的情况，因此方案不满足管道密封要求。
(2)遇水膨长止水条+橡胶密封圈密封法 把遇水膨胀橡胶止水条嵌进管接缝隙内，通过材料的遇水膨胀技术堵住管外注入的带压的注水，再从管道内壁加弹性密封圈做第二道防水的密封方法。施工时把遇水膨胀止水条嵌入节管缝后，再根据缝隙的状况选用不同宽度的弹性橡胶密封圈，从管内部用定制好的钢顶箍将密封圈撑开，两管头各一根，拧动钢顶箍的镙杆，将顶箍从里往外撑顶密封圈，直至密封圈完全贴紧顶管内壁内部。此方法在实验室都做过相关实验，方案没出现问题，方案是相对成熟的堵漏密封法。但在施工时，发现管道内并非正圆型，大部有存在微椭圆的情况且管道内壁的混凝土面粗糙不平，所采用的橡胶密封圈较溥较窄，钢顶箍没能完全将密封圈顶贴到管壁上，并且止水条材料又存在收缩的问题，此方案只能达<0.5MPa压力下的密封要求。
(3)传统自来水“打轧”密封法反向密封 采用传统的自来水管堵漏常用“打轧”密封方法反向来进行密封，方法是从管内部焊构比原管道内径稍小的钢管，通过以油麻绳+快干水泥+氯化钙等材料反向打轧对管缝进行密封。但由于此方案属于钢性密封法，在管道的通水施压>0.5MPa时，管道受水压张力影响会出现摆动，强应力会使打轧的麻绳等材料发生松动，时间一久会使密封失效，试时当工作压力>0.8MPa时，管道会出现渗漏的情况，未能达到管道的设计压力要求。
3 新型的止水方案
3.1 设计原则
(1)根据管道压力和现场的实际情况，在充分考虑管道的通风等安全状况及华南理工大学允许施工的时间要求，制订实施快捷、经济合理及施工安全度高的密封技术方案。
(2)要充分考虑顶管管道在一定水压下管道会出现小幅度摆动的特点，必须以柔性密封的设计方案来消除因管道摆动而出现的渗漏问题，以确保修补技术方案的成功。
(3)由于管道使用时，在泵站开机和关机时会出现较大的水锤，会使PCCP管道出现高压和急水流等情况，因此方案必须耐水压>1.0MPa，并做好管道橡胶密封圈的耐水性、耐酸性以及钢顶箍的防腐问题，增强管道投入使用后正常运行的可靠性、耐久性。
3.2 设计原理
分析以上失效方案结合现时管内存在的各种情况，经专家及工程人员多次现场观和与施工人员多次磋商，根据管道的特殊性及设计的原则要求，以改进密封套、钢顶箍的质量规格和改进安装工艺来解决管道的渗漏问题。
在确保施工质量和降低工程费用和减少施工时间为前提条件，采用从管道内部进行封堵止水密封的方法。采用的材料为发涨橡胶条、钢环顶箍和弹性酮胶。密封原理是通过发涨橡胶把管缝堵住，堵水成功后清理管道内部积水及烘干需要密封的管缝，再用弹性密封胶和钢环顶箍进行密封。
由于此密封法失效是由于密封套未能完全贴紧管壁引致漏渗，因此解决密封套能否顶贴管壁是问题的关键，所以采用厚度>20mm，弹性参数为35°~40°的高弹性密封圈来削减管道内非正圆和混凝土麻面引起密封不足，并采用六个钢顶箍（镙杆口错位加不锈钢垫片）来支顶密封圈进行密封改进型密封方案。
3.3 材料选用
(1)橡胶密封套 橡胶密封套成分为天然橡胶（NR）50%+氯丁橡胶（CR）25%+其它填充料25%的合成的特种橡胶材料。选择材料时一要考虑管道内壁的非正圆、混凝土的麻面、高压等情况密封需要高弹性高强度的材料，二要考虑材料的耐水耐酸等要求，三要考虑板材加工成管套要求材料具良好的粘接性等，需要以合适配比向厂家专门订制。
材料规格：弹性：35°~40°厚度：20~22mm宽度：450mm~550mm直径（内径）：770mm~790mm，管套边缘加设防顶箍滑动凸起缘条。
