pccp在國內(nèi)的應(yīng)用

pccp在國內(nèi)的應(yīng)用

1管道供水系統(tǒng)pcp是“提前生長的碳灰?guī)r管道”的縮寫，即“預(yù)緊管預(yù)制混凝土管道”。這是指以通過螺旋管芯和預(yù)測(cè)鋼絲繩為基礎(chǔ)的管道，并制作水泥砂漿保護(hù)層。PCP是“PrestressedConcretePipe”的縮寫,即“預(yù)應(yīng)力混凝土管”,它是指在鋼筋混凝土管芯上纏環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲并制作水泥砂漿保護(hù)層而制成的管子。我國是一個(gè)水資源比較缺乏的國家,特別是城市地區(qū),隨著國民經(jīng)濟(jì)的調(diào)整發(fā)展,缺水已成為制約其發(fā)展的主要因素,并由于供水水質(zhì)的要求及地形限制,長距離大口徑管道輸(供)水工程越來越需要建設(shè),選擇什么樣的輸水管道,將直接影響工程的投資和工程壽命。采用管道輸水,一般為壓力流,這樣輸(供)水線路可依據(jù)地形變化而布置,減少工程量,節(jié)約工程投資,同時(shí)由于防凍、防沖等保護(hù)的要求,管頂需要一定厚度的覆土,這樣輸(供)水管道一般都要承受一定的內(nèi)壓和外壓。目前世界上主要采用的輸水壓力管道有:PCCP、PCP、鋼管、鑄鐵管(球墨鑄鐵管)、玻璃鋼管和纖維增強(qiáng)樹脂砂漿管(Hobas管),后二者最大直徑可達(dá)4.0～5.0m,但價(jià)格較高,主要用于輸送腐蝕性較強(qiáng)的介質(zhì),在輸水管路上一般不選用。而我國目前常用的輸水壓力管道為:PCP、鋼管、鑄鐵管(球墨鑄鐵管),PCCP作為一種大口徑、高工壓、長壽命的管道,正在被我國接受并在許多工程上得到應(yīng)用,本文就其與PCP、鋼管等的比較予以敘述。2pccp的生產(chǎn)首先是從管子結(jié)構(gòu)上分析,PCCP具有起抗?jié)B作用的鋼筒,制作PCCP時(shí),第一道工序是鋼筒的制作(鋼筒的兩端分別焊有鋼制承口環(huán)和插口環(huán)),每個(gè)完成的鋼筒都需經(jīng)靜水壓試驗(yàn),確保每個(gè)完成的鋼筒在規(guī)定水壓下不滲不漏,從而保證管體在規(guī)定的水壓下不滲不漏;而PCP,為保證和提高管體的抗?jié)B性,可采用的措施只有加厚管壁或使用高密度混凝土或兩者并舉,但由于工廠工藝條件的限制,批量生產(chǎn)標(biāo)號(hào)過份高的混凝土是不現(xiàn)實(shí)的,因此也就很難達(dá)到要求較高的管體抗?jié)B性,另外,管體局部滲漏或潮片還會(huì)造成外纏預(yù)應(yīng)力鋼絲的銹蝕,從而影響管子的耐久性。PCCP與PCP均為承插接頭,PCCP的外形為平直型,承口處無擴(kuò)徑段,平直的外形除了管子在運(yùn)輸、鋪設(shè)時(shí)可避免因承口擴(kuò)徑段而帶來的不便外,最大的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)內(nèi)、外荷載的需要,采用單層、雙層或多層纏絲,對(duì)管體施加更大的環(huán)向預(yù)應(yīng)力,增大管子承受內(nèi)、外壓的能力,從而達(dá)到批量生產(chǎn)大口徑、高工壓管道的目的;而PCP,由于承口擴(kuò)徑形成的坡度易使纏繞的鋼絲產(chǎn)生“滑坡”,而該處因管壁加厚又無法保證環(huán)向預(yù)應(yīng)力在管子上的一致性,時(shí)有發(fā)生承口處局部環(huán)向預(yù)應(yīng)力較低,影響PCP的工作性能,這也是其無法成為高工壓管子的原因之一。