浅谈PCCP管道的施工技术和应用

施工技术与应用　浅谈ＰＣＣＰ管道的施工技术和应用　丁蕤　方兴地产（中国）有限公司　北京　１ＯＯＯ４５　摘要：预应力钢筒混凝土管（Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　Ｐｉｐｅ，简称ＰＣＣＰ）作为一种新型的复合结构的管材，因其自身的优点　在市政供水领域被大量推广使用。文章主要介绍了ＰＣＣＰ的结构形式、特性及施工技术。　关键词：ＰＣＣＰ特性施工技术应用　１引言　我国引进预应力钢筒混凝土管（以下简称ＰＣＣＰ）已有２Ｏ年的历史，前１Ｏ年　是大家对ＰＣＣＰ的逐步认识阶段，后１０年是ＰＣＣＰ在国内快速发展阶段，现其制　作工艺水平和整体质量已达到国际先进水平。　ＰＣＣＰ是一种新型的钢性管材，带有钢筒的高强度混凝土管芯缠绕预应　力钢丝，喷以水泥砂浆保护层，采用钢制承插口，同钢筒焊在一起，承插口有　凹槽和胶圈形成了滑动式胶罔的柔性接头，是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥　砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。　２　ＰＣＣＰ的结构形式　根据钢筒在管芯中位置的不　同，可分为两种：埋置式预应力钢　简混凝土管（ＰＣＣＰ—Ｅ）、内衬式预　应力钢筒混凝土管（ＰＣＣＰ—Ｌ）。　ＰＣＣＰ由以下部分构成：　（１）高强度混凝土管芯：它是　管道的主要结构部分，可提供光滑　的内表面以利水流。该管芯内的钢　图１　ＰＣＣＰ标准结构图　筒起防渗作用和提供纵向抗拉强　度，并可增加环向强度。在ＰＣＣＰ—Ｅ型管道中，钢筒嵌在混凝土管芯中，在　ＰＣＣＰ—Ｌ型管道中，钢筒包在混凝土管芯的外部。钢筒两端连接钢制承、插口　环和弹性０型橡胶环，它可为管与管问的连接提供止水并可使相邻两管道中　心对齐。ＰＣＣＰ—Ｅ型管混凝土在钢模内立式浇筑，多用于大管径ＰＣＣＰ。ＰＣＣＰ—Ｌ　型管的混凝土靠离心浇筑或在钢筒内径向压实浇筑，多用于小管径ＰＣＣＰ。　（２）冷拉预应力钢丝：以一定的拉应力螺旋式缠绕在管芯上，在管芯上产　生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。可根据具体运行条　件设计钢丝直径、预压应力和缠丝密度，以提供所需的最佳预应力。　（３）水泥砂浆保护层：保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界　腐蚀。　（４）钢制承、插口接头：焊在钢筒的两端，是ＰＣＣＰ的联接件和密封件。　３　ＰＣＣＰ的技术、经济特性　３　１设计方法先进、安全　ＰｃｃＮＲ计采用美国供水协会ＡＷＷＡＣ３０４ｉ￣，计规范，设计过程中综合考　虑了使用极限状态准则、弹性极限状态准则和强度极限准则，将预压力、内压　力和外荷载合理组合，考虑了管壁的弹性变形和非弹性变形，充分、合理地发　挥钢材抗拉、易密封性的混凝土的抗压及耐腐蚀性，安全地限制了混凝土的　抗掩和抗压应力，从而使得设计工程师可以根据管线的实际情况进行最经　济、最可靠管材设计。　３．２承受高的内压和外荷载　因为ＰＣＣＰ使用了经过水压检验的钢筒，解决了一般混凝土管存在的渗　水问题，所以它可以承受很高的工作压力，我国产品的标准工作压力指标为　Ｏ．