ＰＣＣＰ管及其在水利工程施工中的應(yīng)用

張瑞霞　趙培寬

摘要：PCCP管是一種將鋼管和預(yù)應(yīng)力混凝土管的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的非金屬優(yōu)質(zhì)復(fù)合管材，也是目前世界上公認(rèn)的最有效的環(huán)保型非金屬?gòu)?fù)合管材，其優(yōu)越性能和卓越品質(zhì)，至今尚無(wú)其他管材可以替代。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP管); 施工

1 PCCP管簡(jiǎn)介

帶鋼筒的預(yù)應(yīng)力混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,簡(jiǎn)稱PCCP管)是目前國(guó)際上使用廣泛的大口徑、耐高壓管材,由嵌埋薄鋼筒的管芯、纏在管芯外的預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絲外的水泥砂漿保護(hù)層組成。管子的兩端分別焊有鋼制的承口圈和插口圈,管子的柔性接頭采用滑動(dòng)膠圈密封。在工作狀態(tài)下,嵌埋在管壁中的薄鋼筒具有抗?jié)B功能,纏繞在管芯外的預(yù)應(yīng)力鋼絲及管芯的混凝土壁承受管材的內(nèi)水壓力及外荷載,因此PCCP管是一種將鋼管與普通預(yù)應(yīng)力混凝土管的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的管種。

2 PCCP管的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況

2.1 PCCP管國(guó)外應(yīng)用情況

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(簡(jiǎn)稱PCCP管)的生產(chǎn)和應(yīng)用至今己有50多年的歷史，最早山法國(guó)的幫納(Bnona)公司最先研制的，至上世紀(jì)四十年代歐、美各國(guó)競(jìng)相開發(fā)研制，目前美、法各國(guó)的年產(chǎn)量已達(dá)數(shù)十萬(wàn)公里，其中美國(guó)、加拿大是世界上推廣使用PCCP管最多的國(guó)家，廣泛應(yīng)用于城市輸配水干線、火電站供水管、水利工程、雨污水干管、工業(yè)供水及廢水管線等方而。關(guān)國(guó)PCCP管的敷設(shè)長(zhǎng)度己達(dá)到290000km。目前世界上規(guī)模最大的利比亞的"大人工河"第一期工程，全長(zhǎng)1900km。管道直徑為4M工作壓力為2.8MPa，管材為PCCP管，工程全部完工后運(yùn)行狀況良好。

PCCP管歷經(jīng)了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展以后，現(xiàn)在己經(jīng)進(jìn)入了技術(shù)成熟階段，從管材的設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)到運(yùn)輸、安裝、使用等方而，都實(shí)現(xiàn)了規(guī)范化、系列化服務(wù)。

2.2 PCCP管的國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

二十世紀(jì)八十年代末，隨著我國(guó)城市供水、工業(yè)用水、農(nóng)田水利建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)于輸水管材提出更高的要求。山東電力管道工程公司于1989年首家從美國(guó)引進(jìn)了具有世界先進(jìn)水平的PCCP管制管技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，可生產(chǎn)0.4MPa-2.0MPa、直徑600mm-3400mm的PCCP管。隨后無(wú)錫華毅管道有限公司從美國(guó)"Ameron"公司引進(jìn)技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備，深圳太陽(yáng)管道有限公司從美國(guó)的"Price Brather"公司全套引進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的消化，已能完全國(guó)產(chǎn)化了，且于1996年P(guān)CCP管材在我國(guó)建材行業(yè)頒布了《預(yù)應(yīng)力鋼筒硅管》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC625-1996)，近期將頒布預(yù)應(yīng)力鋼筒硅管的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

目前，PCCP己廣泛使用于我國(guó)的水利、電力、市政給排水等各個(gè)領(lǐng)域。在長(zhǎng)距離、大流量輸水、調(diào)水工程方面，山西省萬(wàn)家寨引黃工程的總長(zhǎng)43.5公里，管徑為3米PCCP管，暫居我國(guó)乃至亞洲地區(qū)已建成工程之首位，新疆烏魯木齊洪水工程10公里倒虹吸工程使用了管徑2.8米的PCCP管約15公里，深圳東深供水工程用了管徑2.6米的PCCP管約9.5公里，此外，還有數(shù)十項(xiàng)引水工程應(yīng)用了PCCP管。迄今尚未見因管道質(zhì)量問題而發(fā)生事故的有關(guān)報(bào)道，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 應(yīng)用PCCP的管道施工

應(yīng)用PCCP管道施工的主要工序?yàn)?

