pccp在国内的应用

pccp在国内的应用

1管道供水系统pcp是“提前生长的碳灰岩管道”的缩写，即“预紧管预制混凝土管道”。这是指以通过螺旋管芯和预测钢丝绳为基础的管道，并制作水泥砂浆保护层。PCP是“PrestressedConcretePipe”的缩写,即“预应力混凝土管”,它是指在钢筋混凝土管芯上缠环向预应力钢丝并制作水泥砂浆保护层而制成的管子。我国是一个水资源比较缺乏的国家,特别是城市地区,随着国民经济的调整发展,缺水已成为制约其发展的主要因素,并由于供水水质的要求及地形限制,长距离大口径管道输(供)水工程越来越需要建设,选择什么样的输水管道,将直接影响工程的投资和工程寿命。采用管道输水,一般为压力流,这样输(供)水线路可依据地形变化而布置,减少工程量,节约工程投资,同时由于防冻、防冲等保护的要求,管顶需要一定厚度的覆土,这样输(供)水管道一般都要承受一定的内压和外压。目前世界上主要采用的输水压力管道有:PCCP、PCP、钢管、铸铁管(球墨铸铁管)、玻璃钢管和纤维增强树脂砂浆管(Hobas管),后二者最大直径可达4.0～5.0m,但价格较高,主要用于输送腐蚀性较强的介质,在输水管路上一般不选用。而我国目前常用的输水压力管道为:PCP、钢管、铸铁管(球墨铸铁管),PCCP作为一种大口径、高工压、长寿命的管道,正在被我国接受并在许多工程上得到应用,本文就其与PCP、钢管等的比较予以叙述。2pccp的生产首先是从管子结构上分析,PCCP具有起抗渗作用的钢筒,制作PCCP时,第一道工序是钢筒的制作(钢筒的两端分别焊有钢制承口环和插口环),每个完成的钢筒都需经静水压试验,确保每个完成的钢筒在规定水压下不渗不漏,从而保证管体在规定的水压下不渗不漏;而PCP,为保证和提高管体的抗渗性,可采用的措施只有加厚管壁或使用高密度混凝土或两者并举,但由于工厂工艺条件的限制,批量生产标号过份高的混凝土是不现实的,因此也就很难达到要求较高的管体抗渗性,另外,管体局部渗漏或潮片还会造成外缠预应力钢丝的锈蚀,从而影响管子的耐久性。PCCP与PCP均为承插接头,PCCP的外形为平直型,承口处无扩径段,平直的外形除了管子在运输、铺设时可避免因承口扩径段而带来的不便外,最大的优点是可以根据内、外荷载的需要,采用单层、双层或多层缠丝,对管体施加更大的环向预应力,增大管子承受内、外压的能力,从而达到批量生产大口径、高工压管道的目的;而PCP,由于承口扩径形成的坡度易使缠绕的钢丝产生“滑坡”,而该处因管壁加厚又无法保证环向预应力在管子上的一致性,时有发生承口处局部环向预应力较低,影响PCP的工作性能,这也是其无法成为高工压管子的原因之一。在接头上,PCCP采用钢制承插口圈,每个钢圈在成型的最后都需经专门的设备定型和检测,完全能符合尺寸公差配合的要求,接头处滑动密封胶圈在插口槽内整体滑动,胶圈在槽受到槽壁、槽底及承口工作面四个面的挤压,而胶圈直径的设计又采用的是等体积法,在密封时胶圈可完全充填槽内的空间,使接头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来保证的,长期使用后模具的变形或端板尺寸的磨损,都会影响到承插口工作面的尺寸,间隙尺寸会随之发生变化,从而不能保证滚动胶圈的压缩率,而滚动胶圈只受到承插口上、下两个面的压迫向左、右两个方向伸长变形,加上其本身的扭曲、不同步等,就很难保证接头有良好的水密性,这也是PCP无法成为高工压管子的原因之一。PCCP除标准接头外,还可以根据工程的需要,采用各种限制接头,如:开口环接头、组合夹钳式接头和焊接接头等,它们的共同特点是采用机械或焊接方式将管线上的管子“捆绑”成一列,以达到平衡、抵消因管线内水流方向发生急速变化后产生的推力,以取消管线上该处为抵消推力而设置的混凝土止推墩,此时PCCP中的钢筒和钢制承插口环还起着传递管线中纵向力的作用,并据纵向力的大小而调整钢筒的壁厚;而PCP,由于管子的接头由混凝土制成,根本无法“捆绑”,PCP中纵向钢筋的作用只是防止管子在起吊、运输、安装时的折断和通过施加预应力来克服管芯在缠丝过程中产生的临时应力,在管子运行过程中并不能得到利用。