(2)钢环顶箍 成分：优质热轧低碳扁钢材质Q235,
规格：8mm*50mm（钢材截面）直径（780mm~790mm）
(3)其它材料 硅酮密封胶、油麻绳、快干水泥、不锈钢垫片、镙杆等。
(4)施工工序及工艺要求 1)打开管道抽排管道内积水，安装通风设备，使管内外空气形成对流，保持管内空气清新以能保证施工人员安全。
2)继续抽排水，保持外渗入管内水量与后来与排水量平衡，并在漏水管缝两侧各做一道小围堰防止其他接缝的漏水进入施工区域，以便施工人员在较干燥的环境下施工。
3)清理接缝周边泥，检测接缝状况，若接缝周边的管壁有缺损，需用快干水泥对管壁进行修补，尽可能恢复原来管壁形状。
4)根据缝隙的大小，凿轧入油麻绳，要压实且以对齐管道内壁面为宜。
5)安装橡胶密封套，拖移橡胶套到接缝位，每条接缝需用钢顶箍六个（先以硅酮密封胶对钢顶箍作防腐及增加表面弹性处理，增加顶箍表面的弹性目的是免在大应力出现时扣损伤胶套），接缝两边各安置顶箍三个；顶箍的镙杆接口位要“品”形错位并且三条钢箍紧靠，采用拧动镙杆慢慢扩张顶箍，使橡胶套牢帖在管缝周边的管壁，直至以人力没法再拧动镙杆为止。
6)观察安装好后的橡胶套边，看是否有水渗入，若没发现再有外水渗入，即安装合格。
7)安装完毕后，需要以防腐硅酮胶作镙杆作防腐处理。
(5)测试及实地安装加压测试结果：
1)在补漏前进行的两节管（预埋时两管间不套装原有的管道专用密封圈）的接缝密封试验，经测试，测试水压力可达1.3MPa，实测推算水压还可以更高，但由于管道的其它密封设施不能达到高压要求停止高压测试。
2)在华南理工大学校内西湖段的顶管进行实地安装测试，20条接缝安装完结毕后进行加压测试（本段管道设计要求为0.6MPa），当打压至0.6MPa后停止加压观察压力表，15分钟压力表显示压力稳定不下跌，再观察观景桥底的湖面未出现水泡（未修前冒泡严重），完全符合设计的要求。
4 建 议
(1)PCCP管具有良好的耐腐蚀性、耐久性、价格较低和防渗性等特性，应用技术成熟，有着钢管不可比拟的优点。但三涌联合补水四期工程出现的渗漏问题，较大程度上是采用单密封圈的管材在顶管施工过程中引起的密封圈受损失效造成的，在今后同类的工程要建议采用双密封圈的PCCP管。
(2)PCCP管安装，是采用弹性橡胶密封圈密封对接缝口进行密封，管道整体是属半柔性管段，能有效的消除由于冷缩热胀及地质变化等因素导致出现管道移位引起的漏渗问题。在新修建出现渗漏或日后管道维护中，建议采用柔性的密封方案来进行维修维护，以使管道使用长效耐久，减少维修次数及维护成本。
(3)现时三涌联合补水工程的管道已进入运行阶段，但部分顶管随着时间的推移产生地基下沉，仍有存在有管缝渗漏病害的可能，若没能及时解决会因供水时带压水流从管缝溢喷，长时间冲刷管道周边土层导致淘空引起管移位增加，加深管维护的难度，同时也因淘空等原因导致顶管上方的道路或建筑物等产生基层不稳引起病害。建议定期对管道进行检修及周边路面、建筑物体进行监测。
参考文献
［1］杜玉柱,路明.长输管道接口漏水维修的实践与总结.供排水设备2009,(2).
［2］顶管施工技术及验收规范.人民交通出版社.2007.
［3］张正荣.PCCP管道工程柔性接口施工技术.山西水利科技2010,(1).
［4］预应力钢筒混凝土管(PCCP)在给水管道工程中的应用.《管道技术与设备》,2001(2).
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