中國PCCP發(fā)展現狀和存在的問題及對策（下篇）

2025年02月22日 21:31 中國混凝土與水泥制品協(xié)會責編：戚金榮作者：中國混凝土與水泥制品協(xié)會

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編者按

文章根據孟晉忠先生2023年7月25日在中國水利學會組織的“PCCP管線安全提升學術沙龍”上所作主題報告整理，經作者本人2024年8月審核并局部修改定稿，作者同意在本號上發(fā)表以供技術交流之用。

全文共分四部分，分三篇刊登：

上篇：一、中國PCCP發(fā)展現狀；

中篇：二、PCCP發(fā)展中存在的問題；

下篇：三、針對存在問題的對策；四、PCCP工程常見問題及處理。

歡迎讀者閱讀。

作者簡介

孟晉忠，男，漢族，中共黨員，教授級高級工程師。退休前一直在山西省水利水電勘測設計研究院從事工程設計工作，先后任設計組長、水工專業(yè)負責人、設計室主任、院副總工程師、副院長等。具有國家注冊土木工程師和注冊監(jiān)理工程師執(zhí)業(yè)資格，全國鋼標準化技術委員會鑄鐵管分技術委員會委員。2004年受聘南水北調中線PCCP輸水工程咨詢專家和國務院南水北調評標委員會專家。近30年主要從事供水管道工程設計和咨詢工作，曾主持了山西省萬家寨引黃、廣州市西江引水、山西省辛安泉供水改擴建等10余項大中型引調水工程的設計工作；主持了南水北調中線京石段應急供水、遼寧大伙房二期、河北省南水北調配套、淮水北調等20余項PCCP供水管道工程的技術咨詢工作。獲山西省優(yōu)秀工程設計一等獎2項；水利部優(yōu)秀工程設計銅質獎1項；山西省科技進步一等獎、三等獎各1項。山西省百佳勘察設計工程師，2009年和2019年分別獲中國混凝土與水泥制品協(xié)會“PCCP行業(yè)發(fā)展20周年特殊貢獻獎”和 “PCCP產業(yè)發(fā)展30周年終身貢獻獎”榮譽稱號。

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中國PCCP發(fā)展現狀、存在的問題及對策

(本期閱讀時間大約14分鐘）

三、針對存在問題的對策

主要從幾方面著手：充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用，加強PCCP質量監(jiān)管；嚴格控制PCCP質量；PCCP敷設與質量控制；管道系統(tǒng)水壓試驗。

充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用，加強PCCP質量監(jiān)管

PCCP制管企業(yè)應共同維護其行業(yè)的發(fā)展和產品質量，建議中國混凝土與水泥制品協(xié)會PCCP質量創(chuàng)新工作委員會每年對加入PCCP質量創(chuàng)新工作委員會的制管企業(yè)進行質量檢查、評定，定期向全社會公布質量排名靠前幾名的企業(yè)。讓生產質量差甚至生產不合格PCCP的企業(yè)無市場。

要求制管企業(yè)做到主要生產工序和設備的數字化控制，最好是全過程數控，每節(jié)PCCP均植入RFID芯片。

建議PCCP質量創(chuàng)新工作委員會對制管企業(yè)設立一定門檻，規(guī)定最低要求主要技術人員數量、制管設備、檢測設備、試驗設備等。

不定期對PCCP質量創(chuàng)新工作委員會成員的產品進行質量抽檢。

嚴格控制PCCP質量

從主要原材料質量控制抓起

（a）粗、細骨料：應注意堿活性和化學成分，汲取某工程細骨料氯離子含量超標的教訓。

（b）鋼材:嚴格控制高強鋼絲質量（核心原材料），除必須滿足GB/T 5223 “壓力管道用冷拉鋼絲”規(guī)定指標外，嚴格控制扭轉試驗和鋼絲氫脆敏感性應力腐蝕試驗。從源頭軋鋼廠盤條化學成分、物理性能控制做起；嚴格控制拔絲速度和溫度。

