文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊 830001)

倒虹吸PCCP管道的檢測

文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊 830001)

文章以某供水工程的倒虹吸PCCP管道先后兩次對預(yù)應(yīng)力鋼絲檢測的情況為例，對PCCP管道工程安全、檢測數(shù)據(jù)、檢測方法進(jìn)行闡述，以期對PCCP管道工程的施工建設(shè)、安全檢測提供技術(shù)支撐。

PCCP管道；無損檢測；管道質(zhì)量；完整性評價

1 工程概況

北疆供水工程3個泉倒虹吸全長10.927 km，最大工作靜水壓力1.6 MPa，最大水頭損失28.6 m，工程采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道(PCCP)與鋼管的組合方案。

內(nèi)水壓力≤1.4 MPa，采用PCCP，單線管長7 385.27 m，內(nèi)徑2.8 m；1.4 MPa以上采用鋼管，單線管長3 181 m，內(nèi)徑2.7 m。

表1為PCCP管材結(jié)構(gòu)尺寸，表2為PCCP管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，圖1為PCCP管結(jié)構(gòu)圖。

表1 倒虹吸PCCP管材結(jié)構(gòu)尺寸

表2 倒虹吸PCCP管材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

圖1倒虹吸PCCP管結(jié)構(gòu)圖

3個泉倒虹吸PCCP管徑大，線路長，進(jìn)出口水力條件復(fù)雜，內(nèi)水壓力高，PCCP管的綜合指數(shù)達(dá)3.92(管徑與壓力的乘積)，制造、安裝技術(shù)復(fù)雜，PCCP管跨越第三系地層和沙漠風(fēng)積砂地層，基礎(chǔ)變形大且不均勻，管槽開挖后有強(qiáng)腐蝕性淺層地下水滲出。

2 PCCP管道預(yù)應(yīng)力鋼絲完整性評價的必要性

PCCP的強(qiáng)度取決于纏繞在管芯上的高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲，鋼絲在管芯上產(chǎn)生均勻的壓預(yù)應(yīng)力，能夠抵償由內(nèi)壓和外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。但是在施工及運(yùn)行過程中，有多種原因會造成鋼絲損傷或腐蝕：①鋼絲質(zhì)量差，出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象；②制造缺陷，特別是砂漿保護(hù)層質(zhì)量差；③PCCP安裝不當(dāng)，砂漿保護(hù)層出現(xiàn)裂縫；④PCCP處于腐蝕性土壤中，氯化物、硫酸鹽及其他誘發(fā)腐蝕的化合物侵入砂漿層；⑤操作原因，包括非正常啟動閥及泵引起的瞬時壓力波。

鋼絲腐蝕到一定程度后出現(xiàn)斷裂，所在部位管道強(qiáng)度下降。如果腐蝕進(jìn)一步發(fā)展，同一部位將出現(xiàn)更多斷絲，管道強(qiáng)度顯著降低，最終導(dǎo)致爆管[1]。PCCP爆管具有突發(fā)性、災(zāi)難性，事先沒有征兆。爆管發(fā)生后，并不僅僅限于管道供水中斷，還會引起交通、環(huán)境、衛(wèi)生等公共安全事故。

3 PCCP管道預(yù)應(yīng)力鋼絲檢測情況

3.1 檢測方法

PCCP是一種復(fù)合管材，由于電磁波設(shè)備是在管道內(nèi)部進(jìn)行探測，預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞在200 mm外的管芯混凝土上，管道鋼筒對電磁波信號有強(qiáng)屏蔽作用。此次檢測是將P-Wave電磁法探測設(shè)備固定在檢測推車上，將檢測推車在管道內(nèi)推行，激勵探頭在管內(nèi)某一側(cè)感應(yīng)產(chǎn)生變化的磁場，該磁場沿管道圓周傳播后到達(dá)另一側(cè)的接收探頭，在接收探頭中感應(yīng)產(chǎn)生電壓，在此傳播路徑上如果鋼絲出現(xiàn)斷裂，接收信號的振幅及相位就會發(fā)生變化，由此確定斷絲部位并估計(jì)斷絲數(shù)量。PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲完整性探測示意圖見圖3。

圖2 PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲完整性探測

3.2 第一次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的檢測。此次檢測是國內(nèi)首次引進(jìn)新技術(shù)針對PCCP鋼絲斷裂進(jìn)行探測，填補(bǔ)了目前國內(nèi)還沒有專門針對PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲探測的技術(shù)空白，對PCCP爆管預(yù)警方面發(fā)揮了重要作用。本次1#、2#管線共計(jì)探測了2 400節(jié)PCCP管，累計(jì)長度14 384 m。共計(jì)發(fā)現(xiàn)18處斷絲(1#管線6處、2#管線12處)，占全部探測管道的0.75%，其余99.25%的管道未發(fā)現(xiàn)明顯的斷絲信號。在出現(xiàn)斷絲的18節(jié)管道中，13節(jié)管道斷絲數(shù)量在1～5根，5節(jié)管道斷絲數(shù)量在6～10根，斷絲數(shù)量均不超過10根，且同一節(jié)管均只有1處斷絲，程度較輕。

3.3 第二次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的第二次檢測。本次3個泉倒虹吸所檢測的2 400節(jié)管道中，23節(jié)管道發(fā)現(xiàn)斷絲。

3.4 兩次檢測對比

在第一次檢測出現(xiàn)斷絲的18節(jié)管道中：10節(jié)管道斷絲數(shù)量未變化；3 節(jié)管道斷絲數(shù)量略有增加，但斷絲數(shù)量的增加均未超過5根，3節(jié)管道斷絲數(shù)量略有減少；2 節(jié)管道經(jīng)分析認(rèn)為沒有斷絲，信號異常是由噪音、結(jié)構(gòu)物等其他因素引起。第二次檢測新發(fā)現(xiàn)7節(jié)管道斷絲，6 節(jié)管道斷絲數(shù)量為1～5 根；1節(jié)管道斷絲數(shù)量為15～20根。

通過兩次PCCP管道檢測數(shù)據(jù)分析對比：兩次檢測數(shù)據(jù)基本相符，倒虹吸PCCP僅有少量管道(23節(jié))出現(xiàn)斷絲，約占所有檢測管道數(shù)量的1%。管道于2005年投入使用至今已有7 a，現(xiàn)狀表明管道施工質(zhì)量較好，今后一段時間內(nèi)也能良好地運(yùn)行。

4 結(jié) 語

由于PCCP預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂是一個循序漸進(jìn)的發(fā)展過程，可以通過采用電磁波技術(shù)定期對管道進(jìn)行安全檢測，當(dāng)斷絲接近了25根時發(fā)出預(yù)警，即刻采取有效的處理措施：①提前定做管道和擇機(jī)更換管道；②在斷絲處采取外抱箍辦法加固PCCP管道；③對PCCP進(jìn)行原型管道斷絲試驗(yàn)，獲取從1根斷絲發(fā)展到爆管整個過程的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為建立PCCP安全運(yùn)行預(yù)警數(shù)據(jù)庫提供第一手資料。

[1]任江龍，王朝暉.三個泉倒虹吸PCCP管道工程試驗(yàn)段施工研究[J].科技資訊，2007(11)：245-246.

1007-7596(2014)12-0135-02

2014-07-19

文勇(1978-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師。

TV672.5

B