预应力钢筒混凝土管的生产、应用介绍

预应力钢筒混凝土管的生产、应用介绍

随着我国国民经济快速发展、城市化进程步伐的加快，对管材的需求量日益增多。用于铺设输水管道的管材主要有金属管材（钢管、球磨铸铁管、铸铁管）和非金属管材（玻璃钢管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管）两种。

各类管材中，预应力钢筒混凝土管（简称PCCP）是采用钢板与承插口接头钢环焊成筒体，然后用立式振动法在筒体内外浇灌混凝土制成管芯（亦可用卧式离心法在筒体内成型管芯），经养护后在管芯外表面缠绕环向预应力钢丝，使管壁混凝土建立环向预应力，最后在缠丝管芯的外表面喷制砂浆保护层而制成的一种复合管。预应力钢筒混凝土管，PRESTRESSED CONCRETE CYLINDER PIPE ，简称PCCP，是由预应力钢丝、钢筒、混凝土构成的新型复合管道材料。

预应力钢筒混凝土管（PCCP）在国外已有60多年的发展史，我国于20世纪80年代才开始研制，生产PCCP起步较晚，仅有20多年的历史。但由于国民经济快速发展，城市化进程的加快对管材需求量日益增多和PCCP与其它管材相比具有的优良性能以及适于铺设高工压、大口径长距离的输水管道的优点，深受生产企业、设计部门和使用部门的青睐，呈快速发展的良好态势。

这种管材不仅接口密封性能好、管体强度高和刚性好，而且具有高抗渗透性，它是兼有钢管和预应力混凝土管优点的新型管材。成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上，设计寿命为50年以上，美国给水协会耐腐蚀委员会的研究认为可用100年。

PCCP能满足城市引水工程、大型供水工程、大型火力发电厂、核电站循环水管道工程

和大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径长距离的输水管道工程。PCCP作为一种新型优质的输水管材，它的开发应用已有半个多世纪的历史,该技术起始于法国Bonna公司，到上世纪40年代后，欧美竞相开发，得到了广泛应用。目前，美洲和欧洲各国已生产的量达数10万公里，台湾地区也基本普及了PCCP。

我国于上世纪90年代初分别从美国两家最大的PCCP制造商普赖斯兄弟公司（Price Brothers Co.）和阿麦隆公司（Ameron Co.）引进了PCCP新型管材生产工艺技术，建立起两条PCCP生产线。随着在少量管线项目上推广应用，国内在消化吸收这些先进技术基础上，陆续建成数十家生产PCCP厂家。

尽管我国生产PCCP的历史仅有20年，但呈快速发展势头，到2009年底已有近70个企业建成了PCCP生产线，已累计生产口径DN600—DN4000 PCCP 突破10000Km。南水北调北京段DN4000管道的成功使用，标志着我国生产、使用PCCP取得了历史性突破。

一、PCCP的产量有了较大提升（2007年数据）

据不完全统计，全行业2007年生产DN600—DN4000 PCCP 1200多千米，与2006年生产718千米相比，增长了67.13%。

山东电力管道工程公司到2007年底累计生产DN600—DN4000 PCCP1500Km;

山东龙泉管道工程股份有限公司到2007年底累计生产DN600—DN2400 PCCP 610.35Km;

成都金炜制管有限责任公司到2007年底累计生产DN600—DN2400 PCCP 549.78Km;

深圳太阳管道有限公司到2007年底累计生产DN800—DN3800 PCCP 482Km;

宁夏青龙管业有限公司到2007年底累计生产DN400—DN2200 PCCP463.5Km;

新疆国统管道股份有限公司到2007年底累计生产DN800—DN4000 PCCP 460.84Km;

无锡华毅管道有限公司到2007年底累计生产DN600—DN3600 PCCP 455.45Km;

吉林电力管道工程总公司到2007年底累计生产DN500—DN3000 PCCP191Km;

山东山水集团公司管道分公司到2007年底累计生产DN500—DN3000 PCCP 161.5 Km;

杭州腾龙管业有限公司到2007年底累计生产DN600—DN3200 PCCP 150.47 Km;

金华市巨龙管道有限公司到2007年底累计生产DN600—DN2200 PCCP 86.26 Km;