扭轉試驗合格的鋼絲

扭轉試驗不合格的鋼絲

承插口型鋼：除鋼材物理化學性能指標外，要注意承插口型鋼（特別是插口受模具損耗影響）的尺寸，影響接口密封。

配件用厚鋼板：應采用C、D級，避免使用A、B 級鋼。

加強制管質量控制

（a）鋼筒制作

一般有兩種工藝：螺旋焊、拼縫焊。

拼縫焊優(yōu)缺點

優(yōu)點：生產速度快，同一條生產線可同時生產多種管徑。

缺點：占用場地大，需要人員多，焊縫補焊多，生產出的鋼筒剛度相對小，規(guī)整度差。

螺旋焊優(yōu)缺點

優(yōu)點：生產出的鋼筒剛度相對大、較規(guī)整，焊縫質量穩(wěn)定、占用場地小，需要人員少。

缺點：生產速度慢，同一條生產線對不同直徑適應性差（需更換芯模）。

鋼筒車間水壓試驗后鋼筒

（b）纏絲

纏絲過程監(jiān)理應該注意的問題：

◆管芯混凝土要達到纏絲前“合同規(guī)定的最低強度”；

◆纏絲初始壓應力≤纏絲時混凝土抗壓強度的55%；

◆管芯表面平整度；

◆纏絲時噴涂水泥凈漿；

◆管芯兩端部鋼絲錨固；

◆鋼絲應力穩(wěn)定，應力波動值≤±5%；

◆絲距（均勻性）；

◆多層纏絲、輥射，建議盡量減少或不用多層纏絲。

不合格的纏絲

（c）水泥砂護漿保層

水泥砂漿保護層用來保護PCCP的核心部分——高強鋼絲，其質量非常重要，有很多工程中的PCCP使用的原材料質量、制作工藝和質量都沒問題，但就是水泥砂漿保護層沒做好，比如存在“空鼓、裂縫、分層及剝落”等問題之一或這些問題都存在，都有可能導致斷絲，隨著斷絲數量的增加，就有發(fā)生爆管的風險。

制作PCCP水泥砂漿保護層

管外壁保護層空鼓

某工程PCCP處于腐蝕性環(huán)境運行7年后

做好水泥砂漿保護層應該注意的問題：

◆砂的質量（嚴格過篩，不允許含有小礫石，其危害性有三方面）；

◆水泥砂漿配比；

◆保護層輥射機性能（高速輥射、均勻穩(wěn)定、加大輥射輪直徑）；

◆噴涂水泥凈漿工藝（注意輥射時同時向管芯噴涂一層水泥凈漿）；

◆保護層輥射環(huán)境溫度、養(yǎng)護，質量檢驗：

強度：（取樣方法：隨實際管子取樣或模擬管取樣）；

吸水率：（從同一班拌制的砂漿中至少抽取三個樣品，其吸水率平均值不應大于9%，單個樣品不大于10%，控制在7% 附近最好。）

砂漿安定性：（用錘子敲擊檢查空鼓，破壞后的砂漿塊狀）

◆輥射后的水泥砂漿保護層自然養(yǎng)護或在養(yǎng)護罩內養(yǎng)護。

保護層用砂中含有大礫石的情況

PCCP敷設與質量控制

管道敷設及質量控制，涉及溝槽開挖、管道安裝、溝槽回填、水壓試驗等諸多內容。

溝槽開挖

正確理解開弧法與填弧法：

國內有些技術人員對開弧法的概念存在誤區(qū)，認為在原狀土體上開出弧狀溝槽就是開弧法。實際上是不正確的。真正開弧法有好多優(yōu)點，但大部分工程不具備開弧法的條件，所以，一般采用填弧法施工。

開弧法施工示意圖

開弧法安裝PCCP

填弧法安裝PCCP

兩種型式的區(qū)別和優(yōu)缺點：

相同點：都是開挖同樣的溝槽。

不同點：

開弧法是在溝槽120°角高度范圍內先回填、壓實（方便大型設備行走，保證壓實質量），然后再開弧、安裝管道，再按壓實標準分層回填以上部分。

填弧法是先在溝槽內鋪設一層厚度不小于0.3m松散墊層，寬度為管道外徑的2/3，然后安裝管道，回填中心角120°管基墊層，再按壓實標準分層回填以上部分。

管道安裝

管道安裝根據口徑大小、承包人熟練程度常用幾種方法：用吊裝設備直接頂進、專用設備輔助頂進、用牽引設備內拉或外拉。大口徑管道安裝多采用內拉法和專用設備輔助頂進。

要盡量使安裝接縫寬度均勻，以減少累積長度誤差。

對于高工壓大口徑管道，管芯厚度一般偏大，導致承插口端部剛度偏大，安裝設備不合適容易損壞插口管芯混凝土。

對于堅硬地基設計無砂礫或碎石墊層情況，管道安裝時困難，后期會使PCCP產生裂縫。

有經驗的管道敷設

缺乏經驗的管道敷設

主要問題：左右彎曲對使用影響不大，關鍵問題是上下起伏，改變了管線的縱坡，從而改變了排氣閥設置的合理性，問題嚴重。

管道接頭借轉

PCCP管線轉彎一般采用配件或標準PCCP接頭借轉方式來實現：

利用配件，可以實現任意角度的轉角。

利用異型管中的斜口管、半斜口管可以實現4°和2°的轉角（但目前國內設備不具備生產斜口管、半斜口管能力）。

對于較小角度轉折，可以利用標準PCCP接頭借轉實現。但應考慮預留足夠的接頭變形余度，不能全部利用。比如說，PCCP最大允許轉角度數為1.0°，但最大借轉角也不宜大于0.6°或者0.5°。留出地基不均勻沉陷變形或發(fā)生地震時接頭變形。

