□ 蔡玉珂 □ 鄔 君

（1漯河市南水北調(diào)配套工程建設(shè)管理局；2漯河市清源供水有限公司）

1 工程概況

漯河市南水北調(diào)配套工程全長約130km，采用管道輸水方案，管道最大內(nèi)徑2.60m，最小內(nèi)徑0.80m，內(nèi)徑>1.20m的管道采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，成品管道的質(zhì)量控制是配套工程能否建設(shè)成為優(yōu)質(zhì)工程的決定性因素。PCCP由高強度混凝土和鋼筒組成管芯，管芯外纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲并噴射水泥砂漿保護層，水泥砂漿保護層外可根據(jù)需要再噴涂環(huán)氧煤瀝青漆等防腐保護層。按鋼筒在管芯中的位置又可分為內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和埋置式預(yù)應(yīng)力混凝土管，內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的鋼筒位于管芯外側(cè)，預(yù)應(yīng)力鋼絲纏繞在鋼筒上。

2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的結(jié)構(gòu)特點

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe）是一種新型的復(fù)合材料鋼性管材，簡稱PCCP，具有水頭損失小、抗?jié)B性能好、承受內(nèi)外壓較高、密封性能好、能適應(yīng)地基不均勻沉降、防腐性能好、施工方便等優(yōu)點，廣泛用于各種輸水工程。

3 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管施工質(zhì)量的控制方法

3.1 材料影響的處理方法

PCCP鋼筒采用薄鋼板螺旋焊接而成，在鋼筒原材料的選擇上，存在兩種不同意見:一種主張采用熱軋鋼板，另一種主張采用冷軋鋼板。兩種意見爭論的焦點是:一是鋼筒和混凝土變形協(xié)調(diào)能力和粘結(jié)強度，二是鋼板的焊接性能。

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，不同材料之間的變形協(xié)調(diào)能力主要取決于設(shè)計強度和設(shè)計應(yīng)變較小的材料，根據(jù)設(shè)計和規(guī)范要求，PCCP制作鋼筒用的薄鋼板應(yīng)符合GB700、GB912的規(guī)定:最小屈服強度≥235MPa，標準長度50mm時斷裂伸長率≥21%，遠超混凝土開裂伸長率，冷軋和熱軋鋼板均能滿足變形協(xié)調(diào)要求。冷軋鋼板表面的防護油脂主要目的是防止在貯存運輸中劃傷鋼板表面，油脂厚度薄，容易用清洗工藝洗去，洗去后不影響鋼筒和混凝土的粘結(jié)。

PCCP鋼筒采用薄鋼板螺旋焊接而成，焊接質(zhì)量決定了鋼筒質(zhì)量。根據(jù)國內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家的實際經(jīng)驗，冷軋鋼板板邊整齊，方便焊接，焊縫均勻，焊接質(zhì)量高。熱軋鋼板厚度均一性較差，板邊不整齊，焊接前需進行裁邊，否則難以焊接，且焊縫不均勻，焊接質(zhì)量差，容易漏焊，補焊困難，容易造成鋼板燒蝕穿孔。在焊接工藝方面冷軋鋼板優(yōu)于熱軋鋼板，綜合考慮，PCCP鋼筒材料宜選用冷軋薄鋼板。

3.2 環(huán)向裂縫的處理方法

PCCP普遍存在環(huán)向或螺旋裂縫，這和養(yǎng)護條件、PCCP結(jié)構(gòu)特點及制造過程都有關(guān)系，PCCP屬薄壁構(gòu)件，易因干縮出現(xiàn)裂縫。預(yù)應(yīng)力鋼絲產(chǎn)生的徑向壓力使管芯混凝土產(chǎn)生縱向拉應(yīng)力，因PCCP沒有配置縱向受力鋼筋，該拉應(yīng)力由管芯混凝土和鋼筒共同承擔，使插口鋼環(huán)附近容易出現(xiàn)裂縫。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，在距插口30cm范圍內(nèi)配置鋼絲網(wǎng)片，可有效避免這兩種裂縫出現(xiàn)。

3.3 接口密封面光潔度的處理方法

PCCP管道安裝時要求每節(jié)管子安裝后均進行打壓試驗，試驗壓力取工作壓力的1.50倍。要經(jīng)過不同時段的3、4次重復(fù)打壓試驗，從大部分工程安裝實際來看，有的管子在前兩次打壓試驗中能夠滿足要求，在以后的打壓試驗中漏壓，有的管子在小于某一壓力值時能夠穩(wěn)壓，在超出這一壓力后掉壓。這兩種情況均是密封面光潔度不夠?qū)е旅芊馐У牡湫颓闆r。

