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中国PCCP发展现状和存在的问题及对策（下篇）

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14分钟）

三、针对存在问题的对策

主要从几方面着手：充分发挥行业协会作用，加强PCCP质量监管；严格控制PCCP质量；PCCP敷设与质量控制；管道系统水压试验。

充分发挥行业协会作用，加强PCCP质量监管

PCCP制管企业应共同维护其行业的发展和产品质量，建议中国混凝土与水泥制品协会PCCP质量创新工作委员会每年对加入PCCP质量创新工作委员会的制管企业进行质量检查、评定，定期向全社会公布质量排名靠前几名的企业。让生产质量差甚至生产不合格PCCP的企业无市场。

要求制管企业做到主要生产工序和设备的数字化控制，最好是全过程数控，每节PCCP均植入RFID芯片。

建议PCCP质量创新工作委员会对制管企业设立一定门槛，规定最低要求主要技术人员数量、制管设备、检测设备、试验设备等。

不定期对PCCP质量创新工作委员会成员的产品进行质量抽检。

严格控制PCCP质量

从主要原材料质量控制抓起

（a）粗、细骨料：应注意碱活性和化学成分，汲取某工程细骨料氯离子含量超标的教训。

（b）钢材:严格控制高强钢丝质量（核心原材料），除必须满足GB/T 5223 “压力管道用冷拉钢丝”规定指标外，严格控制扭转试验和钢丝氢脆敏感性应力腐蚀试验。从源头轧钢厂盘条化学成分、物理性能控制做起；严格控制拔丝速度和温度。

扭转试验合格的钢丝

扭转试验不合格的钢丝

承插口型钢：除钢材物理化学性能指标外，要注意承插口型钢（特别是插口受模具损耗影响）的尺寸，影响接口密封。

配件用厚钢板：应采用C、D级，避免使用A、B 级钢。

加强制管质量控制

（a）钢筒制作

一般有两种工艺：螺旋焊、拼缝焊。

拼缝焊优缺点：

优点：生产速度快，同一条生产线可同时生产多种管径。

缺点：占用场地大，需要人员多，焊缝补焊多，生产出的钢筒刚度相对�。嬲炔�。

螺旋焊优缺点：

优点：生产出的钢筒刚度相对大、较规整，焊缝质量稳定、占用场地�。枰嗽鄙�。

缺点：生产速度慢，同一条生产线对不同直径适应性差（需更换芯模）。

钢筒车间水压试验后钢筒

（b）缠丝

缠丝过程监理应该注意的问题：

◆管芯混凝土要达到缠丝前“合同规定的最低强度”；

◆缠丝初始压应力≤缠丝时混凝土抗压强度的55%；

◆管芯表面平整度；

◆缠丝时喷涂水泥净浆；

◆管芯两端部钢丝锚固；

◆钢丝应力稳定，应力波动值≤±5%；

◆丝距（均匀性）；

◆多层缠丝、辊射，建议尽量减少或不用多层缠丝。

不合格的缠丝

（c）水泥砂护浆保层

水泥砂浆保护层用来保护PCCP的核心部分——高强钢丝，其质量非常重要，有很多工程中的PCCP使用的原材料质量、制作工艺和质量都没问题，但就是水泥砂浆保护层没做好，比如存在“空鼓、裂缝、分层及剥落”等问题之一或这些问题都存在，都有可能导致断丝，随着断丝数量的增加，就有发生爆管的风险。

制作PCCP水泥砂浆保护层

管外壁保护层空鼓

某工程PCCP处于腐蚀性环境运行7年后

做好水泥砂浆保护层应该注意的问题：

◆砂的质量（严格过筛，不允许含有小砾石，其�：π杂腥矫妫�

◆水泥砂浆配比；

◆保护层辊射机性能（高速辊射、均匀稳定、加大辊射轮直径）；

◆喷涂水泥净浆工艺（注意辊射时同时向管芯喷涂一层水泥净浆）；

◆保护层辊射环境温度、养护，质量检验：

强度：（取样方法：随实际管子取样或模拟管取样）；

吸水率：（从同一班拌制的砂浆中至少抽取三个样品，其吸水率平均值不应大于9%，单个样品不大于10%，控制在7% 附近最好。）

砂浆安定性：（用锤子敲击检查空鼓，破坏后的砂浆块状）

◆辊射后的水泥砂浆保护层自然养护或在养护罩内养护。

保护层用砂中含有大砾石的情况

PCCP敷设与质量控制

管道敷设及质量控制，涉及沟槽开挖、管道安装、沟槽回填、水压试验等诸多内容。

沟槽开挖

正确理解开弧法与填弧法：

国内有些技术人员对开弧法的概念存在误区，认为在原状土体上开出弧状沟槽就是开弧法。实际上是不正确的。真正开弧法有好多优点，但大部分工程不具备开弧法的条件，所以，一般采用填弧法施工。

