預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù)分析

馬平

（寧夏青龍管業(yè)集團(tuán)股份有限公司，銀川750000）

1 引言

國內(nèi)使用的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）多是大口徑管道，工作壓力較大，如果發(fā)生損壞，將會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時也會給周邊居民的正常生產(chǎn)生活帶來不便。因此，在做好PCCP管道定期排查和故障預(yù)防的同時，也應(yīng)對已經(jīng)發(fā)生損壞的PCCP管進(jìn)行應(yīng)急修復(fù)或結(jié)構(gòu)更新，以確保其能夠正常使用，保證管道的使用安全。

2 PCCP概述

PCCP是以帶有鋼筒的高強(qiáng)度混凝土管作為管芯，環(huán)向纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲，然后在預(yù)應(yīng)力鋼絲上輥射高密實(shí)度的水泥砂漿，形成保護(hù)層，屬于一種復(fù)合型管材，能夠?qū)摻z的抗拉性能、混凝土的抗壓性能和耐腐蝕性能完美地融合在一起，因此，PCCP管材具備高強(qiáng)度、高抗?jié)B以及高密封性的特點(diǎn)[1]。

PCCP管材本身具備優(yōu)越的復(fù)合結(jié)構(gòu)，能夠承受較大的內(nèi)部和外部壓力，抗震性能和接頭密封性能良好，施工簡單且維護(hù)方便，得到了工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注，被廣泛應(yīng)用在長距離輸水管線、壓力倒虹吸、供水工程以及電廠循環(huán)水工程下水管道等領(lǐng)域，相較于傳統(tǒng)管材，PCCP管材的適用范圍更廣，經(jīng)濟(jì)壽命更長，而且在使用過程中只要不發(fā)生破裂，出現(xiàn)滲漏問題的概率很小。

3 PCCP結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù)

3.1 移除更換技術(shù)

移除更換技術(shù)的基本原理是將損壞的PCCP管段直接移除，然后以新的管道進(jìn)行替換，但是，考慮PCCP管本身的口徑大，自重大，運(yùn)輸難度大，承插口的連接相對死板，因此，移除更換技術(shù)的應(yīng)用相較于鋼管要少很多。球墨鑄鐵管雖然具備良好的抗腐蝕性，但是，焊接性能相對較差，在與PCCP承接口連接的過程中，施工難度也較大，這也是其沒能得到普及的一個重要原因。

在對PCCP管進(jìn)行開挖的過程中，應(yīng)充分考慮降水以及坑壁穩(wěn)定性問題，避免對正常管段造成損壞。在移除更換PCCP管的過程中，為了減少過流斷面損失，應(yīng)將下半部分的砂漿內(nèi)襯層移除，鋼管安裝完成后，需要對混凝土保護(hù)層進(jìn)行澆筑，并在管道內(nèi)部噴涂相應(yīng)的環(huán)氧涂層或砂漿內(nèi)襯層，確保其能夠達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)[2]。

對比其他PCCP結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù)，移除更換技術(shù)出現(xiàn)最早，應(yīng)用時間最長，技術(shù)難度也比較小，在半損管道和爆裂管道的修復(fù)中有良好的效果。另外，移除更換技術(shù)不會對原管道的過流斷面做出任何改變。在施工作業(yè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樾枰冗M(jìn)行工作坑的開挖，然后才能將破損管道移除，如果周邊存在商業(yè)區(qū)域或敏感建筑，則會導(dǎo)致施工成本的增大。

3.2 鋼絞線修復(fù)技術(shù)

鋼絞線修復(fù)技術(shù)的基本原理是利用鋼絞線在PCCP管外部施加一定的預(yù)應(yīng)力，以此實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力損失的有效彌補(bǔ)。鋼絞線布設(shè)的位置可以是砂漿保護(hù)層外，也可以將發(fā)生損壞的PCCP管的砂漿保護(hù)層以及預(yù)應(yīng)力鋼絲全部去除后，布設(shè)在混凝土管芯層，對比這2種方法，前者是基于多層預(yù)應(yīng)力PCCP的設(shè)計(jì)，后者則是基于單層預(yù)應(yīng)力PCCP管的設(shè)計(jì)。為了更好地實(shí)現(xiàn)上下游PCCP管之間變形問題的協(xié)調(diào)，需要在上下游2節(jié)PCCP管上同樣布設(shè)鋼絞線，長度根據(jù)實(shí)際情況確定。