土方開挖(地基處理)→PCCP管道和密封橡膠圈進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)→吊裝管道人槽→密封橡膠圈套人插口環(huán)凹槽→吊車、手動(dòng)葫蘆配合裝管→內(nèi)、外檢查膠圈是否人槽→接口打壓試驗(yàn)→接頭外部灌漿→接頭內(nèi)防腐處理→土方回填→管內(nèi)清理→整體管道水壓試驗(yàn)

3.1溝槽開挖

在機(jī)械開挖時(shí)，應(yīng)預(yù)留20cm由人工清理，以免擾動(dòng)地基。如有超挖或地基需處理時(shí)，應(yīng)使用良好級(jí)配的砂礫料回填夯實(shí)，達(dá)到天然地基的相對(duì)密實(shí)度，以免引起不均勻沉陷。在地下水位較高或雨季施工時(shí)，應(yīng)采取降水或排水措施，在任何情況下不允許溝內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間積水，并應(yīng)防止管道浮移。溝槽底若為巖石時(shí)，應(yīng)將其開挖至設(shè)計(jì)高程以下30cm，然后鋪砂土回填夯實(shí)。巖石溝槽基底向土壤基底過渡時(shí)，還應(yīng)采取地基過渡處理措施。

3.2管道安裝

安裝前的檢查。管道在安裝前施工單位應(yīng)組織對(duì)管材逐根進(jìn)行外觀檢查，要檢查承插口有無(wú)碰損、橢圓度是否在允許范圍內(nèi)，外保護(hù)層有無(wú)脫落，有無(wú)裂縫、空鼓，內(nèi)襯混凝土面有無(wú)超出規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的裂縫等，并對(duì)管道的幾何尺寸按照質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽查，對(duì)檢查合格的管道予以編號(hào)使用。PCCP用的橡膠圈材質(zhì)應(yīng)符合ZBQ43001一87的規(guī)定，必須經(jīng)過專業(yè)檢測(cè)部門對(duì)主要性能進(jìn)行檢測(cè)并出具檢測(cè)報(bào)告。橡膠圈的形狀為"O"形，表面不應(yīng)有氣孔、裂縫、重皮、平面扭曲、肉眼可見的雜質(zhì)及有礙使用和影響密封效果的缺陷。橡膠圈的接頭個(gè)數(shù)不得超過2個(gè)，且接頭性能不能低于母材的性能標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)交接驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)抽取1%的數(shù)量進(jìn)行接頭結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)。

接頭的清理與潤(rùn)滑。為保證安裝質(zhì)量，安裝前要確保清除插口和承口圈上的灰塵、泥土及異物，特別是對(duì)插口凹槽進(jìn)行認(rèn)真清理，不得有飛邊、毛刺。膠圈套入插口凹槽之前先分別在插口圈外表面、承口圈內(nèi)表面和膠圈上涂抹潤(rùn)滑劑，膠圈套入插口凹槽后，用鋼棒將膠圈在插口的各部位上粗細(xì)調(diào)勻，使其順直地箍在插口環(huán)凹槽內(nèi)，無(wú)扭曲、翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象，以保持良好的密封。所使用的潤(rùn)滑劑應(yīng)是植物性的或經(jīng)廠家同意的替代型潤(rùn)滑劑，而不能使用油基潤(rùn)滑劑，因油基潤(rùn)滑劑會(huì)損害膠圈，影響接頭的密封性能。

