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中国PCCP发展现状和存在的问题及对策（中篇）

编者按

文章根据孟晋忠先生2023年7月25日在中国水利学会组织的“PCCP管线安全提升学术沙龙”上所作主题报告整理，经作者本人2024年8月审核并局部修改定稿，作者同意在本号上发表以供技术交流之用。

全文共分四部分，分三篇刊登：

上篇：一、中国PCCP发展现状；

中篇：二、PCCP发展中存在的问题；

下篇：三、针对存在问题的对策；四、PCCP工程常见问题及处理。

欢迎读者阅读。

作者简介

孟晋忠，男，汉族，中共党员，教授级高级工程师。退休前一直在山西省水利水电勘测设计研究院从事工程设计工作，先后任设计组长、水工专业负责人、设计室主任、院副总工程师、副院长等。具有国家注册土木工程师和注册监理工程师执业资格，全国钢标准化技术委员会铸铁管分技术委员会委员。2004年受聘南水北调中线PCCP输水工程咨询专家和国务院南水北调评标委员会专家。近30年主要从事供水管道工程设计和咨询工作，曾主持了山西省万家寨引黄、广州市西江引水、山西省辛安泉供水改扩建等10余项大中型引调水工程的设计工作；主持了南水北调中线京石段应急供水、辽宁大伙房二期、河北省南水北调配套、淮水北调等20余项PCCP供水管道工程的技术咨询工作。获山西省优秀工程设计一等奖2项；水利部优秀工程设计铜质奖1项；山西省科技进步一等奖、三等奖各1项。山西省百佳勘察设计工程师，2009年和2019年分别获中国混凝土与水泥制品协会“PCCP行业发展20周年特殊贡献奖”和 “PCCP产业发展30周年终身贡献奖”荣誉称号。

中国PCCP发展现状、存在的问题及对策

（本期阅读时间大约9分钟）

二、PCCP发展中存在的问题

这部分内容主要包括：PCCP发展中需要规范的问题；PCCP 结构设计中常见的问题；输水管道工程设计中几个常见问题。

PCCP发展中需要规范的问题

行业发展初期门槛低，发展过热，盲目建厂，缺乏严格的质量监管。特别是一些“三无”小企业将生产出的不合格PCCP产品应用于部分工程；

与PCCP相关的设计、制作、安装标准，存在行业管理交叉、要求不统一；

PCCP阴极保护研究深度不够；

管道接口处理不规范；

接口水压试验压力选择偏大（标准不统一）；

部分工程设计工作压力、试验压力、水锤压力选择不合理；

无针对PCCP管材的安装标准，导致部分工程安装、回填不规范，质量差；

现有标准对水压试验分段、合格标准的规定不适用。

PCCP 结构设计中常见问题

PCCP设计荷载及设计压力取值

设计内压：按美国供水工程协会ANSI/AWWA C304规定了三种内压: 工作压力Pw 、试验压力Pft 、水锤压力Pt；

同时还规定，在买方没有特别规定时试验压力Pft取工作压力Pw的1.2倍，水锤压力Pt取0.4倍工作压力（或0.276MPa）。

从多年从事PCCP输水工程咨询中发现，国内有些工程对这三种压力取值差异性很大，部分是过于保守，将输水管道可能发生的非正常工况下的瞬时最大压力规定为PCCP的设计工压，导致管材的压力等级偏高，造成工程投资浪费。

也有的工程在某种工况下偏安全，如将在管道正常运行的压力上再提高一个工压等级规定为工作压力Pw，但是又未对输水管线进行水力过渡过程分析计算，也就不再对PCCP的水锤压力进行特别要求，而输水管线上的阀门（如蝶阀）关闭时间又不作规定，实际关阀过程水锤压力远大于0.4 Pw ，又出现了不安全工况。

正确选择PCCP三个压力，一定要紧密结合工程实际、阀门关闭时间和水力过渡过程分析计算成果。

按《预应力钢筒混凝土管道技术规范》 SL 702，PCCP工作压力Pw 与C 304相同；出现一个设计压力P（作用在管内壁上的最大瞬时压力，相当于C 304的“Pw+ Pt”）；关键是“试验压力Pft”在11.3.8条规定“管道水压试验压力取值应为1.2Pw”，与《给水排水管道工程施工及验收规范》GB/T 50268不一致，管道水压试验压力取值应为1.2Pw验收存在问题，GB/T 50268表9.2.10-1规定PCCP“试验压力（P≤0.6MPa 1.5P；P＞0.6MPa ，P+0.3）” 。

采用不同标准PCCP标准管结构设计结果比较

由于《预应力钢筒混凝土管道技术规范》（SL 702）结构设计（计算软件）等同采用《预应力钢筒混凝土管设计标准》 ANSI/AWWA C 304（UDP），所以两者计算结果差不多。