在檢查井和閥門等位置，要實(shí)現(xiàn)鋼絞線的均勻布設(shè)難度較大，實(shí)際施工中，工程技術(shù)人員可以先布設(shè)1層鋼筋籠，在鋼筋籠適當(dāng)位置設(shè)置固定卡位，保證鋼絞線的均勻分布。如果需要設(shè)置錨固座，必須做好相應(yīng)的防水密封處理，確保鋼絞線能夠穿入HDPE（高密度聚乙烯）套管中，注入潤滑油，確保在預(yù)應(yīng)力施加環(huán)節(jié)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的保護(hù)和潤滑作用。如果必要，可以將鋼絞線與鋼筒連接，做好陰極保護(hù)工作，并且與外部噴涂水泥砂漿保護(hù)層，做好土方回填工作。

鋼絞線修復(fù)技術(shù)比較成熟，難度適中，而且因?yàn)槠湫迯?fù)更新工作是在管道外側(cè)進(jìn)行，可以采用帶壓修復(fù)的方式。但是，鋼絞線修復(fù)技術(shù)只能對一些結(jié)構(gòu)完整的PCCP管進(jìn)行修復(fù)，無法修復(fù)爆裂的管道[3]。

3.3 鋼管穿插技術(shù)

鋼管穿插技術(shù)是將工廠中預(yù)先制作的螺旋焊接鋼管運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，然后將鋼管插入需要修復(fù)的PCCP管中，鋼管采用的連接方式依然是承插口連接。完成鋼管連接后，需要對上下游2根PCCP管的接頭焊接在一起，將砂漿注入環(huán)空，并且對砂漿內(nèi)襯進(jìn)行噴涂，完成修復(fù)。鋼管穿插技術(shù)的優(yōu)勢在于不需要在PCCP管內(nèi)對縱向接縫進(jìn)行焊接，降低勞動強(qiáng)度，提高施工效率的同時，能夠保證焊接的質(zhì)量。但是，鋼管穿插技術(shù)中使用的鋼管外徑相對較小，這樣會導(dǎo)致過流斷面損失的增大，而且其對于PCCP管轉(zhuǎn)彎接頭的適應(yīng)能力較差。在施工中，如果鋼管直徑較大，應(yīng)在現(xiàn)場完成砂漿內(nèi)襯層的噴涂以降低安裝難度；反之，可以在工廠直接完成噴涂。

鋼管穿插技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，技術(shù)相對成熟，應(yīng)用難度不高，能夠?qū)ν暾墓艿篮捅压艿肋M(jìn)行修復(fù)，會引發(fā)一定程度的過流斷面損失。技術(shù)中使用的鋼管制作成本低，因此，很適合中長距離PCCP管的結(jié)構(gòu)修復(fù)更新。

3.4 縮頸鋼筒內(nèi)襯技術(shù)

縮頸鋼筒內(nèi)襯技術(shù)能夠在原PCCP管段內(nèi)構(gòu)筑新的管道，不需要考慮原管道的作用。依照相應(yīng)的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將其歸結(jié)為Ⅳ類內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，能夠單獨(dú)承擔(dān)外部荷載和內(nèi)部水壓。實(shí)際施工中，需要確定工作坑的位置，對損壞管段進(jìn)行開挖移除，依照設(shè)計(jì)要求的長度和寬度對鋼板進(jìn)行切割，卷成筒形并制作相應(yīng)的承插口，再以縮頸機(jī)完成縮頸處理。之后，需要對PCCP管進(jìn)行清洗，將鋼筒插入需要修復(fù)的管段，撐開縮頸將其恢復(fù)到設(shè)計(jì)直徑并焊接，于環(huán)空注入水泥砂漿，并在內(nèi)壁噴涂砂漿內(nèi)襯層，最后回填工作坑。經(jīng)過縮頸后，鋼筒的直徑較PCCP管內(nèi)徑小于20 cm，從方便運(yùn)輸?shù)慕嵌龋糠謴S商甚至專門設(shè)計(jì)了相應(yīng)的運(yùn)輸升降拖車。安裝過程中，PCCP管清洗的主要目的是將管道內(nèi)淤積的雜物清除，方便鋼筒的穿插[4]。

縮頸鋼筒內(nèi)襯技術(shù)技術(shù)成熟，不過施工難度大，而且在使用時需要斷水。因?yàn)殇摴軆?nèi)襯的插入以及水泥砂漿的灌注，管道過流斷面會有所減小。但是工作坑的開挖工程量較小，一般僅有2節(jié)PCCP管的長度，適用于長距離PCCP管的修復(fù)更新[5]。

4 結(jié)語

PCCP管在城市市政供水、電廠循環(huán)水工程下水管道等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，也取得了非常顯著的成果，而其在運(yùn)行中一旦發(fā)生損壞，會給供水系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行帶來負(fù)面影響。技術(shù)人員需要結(jié)合PCCP管道工程的特點(diǎn)，選擇合理的結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù)，對損壞的管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)更新，保證管道的使用效果。