北京河山引水管业有限公司到2007年底累计生产DN1800—DN4000 PCCP 76.44 Km。

二、国家重点工程、省市重点输水管道工程广泛使用PCCP铺设

由于预应力钢筒混凝土管与其它金属管材和非金属管材相比具有的独特的优良性能和优点，受到生产企业、使用部门、设计单位的青睐，在我国城乡建设、工矿企业建设、农田水利建设的输水管道工程中得到广泛使用，取得了显著的社会效益和经济效益。

1.山西省万家寨引黄工程

这是一项大型跨流域调水工程，从黄河万家寨水利枢纽取水，贯穿山西省北部、中部地区，分别解决太原、朔州和大同三个重要工业城市的水资源紧缺问题。引水线路由总干线、南干线、连接段和北干线四部分组成，全长452Km，设计年引水总量12亿m3，其中每年向太原市供水6.4亿m3，向朔州市和大同市供水5.6亿m3。

万家寨引黄一期工程总长约285Km，总干线长44.4Km，其中10条隧洞总长42Km。

南干线长101.8Km，其中7条隧洞总长97.5Km（7号隧洞长达43.5Km，为世界上最长输水隧洞）。连接段长138.6Km，其中7条隧洞总长22Km。

2. 哈尔滨磨盘山水库输水工程

该项目采用两条DN2200mm、长176.22Km管线，最高日设计输水量为95.481万m3/d（11.05m3/s）。工程划分为两期，各建设一条DN2200管线，采用有压重力流输水方式，输水量47.7万m3/d（5.52m3/s）。工程采用PCCP管约260Km，其中一期工程134Km，二期工程126Km；单节PCCP内径2200mm，工作压力0.6MPa～

1.0MPa，覆土深度2m、4m、6m。一期工程已于2006年建成，二期工程于2008年

完成。

3. 南水北调中线京石段应急供水工程

举国关注的南水北调中线北京段全长约80Km，其中惠南庄～大宁段采用DN4000PCCP管道输水，管线总长56.359Km，占北京段总干渠全长的70.4%，PCCP 管道开槽施工52.375Km，隧洞内穿管施工2.280Km，DN4000和DN3600钢制配件

1.7034Km（含连通、分水口、排气阀、排水口、弯头、末端控制阀、合拢管等）。

设计采用双排DN4000PCCP铺设，输水型式为压力流输水，除隧洞和连通处两条管道中心线距离为20m外，其余管道中心线距离为6.1m，沟槽底宽约13.7m。管道总长度112Km，工作压力0.4MPa～0.8MPa，覆土深度3m～10.5m，单节管重54t～77t。

PCCP输水管道工程设计流量50m3/s，加大流量60m3/s，自流流量20m3/s。

4. 大伙房水库输水（二期）工程和应急入连工程

大伙房水库输水（二期）工程和大伙房水库输水应急入连工程是从位于辽宁省抚顺市的大伙房水库向抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦和大连等七城市输水的一项大型供水工程。

大伙房水库输水（二期）工程年供水规模为11.97亿m3，总投资49.06亿元（2005年）。该工程输水线路全长约259Km，由取水头部、输水隧洞、输水管线、鞍山加压泵站、配水站、加氯站等建筑物组成。取水头部位于大伙房水库主坝左侧，距现有的沈阳市供水工程取水口100m。输水隧洞段（包括两个连接段）全长27.575Km，输水隧洞为有压洞，圆形断面，洞径6m，隧洞坡度0.83‰。输水隧洞段以后为输水管线，线路全长约231Km。

二期工程设计采用主要管道材料为PCCP，其中DN3200PCCP管材（双线）约65Km，工作压力0.6MPa，覆土深度2m、4m、6m、8m、16m；DN2400PCCP管材（双线）约200Km，工作压力0.6MPa、0.8MPa，覆土深度2m～11m。其余管材根据地质、地形条件选用RPMP（夹砂玻璃钢管，主要用于有较强腐蚀性介质土壤）、RCP（钢筋混凝土管，主要用于公路、铁路等顶进或埋置穿越）和SP（钢管，主要用于河流、公路、铁路等穿越）。

大伙房水库输水应急入连工程是为了解决大连市缺水问题而实施的一项应急输水工程，按年供水3亿m3的规模建设。

应急入连工程穿越辽阳市（辽阳县）、鞍山市（千山区、海城市）、营口市（老边区、大石桥市、盖州市）、大连市（庄河市、普兰店市、瓦房店市）。工程以碧流河水库为界，分为碧流河水库北段工程和碧流河水库南段工程，线路总长201.31Km。