４～２．０ＭＰａ，国外应用的ＰＣＣＰＴ．作压力有的高达３．０ＭＰａ以上。由于ＰＣＣＰ在　设计上考虑充分运用混凝土的抗压强度，所以它较其它管材可承受更大的外　荷载。　３．３良好的抗渗性及耐久性　ＰＣＣＰ利用埋藏在混凝土中的经过水压试验的钢筒抗渗，利用水泥砂浆对　预应力钢丝进行保护使其不受外界腐蚀，从而保ｉｉＥＰＣＣＰ的抗渗陛、耐久陛。　３　４接头密封好　ＰＣＣＰ接头采用公差配合，采用滑动。型胶圈密封，安装时０型胶圈沿承　‘２９６・　插滑动０型胶圈密封，其钢质承口圈和插口圈，加工尺寸精度高（承口和插口　工作面直径配合间隙最小０．５ｒａｍ，最大２ｒａｍ），承口呈钟形，具有安装自定位的　作用；插口是带有单凹槽或双凹槽的特制型钢，密封橡胶圈按照与胶槽等断　面设计，填充在凹槽内，安装好以后的橡胶圈受双向挤压，形成很好的密封　力。这种型式的接头可以承受高达３．ＯＭｐａＰＪｄ：的水压力。　图２　ＰＣＣＰ管密封接头　３．５耐腐蚀性能好　由于构成ＰＣＣＰ的所有钢材都被密实的混凝土或水泥砂浆所包裹，经防　腐处理的承口钢圈和插口钢圈安装后其外露部位又都用水泥砂浆灌注封口，　混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得包裹在ＰＣＣＰ内部的钢材纯化而不会发　生腐蚀，因而使ＰＣＣＰ具有良好的防腐蚀性能，一般能达到６０年以上。　３．６较强的通水能力　ＰＣＣＰ及其接头的内表面非常光滑，不结垢，使得管线在运行服务期间能　保持很强的通水能力。ＰＣＣＰ经水力摩阻试验测定：离心成型的ＰＣＣＰ—Ｌ管，　＝０．０１２；对于立式振动成型的ＰＣＣＰ—Ｅ管，　＝Ｏ．０１０７。可见ＰＣＣＰ的糙率　值　是，／Ｅ４，的，大大降低了ＰＣＣＰ对水流的摩阻力，提高了其通水能力。　３．７安装速度快　ＰＣＣＰ采用胶圈密封的自对中钢制接头，使其安装快捷，管线一一般一次打　压成功。　３．８能够抵抗一定的推力　当施工现场不方便做混凝土支墩抵抗推力，或经比较做混凝土支墩不经　济时，ＰＣＣＰ管可将转角处一定数量管道设计成铠装接头或将钢质接口焊接　起来，以抵抗轴向推力，使管道结构得到加强，不仅能够方便施工而且不需要　建造止推墩降低了工程造价。　３．９　ＰＣＣＰ半刚性接头对地基适应性好　ＰＣＣＰ半刚性接头使得此种管道既有一定程度的刚性，又具有一定的柔　性，其接头能够转动一定的角度，因而抵抗不均匀沉降的能力较强，对基础的　要求不高，可以适应地基变化的性能比其它管材要好。　３　１０工程造价和维护费用低　由于ＰＣＣＰ具有很强的承受外压能力，使之对基础和回填土的要求比柔　性管低得多，降低了铺设成本；ＰＣＣＰ具有良好的防腐蚀性、抗渗性和耐久性，　使用寿命很长，在各种管材中维护费用最低；ＰＣＣＰ可通过在现场焊接部分接　头以抵抗推力，不仅便于施工而且不需建造止推墩降低了工程造价。在同样　管径及内外压条件下，ＰＣＣＰ的价格比其它管材低廉，其价格比钢管少１０％以　上，而且其铺设成本低、铺设工期短，其维护费用只有钢管的五分之一，尤其　是大直径ＰＣＣＰ，其优越性更明显。　ＰＣＣＰ为直筒型，运输、安装方便，且钢质接头使得安装过程中无损耗。安　装时沟槽开挖宽度窄，接口工作面较浅，综合造价低，运行维修费用小，经久　耐用，社会综合效益好。　４　ＰＣＣＰ主要施工方法、技术要点　４．１施工工艺流程