开弧法施工示意图

开弧法安装PCCP

填弧法安装PCCP

两种型式的区别和优缺点：

相同点：都是开挖同样的沟槽。

不同点：

开弧法是在沟槽120°角高度范围内先回填、压实（方便大型设备行走，保证压实质量），然后再开弧、安装管道，再按压实标准分层回填以上部分。

填弧法是先在沟槽内铺设一层厚度不小于0.3m松散垫层，宽度为管道外径的2/3，然后安装管道，回填中心角120°管基垫层，再按压实标准分层回填以上部分。

管道安装

管道安装根据口径大小、承包人熟练程度常用几种方法：用吊装设备直接顶进、专用设备辅助顶进、用牵引设备内拉或外拉。大口径管道安装多采用内拉法和专用设备辅助顶进。

要尽量使安装接缝宽度均匀，以减少累积长度误差。

对于高工压大口径管道，管芯厚度一般偏大，导致承插口端部刚度偏大，安装设备不合适容易损坏插口管芯混凝土。

对于坚硬地基设计无砂砾或碎石垫层情况，管道安装时困难，后期会使PCCP产生裂缝。

有经验的管道敷设

缺乏经验的管道敷设

主要问题：左右弯曲对使用影响不大，关键问题是上下起伏，改变了管线的纵坡，从而改变了排气阀设置的合理性，问题严重。

管道接头借转

PCCP管线转弯一般采用配件或标准PCCP接头借转方式来实现：

利用配件，可以实现任意角度的转角。

利用异型管中的斜口管、半斜口管可以实现4°和2°的转角（但目前国内设备不具备生产斜口管、半斜口管能力）。

对于较小角度转折，可以利用标准PCCP接头借转实现。但应考虑预留足够的接头变形余度，不能全部利用。比如说，PCCP最大允许转角度数为1.0°，但最大借转角也不宜大于0.6°或者0.5°。留出地基不均匀沉陷变形或发生地震时接头变形。

PCCP水泥砂浆保护层损坏的修复

规范吊装－带保护吊装绳

安装承包人用裸钢丝绳吊装损坏PCCP表面环氧煤沥青涂层

「」

不规范吊装

安装承包人在PCCP运输和安装过程损坏水泥砂浆保护层的修复，最好在招标文件中规定由制管承包人修补。如果合同规定由安装承包人完成，应该规定按制管承包人的作业指导书进行修补，否则修复不规范会留下安全隐患，影响管道寿命。

某工程安装承包人修补后的PCCP实例

沟槽回填

a、回填压实标准

针对不同回填材料规定压实指标，如压实度和相对密度，前者针对黏性土，后者针对无黏性土（砂砾石或砂），在多项工程中混淆。

b、管基垫层

影响安装、管道结构受力。

c、分层回填及压实

现场监理和承包人一定要根据合同技术条款规定，严格分层回填，特别是管基垫层区，本身回填压实难度大，但尽管压实难度大，就越要严格要求。

靠近管周回填料粒径要求（特别有外防腐涂层的管材）。

管道两侧对称回填，防止挤偏管道。

规范的PCCP管沟回填

不规范的PCCP管沟回填

不规范的PCCP沟槽回填

管道系统水压试验

试验目的

a、检验管材承受内能力；

b、检验安装完成的管道承插口接头在承受试验压力下是否合格；管道焊接接口是否合格；设备接口是否漏水等；

c、检验止推设计及施工质量。

试验遵循的标准

a、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268

b、《预应力钢筒混凝土管道技术规范》SL 702

c、《水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范》GB 50766

管道水压试验分段

按GB 50268 9.1.9规定：“管道的试验长度除本规范规定和设计另有要求外，压力管道水压试验的管段长度不宜大于1.0km；无压力管道的闭水试验，条件允许时可一次试验不超过5个连续井段；对于无法分段试验的管道，应由工程有关方面根据工程具体情况确定。”