在接頭上,PCCP采用鋼制承插口圈,每個(gè)鋼圈在成型的最后都需經(jīng)專門的設(shè)備定型和檢測(cè),完全能符合尺寸公差配合的要求,接頭處滑動(dòng)密封膠圈在插口槽內(nèi)整體滑動(dòng),膠圈在槽受到槽壁、槽底及承口工作面四個(gè)面的擠壓,而膠圈直徑的設(shè)計(jì)又采用的是等體積法,在密封時(shí)膠圈可完全充填槽內(nèi)的空間,使接頭具有十分高的水密性(一般在2.5MPa以上);而PCP的承插口尺寸是由模具端板來保證的,長期使用后模具的變形或端板尺寸的磨損,都會(huì)影響到承插口工作面的尺寸,間隙尺寸會(huì)隨之發(fā)生變化,從而不能保證滾動(dòng)膠圈的壓縮率,而滾動(dòng)膠圈只受到承插口上、下兩個(gè)面的壓迫向左、右兩個(gè)方向伸長變形,加上其本身的扭曲、不同步等,就很難保證接頭有良好的水密性,這也是PCP無法成為高工壓管子的原因之一。PCCP除標(biāo)準(zhǔn)接頭外,還可以根據(jù)工程的需要,采用各種限制接頭,如:開口環(huán)接頭、組合夾鉗式接頭和焊接接頭等,它們的共同特點(diǎn)是采用機(jī)械或焊接方式將管線上的管子“捆綁”成一列,以達(dá)到平衡、抵消因管線內(nèi)水流方向發(fā)生急速變化后產(chǎn)生的推力,以取消管線上該處為抵消推力而設(shè)置的混凝土止推墩,此時(shí)PCCP中的鋼筒和鋼制承插口環(huán)還起著傳遞管線中縱向力的作用,并據(jù)縱向力的大小而調(diào)整鋼筒的壁厚;而PCP,由于管子的接頭由混凝土制成,根本無法“捆綁”,PCP中縱向鋼筋的作用只是防止管子在起吊、運(yùn)輸、安裝時(shí)的折斷和通過施加預(yù)應(yīng)力來克服管芯在纏絲過程中產(chǎn)生的臨時(shí)應(yīng)力,在管子運(yùn)行過程中并不能得到利用。除限制接頭外,PCCP還可采用其它形式的專用接頭,如用于水下鋪設(shè)的水下接頭、用于與鋼管相接的承接式接頭等;而這對(duì)PCP來說都是不可能做到的。從生產(chǎn)工藝上看,PCCP中起抗?jié)B作用的鋼筒是事先逐一進(jìn)行靜水壓試驗(yàn)的,確保了成型管芯的水密性及最終產(chǎn)品的高合格率;而PCP的水壓抗?jié)B試驗(yàn)是在管子纏絲后才進(jìn)行,較難保證最終產(chǎn)品的合格率。為保證管道工程的整體耐久性,PCCP廠可根據(jù)管線鋪設(shè)的需要,生產(chǎn)不同形式的PCCP。由于PCCP采用的是鋼筒和鋼制承、插口,所以生產(chǎn)工廠可在不添置其它設(shè)備的情況下十分方便地生產(chǎn)小批量(因需要的數(shù)量就不多)的長度各異的短于標(biāo)準(zhǔn)管長度的短管、短管合口處用的合攏管,以及鋼制插口環(huán)斜度至2°(半斜)和4°(全斜)的斜口管。短管和合攏管可滿足管線的不同鋪設(shè)長度,從而為幾個(gè)工作面同時(shí)開工的管線提供施工方便的接頭,以取代不必要的鋼制接頭,加快施工進(jìn)度,降低工程造價(jià);斜口管適用于因地形變化管線轉(zhuǎn)彎半徑較大的管段,可以省去不必要的彎管等異型管件,使鋪設(shè)方便并降低工程造價(jià)。當(dāng)管線需要作急劇偏轉(zhuǎn)大于15°時(shí),PCCP生產(chǎn)工廠還可以提供一種球型接頭PCCP,柔性的球型接頭可使管線在發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)時(shí)仍保持接頭的水密性,這種PCCP特別適用于跨越河流或淺水的管線。PCCP廠還可以生產(chǎn)彎管、T形管、Y形管、十字形四通管、縮徑管、開孔管等異型PCCP。