水利工程中关于大口径PCCP输水管线的应用分析

水利工程中关于大口径 PCCP输水管线的应用分析

甘宇

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摘要：预应力钢筒混凝土管道简称PCCP，是一种新型的刚性管材，具备良好的抗拉性、密封性、耐腐蚀性，可以承受高的内压和外部荷载，大口径PCCP管必将更广泛地被应用于水利工程。文章对大口径PCCP管道进行了论述，并就其在水利工程中的应用及施工要点进行深入探讨，以期提升施工质量，推动水利工程的进一步发展。

关键词：水利工程；大口径PCCP管道；应用

预应力钢筒混凝土管（PCCP）是由钢筒、高强度核心混凝土、预应力钢丝和砂浆保护层组成的复合管材，其中管径大于3.0m的PCCP称为超大直径PCCP。PCCP中的高强度预应力钢丝环向缠绕于核心混凝土表面，而管段间的接驳处采用钢制承插口，承插口连接处使用防渗胶圈的柔性接头，具有密封性强、强度高、抗渗性能良好和耐腐蚀等性能。PCCP兼有钢材和混凝土的优点，尤其适合用于超大口径、高强度、埋深大的市政管线。如图1所示。

图1 PCCP管道的组成

1.管材优缺点

1.1优点

钢度很高，不会轻易发生变形或者是折损的情况；其次密封性能很好，并且还具有很强的承载力，另外还具有很强的抗渗透性。其使用时间相对来说都比较长，维护和运行的成本也比较低，很值得进行推广应用。

1.2缺点

安装的时候需要配套的加工管的配件，使用的灵活性不够。除此之外，这种管材自身的重量很大，在运输或者是安装的时候都是需要大型的起重机和车辆进行配合的，不管是吊装费用还是运输成本，相对来说都比较高。

2.水利供水工程中大口径PCCP管道的应用

预应力混凝土圆筒管（PCCP）由混凝土芯，薄钢圆筒，高强度预应力钢丝和砂浆涂层组成。混凝土芯是主要的结构承重构件，钢筒作为混凝土层之间的防水层，预应力钢丝在芯部产生均匀的压缩压力，抵消管道中的拉应力，砂浆涂层保护预应力电线受物理损坏和外部腐蚀。预应力混凝土圆筒管（PCCP）于1942年首次制造为带衬里的圆筒管。衬里圆筒管中的预应力钢丝直接缠绕在钢瓶上。第二种类型的PCCP是在1952年开发的，其两侧都有钢瓶的混凝土包裹。它被称为嵌入式圆筒管，它与带衬里的圆筒管的区别在于其钢瓶在混凝土芯中的封装。预应力钢丝缠绕在混凝土芯部而不是钢制圆筒上，如在衬里的圆筒管中那样。衬里和嵌入式圆柱管的典型直径范围分别为406.4～1524mm和760～6520.4mm。制造PCCP的初始结构设计要求往往是保守的，具有较高的安全系数。然而，随着使用这种复合管的经验和对PCCP行为的理解的增加，以及材料科学的进步，PCCP的结构设计的变化降低了制造成本。

随着直径的增加，对管线的更严格的尺寸公差的要求，例如管道椭圆度、管端公差、直线度和壁厚公差等以指数方式增加。需要确保管道不仅能轻松安装，而且还能保持其在运行期间预计会承受的所有类型负载的耐久性。管线制造商需要付出巨大努力才能在规定的时间内生产出高质量的管线管。管线生产后需要从管道厂运输到现场或堆场。大直径管道的搬运和运输需要大容量设备。大直径管道的重量和体积很大，管道的运输变得具有挑战性。

从以上的基本分析中能看出来，传统的管道以及一些新型的管道在安装方

式上做出了一定的改进，保证了基本的安装进度，使得整个工程成本保持在一

个比较合理的范围之内，但是在刚度方面存在的问题仍旧比较严重，这将会关

系到管道正常的运行以及输水的安全程度。在一些大型的输水工程中，就光是

考虑刚性就得选择PCCP管材。

3.PCCP管道安装施工工艺与质量控制要点

在PCCP管道安装施工过程中，可以通过使用填弧法或者是开弧法来进行操作，所谓的填弧法施工主要是在验收合格之后，需要在垫层以上先安装PCCP管，安装检测完成之后通过人工或者是机械操作的方式将PCCP管直接放到腋下，有效保证PCCP管不会产生不良的偏移问题。开弧法施工主要是依照事先实验工作所得到的数据，先建立起一个圆弧形断面，PCCP管道安装在云湖断面上来进行施工，等到安装检测项目达到标准条件之后，通过使用人工或者是机械操作的方式，将管道的底部和腋下进行布局和回填，以此来保证PCCP管道不会产生不良的偏移问题。