PCCP接口采用雙膠圈密封，密封類型屬靜密封，決定密封性能的主要因素包括密封壓力、密封面面積和密封面光潔度。同樣尺寸的密封副，在相同的工作壓力和密封壓力作用下，由于密封面光潔度不同，會造成實際密封效果的巨大差異，密封面光潔度不滿足要求，嚴重時甚至使密封失效，因密封面光潔度不夠，會使密封在一定壓力下突然失效，失效壓力值與加載過程有關(guān)，不具規(guī)律性和可預(yù)見性。PCCP連接密封元件包括承、插口鋼環(huán)和橡膠圈。承、插口鋼環(huán)應(yīng)分別符合GB/699、GB700和GB3274的規(guī)定，鋼板最小屈服強度≥205MPa，承、插口鋼環(huán)尺寸及誤差和插口鋼環(huán)上的橡膠圈槽尺寸應(yīng)滿足《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管》有關(guān)規(guī)定。橡膠圈的力學(xué)性能、質(zhì)量要求及檢測方法等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求。

《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管》對承、插口鋼環(huán)尺寸及誤差、插口鋼環(huán)上的橡膠圈槽尺寸和橡膠圈尺寸的規(guī)定，與《預(yù)應(yīng)力與自應(yīng)力混凝土管用橡膠密封圈》對橡膠圈制造誤差的規(guī)定，實際確定了密封壓力和密封面面積，但對密封面光潔度卻未見有明確規(guī)定，各生產(chǎn)廠家提交的管道設(shè)計文件也無提及。從實際生產(chǎn)情況來看，不同廠家，不同批次的承、插口鋼環(huán)和橡膠圈槽表面較粗糙，光潔度明顯不一，造成不同廠家，不同批次的PCCP密封性能不一致，密封可靠度差，安裝工作在反復(fù)試驗中進行，嚴重影響施工進度。因管子反復(fù)插拔，很容易造成密封膠圈撕裂損壞，施工單位和PCCP供應(yīng)廠家相互推諉，業(yè)主難以分清責(zé)任，糾紛不斷。因此，為使實際密封效果趨于一致，PCCP生產(chǎn)廠家應(yīng)根據(jù)承、插口鋼環(huán)的加工工藝和密封要求，提出合適的承插口鋼環(huán)和插口鋼環(huán)橡膠圈槽表面光潔度標準。

3.4 接口填縫的處理方法

管道工程基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)情況和管道設(shè)計運行工況要求而定?！督o水排水工程埋地預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》規(guī)定:預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管宜采用土弧基礎(chǔ)，當管道上作用的外壓荷載很大，采用土弧基礎(chǔ)不能滿足承載能力要求時可采用混凝土基礎(chǔ)。土弧基礎(chǔ)屬彈性基礎(chǔ)，在荷載作用下可能產(chǎn)生不均勻沉降，要求管道連接必須為柔性連接，以適應(yīng)基礎(chǔ)的不均勻沉降。

PCCP連接剛度與其填縫材料有關(guān)。PCCP接縫處有約2cm寬接縫，《給水排水工程埋地預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》規(guī)定:在預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道接頭處，對內(nèi)、外部縫隙，應(yīng)根據(jù)輸送水質(zhì)及環(huán)境條件，采用水泥砂漿或柔性材料嵌填嚴實。用柔性材料填縫時，PCCP連接允許有≤0.50°的接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角。連接屬柔性連接，能夠適應(yīng)基礎(chǔ)可能產(chǎn)生的不均勻沉降；采用水泥砂漿填縫時，因砂漿受力變形性能差，將限制PCCP接口變形，連接為剛性連接，無法適應(yīng)基礎(chǔ)可能產(chǎn)生的不均勻沉降。因此，PCCP管道采用土弧基礎(chǔ)時，填縫材料宜優(yōu)先考慮柔性材料，只有基礎(chǔ)土層結(jié)構(gòu)均一、經(jīng)論證不易發(fā)生不均勻沉降時，才可使用水泥砂漿填縫。漯河南水北調(diào)配套工程采用天然土弧基礎(chǔ)，工程沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，大部分為砂壤土均一結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生不均勻沉降，為降低工程投資，采用水泥砂漿填縫是適宜的，但對部分地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜地段，采用了密封膠填縫技術(shù)，以適應(yīng)管道基礎(chǔ)的不均勻沉降。

3.5 分層對稱的處理方法

管溝回填是管道安裝的最后一道工序，也是管道質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序之一。施工單位應(yīng)根據(jù)安裝進度及時進行管溝回填，以最大限度地避免因下雨、降水井水泵停工等原因?qū)е乱寻惭b管溝進水，造成土弧基礎(chǔ)泡水、漂管等事故?；靥顟?yīng)嚴格按照有關(guān)規(guī)范分層對稱進行，避免因非對稱回填或密實度不夠，使已安裝管道在土壓力和外部荷載作用下偏離軸線，破壞管道連接，造成質(zhì)量事故。

4 結(jié)語

PCCP管道連接采用承插式連接，接縫采用水泥砂漿或密封膠填充，密封元件包括管道兩端的承、插口鋼環(huán)和O型橡膠圈，適用內(nèi)壓不超過2MPa。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管質(zhì)量控制涉及管道設(shè)計、制造、安裝等多方面的因素。文章就預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道在鋼筒材料選擇，管道內(nèi)壁環(huán)向裂縫控制等進行了說明，為預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土的施工質(zhì)量措施總結(jié)了經(jīng)驗。

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