详细介绍给水管网工程常用管材预应力钢筒混凝土管

详细介绍给水管网工程常用管材--预应力钢筒混凝土管

预应力钢筒混凝土管(PCCP)是在带钢筒（薄钢筒的厚度约1.5mm左右）的混凝土管芯上，缠绕一层或多层环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子。它的开发应用已有半个多世纪的历史，这一技术是法国Bonna公司最先研制的，到上世纪四十年代欧、美竞相开发，目前美、法各国的年产量达数十万km，其中美国、加拿大是世界上推广使用预应力钢筒混凝土管最多的国家，广泛应用于城市输配水干管、火电站供水管、水利工程、雨污水干管、工业供水及废水管线等方面，目前世界上规模最大的利比亚"人工河"工程，全长数千km，就是使用直径4m、工压2.8MPa的预应力钢筒混凝土管敷设，工程完工部分运行情况良好。

由美国水工协会负责制定的《预应力钢筒混凝土管》美国国家标准，代表了国际先进水平，主要包括了ANSI/AWWA C301-1999《AWWA STANDARD FOR PRESTRESS CONCRETE PRESSURE PIPE，CYLINDER TYPE(钢筒型预应力混凝土压力管)》产品标准和ANSI/AWWA C304-1999《AWWA STANDARD FOR DESIGN OF PRESTRESS CONCRETE CYLINDER PIPE(预应力钢筒混凝土压力管设计标准)》。

世界上主要制造预应力钢筒混凝土管的厂家有美国"Ameron"公司(DN1200～4000mm)，美国的"Price Brather"公司(DN1200～4000mm)，法国的"Bonna"公司(DN600～2500mm)，德国的"Dyckerhoff-Widmann"公司(DN600～2500mm)。

二十世纪八十年代末，随着我国城市供水、工业用水、农田水利建设的迅猛发展，对于输水管材提出更高的要求，山东电力管道有限公司、无锡华毅管道有限公司先后从美国"Ameron"公司引进技术及关键设备，深圳太阳管道公司从美国的"Price Brather"公司全套引进该公司的制管技术及设备。经过近十年对引进技术及设备的消化，完全己能国产化了。于1996年此类管材在我国建材行业颁布了《预应力钢筒混凝土管》行业标准（JC625-1996），2002年国内颁布了CECS 140：2002《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》，但ANSI/AWWA C301-1999和ANSI/AWWA C304-1999仍为国内预应力钢筒混凝土管设计、生产、铺设及监理的主要技术依据，近年已编制了国家标准(报批稿) ，该标准结合国内传统标准要求，列入了成品管材的物理力学性能检验内容和方法，列入了产品制造过程控制条款和部分生产工艺参数，方便了国内预应力钢筒混凝土管的产品设计，产品制造、安装铺设及施工监理部门的工作。

短短十多年来，国内从无到有，已建成了40多条生产线，年设计生产能力达1000多km，涉及管材规格范围从DN600mm到DN4800mm，适用工作压力最高达1.6MPa，适用最大覆土深度达10m以上。近几年来不完全统计，全国巳安装此类管材达400多km，在广东、江苏、江西、山东、四川等省使用情况良好，通常试压检验一次成功，通水后没有发现大的故障。

一、预应力钢筒混凝土管的制造

此种管材分两个类型：内衬式管及埋置式管。内衬式(Lined Cylinder Type)和埋置式(Embedded Cylinder Type)的区别，前者系指在钢筒内壁成型混凝土层后，在钢筒外表面上缠绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子；后者系指在钢筒内、外侧成型混凝土层后，在管芯混凝土外表面上缠绕环向预应力钢丝，并作水泥砂桨保护层而制成的管子。前者采用离心工艺成型，口径偏小(DN≤1400mm)，后者采用立式振动工艺成型，口径偏大(DN≥1200mm)。此种管材

抗渗压力很高，工作压力通常为1.5～3.0MPa，可达5.0MPa。此种管材的管径范围是DN400～4000mm，最大可达DN7600mm。

产品型号以代号PCCPL表示内衬式结构(其中PCCPSL为单胶圈密封；PCCPDL 为双胶圈密封)；以代号PCCPE表示埋置式结构(其中PCCPSE为单胶圈密封；PCCPDE为双胶圈密封)。管子的产品标记以管材代号、公称内径、有效管长、工作压力(P)、覆土深度(H)和标准号组成。如公称内径1600mm、有效管材长度为5000mm、工作压力为0.8MPa、覆土深度为4m的双胶圈埋置式预应力钢筒混凝土管。标记为：PCCPDE1600×5000/P0.8/H4 GB/T ××××-××××。

埋置式PCCP生产线的关键设备有螺旋制筒设备、钢筒水压检验设备、管芯立式振动成型及蒸养设备、立式差速缠绕预应力钢丝的设备、立式辊射喷浆设备、承插口环成型设备(采用分层手工对接焊)、薄钢板埋弧焊设备。以上设备现国内均能自制，多数厂家仅焊接设备外购。

内衬式PCCP生产线，除山东电力管道工程公司有进口的螺旋制筒设备外，均采用平板直缝焊接卷筒设备，其它设备有钢筒卧式水压检验设备、管芯卧式离心成型设备、蒸养设备、卧式差速缠绕预应力钢丝的设备、卧式辊射喷浆设备、承插口环成型设备(采用分层手工对接焊)、薄钢板埋弧焊设备。

以上两条生产线的设备，主要是仿制美国‘Ameron’公司的工艺。致于美国的‘Price Brather’公司的工艺，采用平板直缝焊接卷筒设备，管芯成型、缠绕预应力钢丝、辊射喷浆等均采用卧式设备，承插口环成型采用了高频对接焊设备。

预应力钢筒混凝土管（‘Ameron’公司埋置式制管）的工艺流程如下：(图片不可显示)

二、管件

与预应力钢筒混凝土管（PCCP）配套使用的管件，是一种厚壁钢管和混凝土的复合管材。其基本结构型式是：带钢制承插口或其它特殊接口的钢件，内外衬敷焊接钢丝网，而后内外涂覆砂浆。管道接口采用橡胶圈密封或法兰等其他相应的接合方式。

配件的设计和生产目前还没有国家标准，其设计一般是依据AWWA M9《混凝土管手册》；产品的生产、检验一般是依据《压力钢管制造安装及验收规范》及《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》。

目前，PCCP管件已经实现了从类型到口径的全系列设计、生产，并成功应用于国内大型、重点工程项目，如深圳岭澳核电站、山西万家寨引黄工程等工程。与PCCP配套的管件，接口形式与标准管、其它类型管道或阀门等可以全部对应，但是它也是PCCP管道管线中最薄弱、故障率最高的部位，其质量直接制约管线的服务能力。因此，必须重视PCCP管件的制造和安装质量。管件制造的每项工序，均应有质量控制要求与检验手段；承揷口应校调圆度；DN≥600mm的承揷口在组装前应设米字撑。

(1)异形管

异形管如短管、半(全)斜口管、开孔直径较小的开孔管等。它亦是釆用标准预应力钢筒混凝土管相同的生产工艺制成的非标准直管。

(2)管配件