采用《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》CECS 140（取4种工况进行计算）计算结果与SL 702计算结果相比：

低工况管：CECS 140配筋量高于SL 702和C 304计算结果；

高工况管：CECS 140配筋量低于SL 702和C 304计算结果。

前期国内有的工程采用ANSI/AWWA C 304，有的工程采用CECS 140或两者取大值；近期有的工程采用SL 702、CECS 140分别计算取大值，采用ANSI/AWWA C 304复核。各种组合都有。

输水管道工程设计中几个常见问题

管材防腐

PCCP与其它金属管材相比本身就具有较好的防腐性能，是否需要进行管线腐蚀控制，设计过程首先应对管道沿线做以下探测工作：

（a）测量管线周围土壤的电阻率；

（b）测量沿线土壤中的腐蚀性离子含量（如氯离子、硫酸盐、硫化物、碳酸盐等），然后根据测定结果判定是否需要采取防腐措施。

必须进行防腐保护时，首先考虑采用防腐涂层，其次再考虑阴极保护。

对于阴极保护宜采用牺牲阳极阴极保护，不宜选择强制电流阴极保护。

采用牺牲锌阳极或镁阳极对PCCP进行阴极保护时，要做好PCCP标准管和钢配件、不同保护单元之间的绝缘隔离，避免对PCCP造成过保护。否则，会起到反作用。

牺牲阳极保护使用寿命只有25年左右，与工程寿命不匹配；

阴极保护设置不合理出现过保护问题；

导电钢带对高强钢丝的影响等。

这些问题都应引起我们技术人员的重视。

接头试验压力

GB 50268规定：

SL702规定：

部分工程在招标文件（或合同文件）中未规定接头试验压力，质监部门就要求执行GB 50268，还有的项目要求执行SL702，因试压压力过大导致接口插口钢圈变形破坏或第一、第二次检验合格，第三次不合格，将合格管材、安装规范的接口造成不合格。（本人参与处理过的类似项目较多，如，大同自来水0.8MPa、陕西斗门水库工程1.5MPa、1.7MPa等）。有兴趣的请参考（《水利水电技术》PCCP输水工程设计应用常见问题研究，2013.3）。

接头水压试验情况示意图

管道运行工况示意图

从管道运行时与接头打压时比较，接头密封胶圈受力情况是不同的。

建议：

管道工作压力小于等于0.6MPa时，取管道工作压力Pw ；

管道工作压力大于0.6MPa时，取0.6MPa，最大不要超过1.0MPa。

（美国规定双胶圈水压试验压力0.35MPa，2001年引黄工程采用0.6MPa）。

管基垫层设置

以某大型引调水工程PCCP纵裂问题的实例，据了解发生纵裂管道均在岩基管沟，说明管基垫层设计或施工存在问题。

只有合理设置管基垫层才能保证管道按其结构设计均匀受力。

接口（内外）缝隙处理及承插口防腐

一般做法：内接缝，水泥砂浆填缝；外接口缝，流动性好的非收缩水泥砂浆灌缝。（国内有多种做法，要求高强度、聚硫密封胶、聚乙烯发泡闭孔板，提出刚性柔性接头概念等等）。

承插口钢圈防腐为临时防腐，涂层宜薄不宜厚，永久防腐靠水泥砂浆。

管道接头观测设备设置问题

有的工程安装土压力计、水平沉降位移、渗压计等，对于地质条件差（如煤矿采空区）、安全要求高的重要管线段可以适当考虑，全线是否有必要设置有待研究。

PCCP在线断丝检测

南水北调中线干线京石段DN4000加装了光纤在线监测，一次性投入费用较多，后期运行费用也很高。目前国内出现一股设置光纤在线监测热。

随着监测设备的国产化费用会逐步减�。杂诳诰洞�、重要程度高的工程可以考虑，但对于小管径、低工压、重要性一般的工程，其必要性有待研究。

利用流量计和压力计联合检测渗漏

流量计测流精度误差±0.5%，不计安装误差，两台流量计之间相差1%属于正常值；微小渗漏流量不可能检测出的；至于小流量渗漏更不能够引起压力明显变化。

记得在上世纪末我们也有类似想法，事实证明不现实。但目前还有较大的引调水工程再做类似工作。（最近172大型引调水工程中的某工程还在继续）

各种地下阀井（室）防水

几乎所有引调水工程高地下水区的地下阀井（室）均存在不同程度的外水内渗问题，井（室）内设备长期处于浸泡或潮湿环境，且需要经常抽排水。混凝土外壁应做防水层。

适用于北方低温地区甚至是严寒地区的抗低温橡胶圈

有待研发。

来源：PCCP质量创新工作委员会（公众号）

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