PCCP管道修復加固技術探討

賀瑞春 王樹義 李 東

(珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東 廣州 510610)

自1893年預應力鋼筒混凝土管(PCCP)問世以來，因其過流能力強、水頭損失小、高抗滲性等優點，廣泛引用于各類輸水工程項目中，我國自20世紀80年代引入PCCP生產線，已累計建成1.6萬km的PCCP埋地管道。PCCP管已廣泛應用于我國水利、市政給排水等輸送水工程。

國外已有大量PCCP管失效事件發生，根據美國自來水協會研究基金會(AwwaRF)2008年發布的“PCCP失效”專題報告，自20世紀40年代至2006年，美國共發生PCCP失效事件36 097個[1]。20世紀90年代建成的利比亞“非洲大人工河”已發生5次爆裂，發現鋼絲斷裂35 000根，到2011年數千節管段需要維修或更換。我國寧夏某水務公司的PCCP管已經發生多次爆裂[2]。

隨著我國PCCP管道運行壽命的增加，管道失效事件將會逐漸增多，PCCP管泄露或爆管易造成地面塌陷、威脅周邊建筑物、影響下游生活和生產用水，對PCCP修復和更新是必須面臨的問題。我國PCCP破壞事件較少，缺少PCCP修復更新的技術和經驗。國內PCCP修復大多為局部修復。

PCCP發生爆管、預應力鋼絲斷裂、混凝土或砂漿開裂時局部修復技術不再適用，因此研究結構性修復技術十分必要。國外PCCP管道結構修復可以分為兩大類，即管道內部修復和外部修復技術。內部修復技術包括：內襯鋼管法、內部粘貼碳纖維法(CFRP)和滑動內襯高密度聚乙烯法(HDPE)[3]。外部修復技術包括：移除更換法、外部鋼絞線后張預應力法和外包混凝土法[3]。

1 內部修復法

1.1 內襯鋼管法

內襯鋼管法是將制作好的螺旋焊接鋼管插入待修復的PCCP內，焊接鋼管上下游接頭后向鋼管外側注入砂漿，鋼管內側噴涂砂漿內襯。內襯鋼管法鋼管焊接質量較高，施工效率高，但對PCCP管道軸線偏差適應性差，彎接頭施工技術難度大，修復后過流斷面損失大，且需要中斷供水，該方法適用于爆管和完整管道修復[3]。

1.2 內部粘貼碳纖維法

內部粘貼碳纖維法是PCCP管道發生嚴重斷絲或管芯混凝土開裂時，對整個PCCP管節混凝土結構進行加固修復，于管道內表面粘貼碳纖維片材2層～4層，而后在CFRP表面涂刷保護層，CFRP的層數和粘貼方向根據管道受力及損傷情況確定。該方法施工簡便，無需開挖對管線周邊影響小，但是需要停水，大面積修補加固工期長，碳纖維加固適用于受拉區加固，對碳纖維及粘接材料耐水性要求高，適用于完整管道修復。

1.3 滑動內襯高密度聚乙烯(HDPE)法

滑動內襯高密度聚乙烯法是開挖PCCP啟拱線以上土層，將PCCP管沿起拱線切開，移除上半部分損傷管道，將HDPE管插入PCCP管道內，并在HDPE與PCCP之間進行灌漿并在上下游做防水處理，該方法為半開挖，施工速度較快，但需要停水，加固管段較短，適用于爆管及完整管道修復[3]。

2 外部加固法

2.1 移除更換法

該方法是開挖后將失效PCCP管移除，然后用PCCP管、螺旋焊鋼管或球墨鑄鐵管替代PCCP管。PCCP管質量大調運難度高，承插口連接不便；球墨鑄鐵管耐腐蝕性好，但焊接性能不如鋼管，球墨鑄鐵管直徑為固定規格，僅可用于部分直徑的PCCP管更換；螺旋焊接鋼管具有質輕、連接方便、靈活性高等優點，在PCCP管移除更換中應用較多[4]。移除更換法不會減小過流面積，但開挖工作量大，需要停水施工，適用于爆管和完整管道修復。

2.2 外部鋼絞線后張預應力法

該方法是在PCCP管外重新張拉預應力，然后噴保護層。其優點是可在不停水情況下進行補強加固，缺點是施工工藝復雜，開挖工作量大，需要考慮管道兩側的受力情況，張拉接頭處理復雜，外部新張拉的鋼絞線防腐要求更高，不適用于爆管修復，只能修復結構完整的管道。

2.3 外包混凝土法

外包混凝土法是在損傷PCCP管外面包一層新的鋼筋混凝土，該方法導致PCCP管剛度不均勻，適用于小口徑管道修補。

上述方法各有特點，需要根據PCCP管失效種類、管道特性、管道周邊環境選擇、工期要求等選擇合適的修復方法。隨著工程新材料的不斷涌現，新型抗壓抗拉強度高、與混凝土粘結強度高、耐腐蝕性好、施工快速材料的涌現，PCCP修復加固新技術將不斷涌現。

3 結語

介紹了部分國外PCCP結構性修復更新的6種方法，并對各自的優缺點進行了簡單論述和比較，為國內PCCP管道修復提供參考，并提出了管道修復新方法構想。