3.1PCCP管道基础垫层处理

针对PCCP管道的安装工作制定出了相应的安装工作实验，以此来保证后续PCCP管道安装的精确度，在保证回填工作整体质量的条件下，选择法填弧来进行施工，由于管道基础从当中的含水量相对较大，在本次JK输水管线工程施工当中使用的是PCCP管道回填垫层，同时使用连续级配碎石材料来进行施工，最大的颗粒粒径为8cm，粗骨料含量为40%，泥沙和石粉含量为10%。PCCP管道的施工阶段需要进行有效的衔接，需要在地质条件区域范围内选择使用回填土施工来作为PCCP管道的基础垫层。

3.2管道入槽、施工处理方法

PCCP管道进入到施工现场之后，通过相关质量检测工作人员对每一个材料的质量进行严格的检查，主要检查PCCP管道的外表壁是否存在不良的损伤裂缝以及污染问题，要有效检查PCCP水管道的防腐蚀材料是否存在不良的脱落或者是刮蹭等问题，要保证PCCP管道的胶圈粗细均匀表面完整光滑不存在明显的气孔，或者是扭曲等不良缺陷问题，如果发现存在质量问题之后，需要及时的通知到相关生产厂家来进行返修处理。

在PCCP管道的安装工作中，需要对管道的长度距离进行有效的把控，管道安装工作需要依照配管图来进行操作，保证管道的安装工作和配样图之间充分匹配，在施工中需要有效的掌控管道的曲线段和转折点的施工误差问题。因此，在进行管道施工之前需要对生产厂商的样品图样和实体图像之间进行有效的对比，充分了解管道的外部尺寸大小，当在实际的安装图当中存在较大系统误差的情况下需要及时的做出调整，充分保证PCCP管线的施工符合工程整体的施工要求。在PCCP管道施工完成之后，需要充分做好管道的回填工作处理，在回填工作当中，相关施工人员需要对整个管线的回填施工材料加以确认，通过正确的配比PCCP管道的回填施工材料之后来开展后续的回填工作。

3.3钻孔及注浆

管道对接完成后，进行接口打压试验，接头打压必须采用合格的压力表等试验仪器。打压试验步骤如下：

（1）第1次接头打压试验从接头底部的进水口压水，右上部排气孔排气，水可一股股的均匀流出。排气结束后，用钢制密封接头将孔眼密封；若逐步加压

至管道设计压力之后再增压0.3MPa时，压力能够保持2min稳定即为合格。

（2）第2次接头打压试验每安装3节PCCP管道后，应对先前安装的第1节管道的连接缝进行第2次接头打压，检验方法同第1次。

（3）第3次接头打压试验当管顶回填完成后可进行第3次接头打压检验，检验方法同第1次。

3.4 PCCP管道沟槽回填控制

管道安装和验收合格后，应及时进行回填。回填前清除槽内杂物，排出积水，有积水时不得回填。在回填之前，应保证沟槽边壁土体平整牢固。回填料要满足设计要求，监理检查合格后才可使用。垫层及腋角区选用中粗砂，一般回填区采用合格的开挖料，复耕区回填材料为原表层土。垫层材料中不得有粒径大于20mm的砖、石等硬块，槽底至管顶以上500mm范围内不得有粒径大于50mm的砖、石等硬块。回填料采用长臂钩机均匀散布到管道两侧，每层回填铺厚度不大于300mm。

结束语

通过文章的分析可以看出，在PCCP管道施工过程中，需要对各个施工环节的质量进行有效的把控，由于施工过程中会受到诸多外部因素的影响，因此在施工过程中施工单位需要通过现场监督和管理的方式，对每一个施工环节的施工质量进行监测，如果出现施工质量问题需要及时进行返修和处理，有效提高工程整体的施工效率，提高管道整体的安装和施工质量，同时也实现工程施工单位良好的经济效益以及社会效益。

参考文献：

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[2]王建慧,陈晨,张海鹏,等.预应力钢筒混凝土管在水工结构中的应用[J].水利发展研究,2017(5):105-107.

[3]李庆坤.大口径PCCP管道在水利供水工程中的应用[J].水利建设与管理,2017,37(8):11-15.