對(duì)口就位。管道安裝應(yīng)按施工測(cè)量控制點(diǎn)仔細(xì)校測(cè)管道的軸線和標(biāo)高，并做好施工記錄。每節(jié)管道安裝完畢后應(yīng)用專用量具(如觸感儀、外感儀)，分別從接口內(nèi)外檢查兩邊密封橡膠圈是否都在插口環(huán)的凹槽內(nèi)，檢查接口間隙是否符合設(shè)計(jì)要求。檢查時(shí)，必須對(duì)接口間隙從上、下、左、右4點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)，經(jīng)檢驗(yàn)合格并將其墊穩(wěn)后，才能將吊具移開。每班安裝前，應(yīng)對(duì)此前已安裝好的前一節(jié)管進(jìn)行測(cè)量檢查，如發(fā)現(xiàn)位移，應(yīng)重新復(fù)位，合格后再繼續(xù)安裝。

3.3接口打壓試驗(yàn)

接口打壓試驗(yàn)使用的設(shè)備應(yīng)為經(jīng)選定的專用打壓設(shè)備，管路應(yīng)有止回閥以確保恒壓。管道安裝完，應(yīng)立即進(jìn)行打壓試驗(yàn)。進(jìn)行下一節(jié)管道安裝時(shí)，同時(shí)應(yīng)對(duì)施工可能影響到的管口重新進(jìn)行壓力試驗(yàn)，防止管道安裝過程中反向拉力引起上一節(jié)管道接口的松動(dòng)。

3.4管道接頭處理

為保護(hù)管道承插口不受腐蝕，需要在管道接頭外側(cè)進(jìn)行灌漿，對(duì)內(nèi)部接頭處的縫隙進(jìn)行水泥砂漿填縫。水泥砂漿灌漿及接口填縫時(shí)，水泥砂漿配合比應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，并采取有效措施防止砂漿因收縮而產(chǎn)生開裂，內(nèi)側(cè)水泥砂漿應(yīng)平整、光滑，外側(cè)水泥砂漿應(yīng)達(dá)到全周長(zhǎng)充填飽滿。

3.5管道回填

管道及其配件安裝完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填，不允許已完成的管道長(zhǎng)期外露，更不允許使其跨越雨期和冬季?；靥钋皯?yīng)清除溝槽內(nèi)雜物，并排除積水，不得在有積水的情況下進(jìn)行回填?；靥钋皯?yīng)徹底清理并確認(rèn)溝槽邊壁無(wú)松散土體和坍滑體。回填時(shí)應(yīng)從管道兩側(cè)均勻下料，管道兩側(cè)至管頂?shù)幕靥钔帘仨殞?duì)稱分層夯實(shí)，每次鋪料厚度不超過30cm。

兩側(cè)回填高度差不應(yīng)超過層填筑高度。應(yīng)沿溝槽壁的溜槽均勻下料、鋪料。不得在管道上方高于0.6m以上處向下傾倒回填料。嚴(yán)禁單側(cè)回填或用推土機(jī)從一側(cè)向溝內(nèi)推埋，造成漏夯、填料分選，以及導(dǎo)致管道軸線位移和接口變形。另外，管道胸腔以下三角區(qū)部位是回填控制的重點(diǎn)，管道安裝完成后應(yīng)及時(shí)回填，保證管道穩(wěn)定，不晃動(dòng)。三角區(qū)回填必須兩側(cè)同步回填，碾壓標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.6水壓試驗(yàn)

當(dāng)管道兩側(cè)至管頂500mm內(nèi)的土方分層回填合格，且管線的鎮(zhèn)墩或錨固結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求后，可以進(jìn)行分段水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)管道進(jìn)行充分浸泡，PCCP管道浸泡時(shí)間≮72h。充水時(shí)應(yīng)由底處注水，以利于排氣。

試驗(yàn)壓力取管道工作壓力的1.2倍，管道嚴(yán)密性試驗(yàn)時(shí)，將水壓升至試驗(yàn)壓力，水壓升至試驗(yàn)壓力后，保持恒壓10min，檢查接口、管身無(wú)破損及漏水現(xiàn)象時(shí)，管道強(qiáng)度試驗(yàn)為合格。

參考文獻(xiàn)

[1]何維華.關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管（PCCP）的推廣應(yīng)用[J].給排水在線，2003，5.

[2]《預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC625一1996).1996.