北段工程输水线路全长165.07Km，其中输水管线150.96Km、输水隧洞14.11Km，加压泵站二处、排气阀井407座、泄水阀井27座、检修阀井24座。

南段工程输水线路全长57.10Km，其中利用已建成的引碧一期、二期应急入连工程线路11.16Km、隧洞9.70Km；新建输水管线36.24Km，其中DN1800钢管28.80Km，DN1600钢管7.44Km。

5. 广州市西江引水工程

该工程自佛山市三水区西江取水，通过管道输送至广州市西部白云区的江村水厂（44

万m3/d）、石门水厂（88万m3/d）和西村水厂（110万m3/d），并预留新建北部水厂（108万m3/d）的原水输送能力。

输水管道干线全长约47.45Km，其中直埋管段、过江沉管段和过路顶管段管径为2×DN3600mm；盾构段管为单线，二次衬砌后管内径4800mm。干线直埋管道采用DN3600PCCP，单节有效长度5m，工作压力0.6MPa，覆土深度3m、5m、8m，管重45t～55t。

输水支线总长度为26.9Km，其中DN3200PCCP长度8.6Km，DN2800 PCCP长度

2.9Km，DN2400钢管长度12.7Km，2×DN2000钢管长度2.7Km。

三、国外重大工程介绍

1. 利比亚“大人工河”工程

1983年利比亚政府决定实施“大人工河”计划，把南部撒哈拉沙漠中的4处地下水抽上来，分别用管道远距离输送到北部沿海地区，并联成全国统一的地下供水管网。“大人工河”工程总调水量为年25亿m3，输水干线总长4500Km，计划总投资300多亿美元（含配套设施投资，1984年），为目前世界上规模最大的长距离管道输水工程。

“大人工河”工程采取分期建设方式。第一期工程管道总长1872Km，主管道采用2×DN4000PCCP，日输水能力200万m3，计划年输水量7亿m3，1983年开工，1992年完工通水。第二期工程管道总长1731Km，主管道采用2×DN4000PCCP，日输水能力200万m3，计划年输水量7亿m3，工程于1992年开工，1996年基本建成。

第三期是将第一、二期连接起来，管线长190Km，目前正在施工之中。第四期计划将南部另外两个地下水源分别再引到北部沿海地区。

“大人工河”工程中，管道设计流速0.9m/s～2.0m/s，粗糙度系数采用0.010，设计压力，一期工程为0.8MPa～1.0MPa，二期为0.6MPa～2.6MPa，三期为2.2MPa。有46Km的DN4000PCCP工压为2.0MPa，有13Km的DN3600PCCP工压为2.6MPa。

2. 美国是当今世界使用PCCP最多的国家，最大口径达7600mm。供水规模最大的

PCCP项目是美国亚利桑那州的七个倒虹吸管工程，于1975～1980年间建设，管径6400mm，流量85m3/s，总长11.9Km。

四、预应力钢筒混凝土管生产装备水平有了较大提高

我国生产PCCP的专用制管设备，除山东电力管道工程公司，无锡华毅管道有限公司，深圳太阳管道有限公司各有一条引进国外主机制管设备早期组建生产线外，都是采用国产制管专用设备生产的。

五、PCCP生产经营中存在的问题

1. 原燃材料大幅涨价，使企业利润大幅降低，生产经营困难

2. 竞相压价、无序恶性竞争

3. PCCP产品质量和安装质量有待进一步提高

基于2007年PCCP生产企业普遍重视产品质量，所以在使用PCCP铺设的管道工程中基本没有发现严重的质量事故。但个别企业由于生产过程控制的疏忽，导致部分产品质量出现一些问题，好在一经发现及时处理纠正，没有给工程造成使用隐患，这一问题的发生应引起行业和生产企业的高度重视。不论在任何时候、任何情况，都要严格按照产品标准要求加强生产管理，按照PCCP工艺技术规程要求，确保产品出厂合格率100%，这是每个PCCP生产企业必须做到的。

随着我国城乡建设、工矿企业建设、农田水利建设的发展，需要铺设各种口径管道，国内外生产、使用实践已经证明，用PCCP铺设高工压、大口径管道仍然是经济合理，是最佳选择。可以预见，PCCP行业有广阔的发展空间和美好的前景。