而這些在PCP生產(chǎn)工廠是無法辦到的,只能選用許多鋼制配件來彌補(bǔ),使得管線的設(shè)計(jì)和安裝復(fù)雜化,并且增加工程的投資。PCCP可以在管壁的任意部位開孔,開孔的直徑可達(dá)管子直徑的60%,開孔既可以在生產(chǎn)工廠制造時(shí)完成,也可以在現(xiàn)場(chǎng)帶壓供水的情況下完成;而PCP受管子結(jié)構(gòu)的限制,很難在管壁上開孔,在現(xiàn)場(chǎng)不能帶壓開孔,在管壁開孔會(huì)破壞縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的完整性。從施工方面考慮,PCCP承插口尺寸準(zhǔn)確,安裝方便,接頭膠圈可以采用測(cè)隙規(guī)檢查,確保接頭膠圈的位置(不滾出插口環(huán)凹槽)及完好,保證接頭的水密性,必要時(shí)可使用帶有兩膠圈的試驗(yàn)接頭,實(shí)現(xiàn)邊鋪設(shè)邊回填的施工工藝,加快施工進(jìn)度;而PCP沒有專用接頭用以對(duì)管子在安裝后逐根進(jìn)行測(cè)試,只能在相當(dāng)長度的管線鋪設(shè)后進(jìn)行水壓試驗(yàn),當(dāng)出現(xiàn)問題后也較難處理,浪費(fèi)人力、物力,延誤工期。PCCP單位長度的重量比PCP約輕25%左右,可減少起重設(shè)備的容量,由于PCCP廠可生產(chǎn)不同形式的PCCP,減少了管線上鋼制配件的數(shù)量,便于加快施工進(jìn)度。經(jīng)濟(jì)效益方面,采用PCCP后,可提高管道的工作壓力,增加供水量,目前我國生產(chǎn)的PCP,最大工作壓力在0.8MPa左右(不超過1.0MPa),而PCCP的工作壓力可提高到2.0MPa,甚至更高(最高可達(dá)5.0MPa);在供水量不變的情況下,可用一根大口徑、高工壓的PCCP替代數(shù)根小口徑、低工壓的PCP,以節(jié)約工程投資。3pccp的優(yōu)點(diǎn)首先是管子的屬性上,PCCP為剛性管,能承受管外荷載和管內(nèi)的設(shè)計(jì)壓力,能承受真空情況下的負(fù)壓;而鋼管為柔性管,不能承受外荷載的壓力,必須由管外的土層結(jié)構(gòu)提供支撐,不能承受0.1MPa的負(fù)壓。PCCP可選用任何一種管座形式,對(duì)回填料沒有任何特殊要求,有配套的各種異型管件和特殊短管;鋼管對(duì)管溝的地理環(huán)境及土層環(huán)境要求很高,對(duì)管外土層不清或地下水位較高的地區(qū),需增加鋼管的壁厚、防腐,設(shè)計(jì)鋼管時(shí)應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)焊接、填料配比、管溝土質(zhì)等問題。耐久性上,PCCP的混凝土和砂漿保護(hù)層可以保護(hù)鋼筒和預(yù)應(yīng)力鋼絲免于腐蝕,提高了其耐久性,PCCP至今已有50a連續(xù)使用的歷史,管線一般不用維修;而鋼管的防腐措施復(fù)雜,防腐較難保證,鋼管一般只有10a的使用壽命。PCCP內(nèi)表面光滑,水流阻力損失較小;鋼管由于易銹蝕結(jié)瘤而加大了水流阻力。施工安裝上,PCCP安裝速度快,工藝簡(jiǎn)單,容易對(duì)接,可以邊開挖,邊安裝、邊回填,管子可以在水中、水下安裝;鋼管的接口必須在施工現(xiàn)場(chǎng)焊接,受天氣、地理環(huán)境的制約較大,安裝速度慢、工序復(fù)雜。從經(jīng)濟(jì)上考慮,PCCP的單位成本約為鋼管的80%～90%,若同時(shí)考慮鋪設(shè)費(fèi)用,PCCP管線的成本只有鋼管的60%。以Φ1