提高PCCP工程安全可靠性的主要措施.docx

提 高 PCCP 工 程 安 全 可 靠 性 的 主 要 措 施毛文明 文勇 杨婷（新疆额尔齐斯 河流域开发工程 建 设管理局，新疆乌 鲁木齐 830000）[文 摘 ] 以新疆 北疆某引水工程中 已安全运行 5 年的大 口径 PCCP 为例 ，围绕提高 PCCP工程安全可靠 性 这一重点，主要 论 述该工程在施工 和 运行管理中所采 取 的经验做法[关 键 词 ] PCCP 施工 管理 安全 技术“预应 力钢 筒混凝 土管” （以下 简称 PCCP） 是 指 在带 钢 筒 的 混凝 土 管 芯 上缠环向预应力钢丝并制作水泥 砂 浆保护层而制成的管子 PCCP 具 有 高密封性 、 高强度 、 高抗 渗性的技术特征 ， 并 以其适用范围广 、 经济 、 寿命长 、 抗震性能好 、 安装方便 、 运 行 费 用低等优点，成为大口 径 、长距离高压输水工程的首选管材1 工 程 概 述新疆北疆某引水工程采用的 PCCP 倒虹 吸设计是从 7 种 方 案中优选出来的最佳方案 该倒虹吸工程采用 PCCP 和钢管组合连接方式， 设计流量 30.5m3/s， 加大设计流量 为 35m3/s； 倒虹吸跨度 10.627km， 总水头损失为 28.6m； 倒虹吸为平行双线布置，管 道压力＞1.4M Pa。

采用 钢管，单线管长 3.39km，其内径为 2.7m，管道 压 力 ≤ 1.4MPa；采用 PCCP 管，单线管长 7.25km， 其内径为 2.8m 该引水 工 程难度系数很大，主要用 于解决乌鲁木齐经济区 、 北疆油田城市和工业用水及沿线生态用水 ， 一旦因任何原因导致 PCCP 发生爆管 ， 将对社会效益和经济效益产生巨大的影响 基于预防可能产生各种 爆管的考虑， 本文将重点论述该 PCCP 工程在建 设 期和运行管理中所采取的一些主要措施2 建 设 期 采 取 的 主 要 措 施2.1 提 高 PCCP 制 造 质 量由于本工程布置在强腐蚀性土与 弱腐蚀性土交替的地基中 ， 制作 PCCP 管道所需各 种材料的参数控制较严格 为确保 PCCP 出厂质量符合工程需要 ， 要求生产企业对 材 料 质量采取分批和定期自 检 ， 并派人驻生产企业监造 ， 监检人员还要监督抽样试验及进行 送检工作2.1.1 控 制 制 管 原 材 料 质 量PCCP 中管芯砼采用普通硅酸盐水泥配 制， 水泥标号不低于 42.5MPa， 要求碱含量 不大于 0.6%； 制作砂浆保护层的水泥采用高抗硫酸盐水泥， 砂浆配合比为 1:2～ 1:3（ 据作者简介：毛文明， 男 ，助理工程师。

23 -提高 PCCP 工程安全可靠 性 的主要措施 毛文明水 泥 调 整 ） ； 采 用 的 预 应 力 钢 丝 质 量 控 制 执 行 《 预 应 力 混 凝 土 管 用 冷 拉 钢 丝 》 ASTMA648、 《 钢 丝 验收 、 包 装 、 标 志 及 质 量 证 明书 的 一 般 规 定 》 GB2103-88 标 准 ， 并 要 求 符 合 该 工 程 PCCP 结 构 设 计 的 要 求 ； 制 作 钢 筒 筒 体 采 用 的 热 轧 薄 钢 板 、 冷 轧 薄 钢 板 的 质 量 执 行 GB／ T192—89《 碳素 结 构 钢 和 低 合 金 结 构 钢 、 热 轧 、 冷 轧 钢 板 及 钢 带 》 标 准 ， 每 批 进 厂 的 薄 钢 板 均 有 质 量 证 明 书 和 供 应 商 提 供 的 检 验 报 告 ； 制 作承口环的型钢质量执行 GB／T700— 88《碳素结 构钢》 标准， 并要求符合 PCCP 结构设 计要求；制作插口环的型 钢质量要求符合供应商的企业标准和 PCCP 结构设计要求2.1.2 控 制 承 插 口 胶 圈 质 量 考虑到承插口密封圈在今后使 用 过程中的老化失效 ， 大量漏水会导致管道沉陷 ， 造成安全隐患， 该工程 PCCP 均采用双密封胶圈承插连接 。

为满足工程实际需要 ， 留够一定的安全系数 ， 要求胶 圈 压缩永久变形按以原始变形百分率表示的压 缩 永久变形的 20%控制，且胶圈老化后的抗 拉强度不得低于老化前抗拉强度的 80% 24 -2011 年 9 月 水利电力科技 第 37 卷 第 3 期2.1.3 确 保 PCCP 整 体 防 腐 层 的 完 整 性 和 连 续 性PCCP 管身采用沥青防腐， 多 次均匀涂刷环氧煤沥青 ， 厚度不小于 1mm 成 品管接 头部分 、 插口与承 口 处均采用喷锌防腐处理 ； 承插口外露钢件部分均涂刷无毒环氧系列 防锈漆，涂层干膜厚度不 小于 100μ m 施工现 场 严格监督检查涂刷过程，防止因涂刷 不匀，防腐层产生的流 痕 及分层状、层间脱落等问题为防止地下水中盐碱成分侵蚀管 道镇墩，在基础面铺设 500#煤沥青 油 毛毡 ， 镇 墩 四周涂刷 4mm 沥 青防 腐 镇墩内 的 其他各异型管 件 （三通管 、 钢短管 ） 外侧均采用强 力胶砂浆防腐另外， PCCP 从生产厂家拉运至 工程现场铺设前， 现场不仅要检查 PCCP 质量问题， 也 要 仔 细 检 查 防 腐 层 损 伤 部 位 ， 发 现 损 伤 后 要 及 时 进 行 涂 刷 修 复 处 理 ， 以 保 证 PCCP 整体安全防腐层的 完 整性和连续性。