这个规定不切合实际。

大部分工程都不执行或者说没法执行；

有些工程在招标阶段盲目地、死板教条地执行GB 50268，给后期带来很多麻烦。

建议结合管道管线地形、压力、水源等条件确定，招标文件一定载明“由设计确定” 。

那么，设计如何确定呢？

a）应结合地形条件；

b）应结合管材及工压；

c）应结合管道工程止推系统设计；

d）应结合水压试验采用的堵头条件、是否利用检修阀、是否已在管线系统中安装了水压试验管；

e）应结合水压试验水源条件；

综合分析了以上各种条件后合理地进行。

合格标准

《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268规定，水压试验合格标准分为：允许压力降值和允许渗漏量值。GB 50268是在市政给排水标准基础上形成的，不适用现在的PCCP接口型式。

GB 50268第9章管道功能性试验：

允许渗漏量值法及存在的问题：

a、认为每个接口沿管径均匀渗漏，渗漏量与管径有关。

b、认为每个接口沿管径均匀渗漏，且渗漏量与接口数量成正比，与试验段长度成正比。

从前面我们对SP、PCCP等各种管材材质、接口型式等分析可以看出：以上这两条假定或者说前提条件都不正确，导致计算出允许渗漏量偏大。

四、PCCP工程常见问题及处理

PCCP工程常见问题：接头漏水；阀件法兰接口漏水；止推发生位移导致接口拉开；PCCP接头安装不合格漏水；一条管线中含有两种以上管材如何进行水压试验；易发生接头漏水或管道结构破坏的情况；弯管接头与镇墩（或止推墩）浇筑；排气阀设计或安装不到位的情况处理；管道埋深；安装过程漂管；已装完成后的管道接头后期打压不合格问题。

接头漏水

南水北调某配套工程PCCP接口漏水（地基变形、试验压力偏大导致）

阀件法兰接口漏水

有些工程发生蝶阀与伸缩节法兰接口严重漏水，漏水原因大部分为安装问题，少数为法兰盘强度、刚度不满足。对于安装问题可松开全部螺栓，重新均匀紧固；法兰盘强度、刚度不满足属于设计或制作缺陷。但下图中某工程接头漏水的处理方式不可取。

某工程接头漏水的不可取处理方式

止推发生位移导致接口拉开

1）某输水管道工程试压过程中上凸弯头脱落；

2）某PCCP输水工程止推墩发生较大位移，导致接口漏水；属于工程缺陷，应针对性地进行处理。

PCCP接头安装不合格漏水

国内PCCP接头水压试验不合格的实例很多，如，某工程小口径PCCP输水工程，其中一个接口两道胶圈安装均不到位，已出现严重漏水现象。但管道整体水压试验时，按允许渗漏量标准判定合格，按允许压力降标准判定不合格。

一条管线中含有两种以上管材如何进行水压试验

按GB 50268中9.1.8 规定执行。

1）穿河段；

2）穿铁路、高等级公路；

3）水平定向钻、顶管或沉管。

GB 50268 9.1.8管道采用两种（或两种以上）管材时，宜按不同管材分别进行试验；不具备分别试验的条件必须组合试验，且设计无具体要求时，应采用不同管材的管段中试验控制最严的标准进行试验。

建议分不同情况进行实施，如沉管、水平定向钻拖管和顶套管内穿管，应在实施前进行水压试验。

易发生接头漏水或管道结构破坏的情况

1）软硬岩变化处；应做好过渡段设计与施工。

2）岩基敷设管道且未设垫层或垫层设置不合

理。

3）管基、管侧回填质量差。

弯管接头与镇墩（或止推墩）浇筑

某工程镇墩浇筑未按设计图纸浇筑，导致后期管道失事。

不正确的镇墩浇筑

排气阀设计或安装不到位的情况处理

排气阀设置事关工程安全运行，发现后应及时增设。

管道埋深

某工程管线穿过一片麦田，由于测量错误将管线整体抬高50cm，导致管道埋深由原设计的2.0m减少到1.5m，考虑已经满足了冻土深度，故业主为了施工进度，决定就按1.5m埋深安装。建成后对工程安全运行没影响，但农民每年都找管理单位的麻烦。所以，原设计2.0m是有道理的。

安装过程漂管

高地下水区域或雨季常发生。

雨季或高地下水区漂管

安装完成后的管道接头后期打压不合格问题

国内有多项工程发生过管道接头后期打压不合格问题，原因也是多方面的，处理措施应针对实际情况进行区别对待。

总之，设计、制作、安装、回填都把好质量关，相信PCCP行业在我国会更加健康地发展。

来源：PCCP质量创新工作委员会（公众号）

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