除限制接头外,PCCP还可采用其它形式的专用接头,如用于水下铺设的水下接头、用于与钢管相接的承接式接头等;而这对PCP来说都是不可能做到的。从生产工艺上看,PCCP中起抗渗作用的钢筒是事先逐一进行静水压试验的,确保了成型管芯的水密性及最终产品的高合格率;而PCP的水压抗渗试验是在管子缠丝后才进行,较难保证最终产品的合格率。为保证管道工程的整体耐久性,PCCP厂可根据管线铺设的需要,生产不同形式的PCCP。由于PCCP采用的是钢筒和钢制承、插口,所以生产工厂可在不添置其它设备的情况下十分方便地生产小批量(因需要的数量就不多)的长度各异的短于标准管长度的短管、短管合口处用的合拢管,以及钢制插口环斜度至2°(半斜)和4°(全斜)的斜口管。短管和合拢管可满足管线的不同铺设长度,从而为几个工作面同时开工的管线提供施工方便的接头,以取代不必要的钢制接头,加快施工进度,降低工程造价;斜口管适用于因地形变化管线转弯半径较大的管段,可以省去不必要的弯管等异型管件,使铺设方便并降低工程造价。当管线需要作急剧偏转大于15°时,PCCP生产工厂还可以提供一种球型接头PCCP,柔性的球型接头可使管线在发生较大的偏转时仍保持接头的水密性,这种PCCP特别适用于跨越河流或浅水的管线。PCCP厂还可以生产弯管、T形管、Y形管、十字形四通管、缩径管、开孔管等异型PCCP。而这些在PCP生产工厂是无法办到的,只能选用许多钢制配件来弥补,使得管线的设计和安装复杂化,并且增加工程的投资。PCCP可以在管壁的任意部位开孔,开孔的直径可达管子直径的60%,开孔既可以在生产工厂制造时完成,也可以在现场带压供水的情况下完成;而PCP受管子结构的限制,很难在管壁上开孔,在现场不能带压开孔,在管壁开孔会破坏纵向预应力钢筋的完整性。从施工方面考虑,PCCP承插口尺寸准确,安装方便,接头胶圈可以采用测隙规检查,确保接头胶圈的位置(不滚出插口环凹槽)及完好,保证接头的水密性,必要时可使用带有两胶圈的试验接头,实现边铺设边回填的施工工艺,加快施工进度;而PCP没有专用接头用以对管子在安装后逐根进行测试,只能在相当长度的管线铺设后进行水压试验,当出现问题后也较难处理,浪费人力、物力,延误工期。PCCP单位长度的重量比PCP约轻25%左右,可减少起重设备的容量,由于PCCP厂可生产不同形式的PCCP,减少了管线上钢制配件的数量,便于加快施工进度。经济效益方面,采用PCCP后,可提高管道的工作压力,增加供水量,目前我国生产的PCP,最大工作压力在0.8MPa左右(不超过1.0MPa),而PCCP的工作压力可提高到2.0MPa,甚至更高(最高可达5.0MPa);在供水量不变的情况下,可用一根大口径、高工压的PCCP替代数根小口径、低工压的PCP,以节约工程投资。3pccp的优点首先是管子的属性上,PCCP为刚性管,能承受管外荷载和管内的设计压力,能承受真空情况下的负压;而钢管为柔性管,不能承受外荷载的压力,必须由管外的土层结构提供支撑,不能承受0.1MPa的负压。PCCP可选用任何一种管座形式,对回填料没有任何特殊要求,有配套的各种异型管件和特殊短管;钢管对管沟的地理环境及土层环境要求很高,对管外土层不清或地下水位较高的地区,需增加钢管的壁厚、防腐,设计钢管时应考虑现场焊接、填料配比、管沟土质等问题。耐久性上,PCCP的混凝土和砂浆保护层可以保护钢筒和预应力钢丝免于腐蚀,提高了其耐久性,PCCP至今已有50a连续使用的历史,管线一般不用维修;而钢管的防腐措施复杂,防腐较难保证,钢管一般只有10a的使用寿命。PCCP内表面光滑,水流阻力损失较小;钢管由于易锈蚀结瘤而加大了水流阻力。施工安装上,PCCP安装速度快,工艺简单,容易对接,可以边开挖,边安装、边回填,管子可以在水中、水下安装;钢管的接口必须在施工现场焊接,受天气、地理环境的制约较大,安装速度慢、工序复杂。从经济上考虑,PCCP的单位成本约为钢管的80%～90%,若同时考虑铺设费用,PCCP管线的成本只有钢管的60%。以Φ1