2.1.4 排 水2- 2+ -该工程管沟地下水中的 SO4 含量为 2606mg/L， Mg 含量为 160mg/L，Cl 含量为1725mg/L， 属于强腐蚀性地下水在满足 地 基承载力的基础上为防止盐碱腐蚀 PCCP， 采取在管槽基础上铺设 一层 0.6mm 的两布一膜（聚乙烯土工膜）的措施，并且在管沟两侧两布一膜上铺设 160mm 的 滤 水 花 管 ， 同时在管道地下水位较高段沿管沟两侧两布一膜下设滤料排水体引 出 地下水 通过实际效果的观测 ， 该排水措施有效降低了地下水 位，减小了地下水强盐碱 成分对 PCCP 管道的危害程度3 运 行 管 理 措 施3.1 异 常 情 况 下 及 时 进 行 打 压 试 验管道安装完毕后， 为检验管道的实体质量及现场施工质量 ， 分别对 PCCP 管线进行 了试压，所有渗水量均 满 足标准规定该 PCCP 工程于 2006 年 6 月开始通 水 运行，运行过程中发现一管线管堤两处覆土 出现塌陷 、 裂纹现象 ， 倒 管 运行过程中又发现另一管道管接头出现渗水现象 ， 在管 道 放 空后对所有管接头均进 行 了打压试验 ， 并按照研究方案采取了弥补措施 。

截至目前 ， 管 道运行正常，未出现异 常 现象3.2 PCCP 保 温该 PCCP 工 程所处地理位置极端，最高气温 40.6℃ ，极端 最 低气温 -41.7℃ 工程 输水运行主要集中在 4 月～1 0 月， 为了减少因冬季极端温度变化影响 PCCP 内部 应 力 产生突变， 该 PCCP 倒虹吸采用珍珠岩保温方案， 在 PCCP 进出口闸门全关闭的前提下 采用保温门帘保温， 钢管与 PCCP 接头处采取隔离保温 ， 人工填筑珍珠岩保温墙 ， 沿线 排气阀采用袋装珍珠岩堵 孔保温，并在 PCCP 内部不同部 位安装 2 组 最高最低温度计， 观测冬季保温效果 25 -提高 PCCP 工程安全可靠 性 的主要措施 毛文明3.3 引 进 PCCP 钢 丝 探 伤 技 术为掌握 PCCP 内部缠绕钢 丝的锈蚀情况， 通过与南京水利科学研究院合作 ， 在 2010年 3 月 引 进 了 目 前 世 界 最 先 进 的 PCCP 预 应 力 缠 绕 钢 丝 检 测 设 备 ——加 拿 大 PureTechnologies 公司的 P-Wave 电磁波探测 设备，对已运行 5 年 的目前国内综合难度 系 数最大的该 PCCP 工程预应力钢丝进行了检测， 统计结果见表 1。

通过实时监测 ， 全面掌 握了 PCCP 运行 5 年后 钢丝的安全状态 ， 同时也为我国检测 、 安全评估已建成 PCCP 工 程的钢丝断裂情况提供 了 宝贵的经验表 1 PCCP 工 程 预 应 力 钢 丝 探 伤 统 计 结 果(0.75%)(99.25%)4 结 语通过本工程实践， 证明基于提高 PCCP 工程安全 可 靠性的细节考虑 、 严格的施工质量控制和采取积极的管理 措施是确保 PCCP 工程安全运行的 有 效手段 目前 ， 国内已建 和在建的众多 PCCP 工程已将阴极保护作为确保 PCCP 工程安全的又一重要措施 ， 相信 随着 PCCP 应用范围的不断推广和科学技术的不断发展， 在提高和评估 PCCP 安全性能 等方面定会不断总结出 更 加成熟的技术和经验参 考 文 献[1] 胡少伟, 沈 捷, 刘晓 鑫等 . 超 大 口径 PCCP 管内水压承载能 力试验[J]. 水利水电 科 技进 展, 2009, 29(5).[2] 李 妮 , 王 军 , 梁 君 . 三 个 泉 倒 虹 吸 管 道 防 腐 处 理 的 质 量 控 制 [J]. 水 利 建 设 与 管 理 , 2004,24(135).[3] 马 芳 , 蒲 振 旗 , 梁 君 . 预 应 力 钢 筒 混 凝 土管 (PCCP)在工程 中 的 实 际 应用 [J]. 水 利 建 设 与管理, 2006, 26(154).[4] 王五平. 大 口径 PCCP 爆 管预警 新技术[R]. 南京水利科 学研究院, 加拿 大 Pure Technol ogies 公司, 2009.- 26 -统 计项目 1# 管线 2# 管线 合计探 测数量（ 节） 1200 1200 2400探 测距离 （m ） 7194 7190 14384出现断丝 的管节数 量及百 分比 6 (0.5%) 12 (1%) 18未出现 断丝的 管节数量 及百分比 1194 (99.5%) 1188 (99%) 2382。