PCCP水泥砂漿保護層損壞的修復

規(guī)范吊裝－帶保護吊裝繩

安裝承包人用裸鋼絲繩吊裝損壞PCCP表面環(huán)氧煤瀝青涂層

「」

不規(guī)范吊裝

安裝承包人在PCCP運輸和安裝過程損壞水泥砂漿保護層的修復，最好在招標文件中規(guī)定由制管承包人修補。如果合同規(guī)定由安裝承包人完成，應該規(guī)定按制管承包人的作業(yè)指導書進行修補，否則修復不規(guī)范會留下安全隱患，影響管道壽命。

某工程安裝承包人修補后的PCCP實例

溝槽回填

a、回填壓實標準

針對不同回填材料規(guī)定壓實指標，如壓實度和相對密度，前者針對黏性土，后者針對無黏性土（砂礫石或砂），在多項工程中混淆。

b、管基墊層

影響安裝、管道結構受力。

c、分層回填及壓實

現場監(jiān)理和承包人一定要根據合同技術條款規(guī)定，嚴格分層回填，特別是管基墊層區(qū)，本身回填壓實難度大，但盡管壓實難度大，就越要嚴格要求。

靠近管周回填料粒徑要求（特別有外防腐涂層的管材）。

管道兩側對稱回填，防止擠偏管道。

規(guī)范的PCCP管溝回填

不規(guī)范的PCCP管溝回填

不規(guī)范的PCCP溝槽回填

管道系統(tǒng)水壓試驗

試驗目的

a、檢驗管材承受內能力；

b、檢驗安裝完成的管道承插口接頭在承受試驗壓力下是否合格；管道焊接接口是否合格；設備接口是否漏水等；

c、檢驗止推設計及施工質量。

試驗遵循的標準

a、《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268

b、《預應力鋼筒混凝土管道技術規(guī)范》SL 702

c、《水電水利工程壓力鋼管制作安裝及驗收規(guī)范》GB 50766

管道水壓試驗分段

按GB 50268 9.1.9規(guī)定“管道的試驗長度除本規(guī)范規(guī)定和設計另有要求外，壓力管道水壓試驗的管段長度不宜大于1.0km；無壓力管道的閉水試驗，條件允許時可一次試驗不超過5個連續(xù)井段；對于無法分段試驗的管道，應由工程有關方面根據工程具體情況確定?！?/span>

這個規(guī)定不切合實際。

大部分工程都不執(zhí)行或者說沒法執(zhí)行；

有些工程在招標階段盲目地、死板教條地執(zhí)行GB 50268，給后期帶來很多麻煩。

建議結合管道管線地形、壓力、水源等條件確定，招標文件一定載明“由設計確定”

那么，設計如何確定呢？

a）應結合地形條件；

b）應結合管材及工壓；

c）應結合管道工程止推系統(tǒng)設計；

d）應結合水壓試驗采用的堵頭條件、是否利用檢修閥、是否已在管線系統(tǒng)中安裝了水壓試驗管；

e）應結合水壓試驗水源條件；

綜合分析了以上各種條件后合理地進行。

合格標準

《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268規(guī)定，水壓試驗合格標準分為：允許壓力降值和允許滲漏量值。GB 50268是在市政給排水標準基礎上形成的，不適用現在的PCCP接口型式。

GB 50268第9章管道功能性試驗：

允許滲漏量值法及存在的問題：

a、認為每個接口沿管徑均勻滲漏，滲漏量與管徑有關。

b、認為每個接口沿管徑均勻滲漏，且滲漏量與接口數量成正比，與試驗段長度成正比。

從前面我們對SP、PCCP等各種管材材質、接口型式等分析可以看出：以上這兩條假定或者說前提條件都不正確，導致計算出允許滲漏量偏大。

四、PCCP工程常見問題及處理

PCCP工程常見問題：接頭漏水；閥件法蘭接口漏水；止推發(fā)生位移導致接口拉開；PCCP接頭安裝不合格漏水；一條管線中含有兩種以上管材如何進行水壓試驗；易發(fā)生接頭漏水或管道結構破壞的情況；彎管接頭與鎮(zhèn)墩（或止推墩）澆筑；排氣閥設計或安裝不到位的情況處理；管道埋深；安裝過程漂管；已裝完成后的管道接頭后期打壓不合格問題。

接頭漏水

南水北調某配套工程PCCP接口漏水（地基變形、試驗壓力偏大導致）

閥件法蘭接口漏水

有些工程發(fā)生蝶閥與伸縮節(jié)法蘭接口嚴重漏水，漏水原因大部分為安裝問題，少數為法蘭盤強度、剛度不滿足。對于安裝問題可松開全部螺栓，重新均勻緊固；法蘭盤強度、剛度不滿足屬于設計或制作缺陷。但下圖中某工程接頭漏水的處理方式不可取。