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中国PCCP发展示状和存在的问题及对策(下篇)

编者按

编者按


文章凭据孟晋忠先生2023年7月25日在中国水利学会组织的“PCCP管线安全提升学术沙龙”上所作主题汇报整顿,经作者自己2024年8月审核并部门批改定稿,作者赞成在本号上颁发以供技术互换之用。

全文共分四部门,分三篇登载:

上篇:一、中国PCCP发展示状;

中篇:二、PCCP发展中存在的问题;

下篇:三、针对存在问题的对策;四、PCCP工程常见问题及处置。

欢迎读者阅读。

作者简介

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孟晋忠,男,汉族,中共党员,教授级高级工程师。退休前一向在山西省水利水电勘测设计钻研院从事工程设计工作,先后任设计组长、水工专业掌管人、设计室主任、院副总工程师、副院长等。拥有国度注册土木工程师和注册监理工程师执业资格,全国钢尺度化技术委员会铸铁管分技术委员会委员。2004年受聘南水北调中线PCCP输水工程征询专家和国务院南水北调评标委员会专家。近30年重要从事供水管路工程设计和征询工作,曾主持了山西省万家寨引黄、昭通市西江引水、山西省辛安泉供水改扩建等10余项大中型引调水工程的设计工作;主持了南水北调中线京石段应急供水、辽宁大伙房二期、河北省南水北调配套、淮水北调等20余项PCCP供水管路工程的技术征询工作;裆轿魇∮帕脊こ躺杓埔坏冉2项;水利部优良工程设计铜质奖1项;山西省科技进取一等奖、三等奖各1项。山西省百佳勘测设计工程师,2009年和2019年别离获中国混凝土与水泥制品协会“PCCP行业发展20周年特殊贡献奖”和 “PCCP产业发展30周年平生贡献奖”荣誉称号。

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中国PCCP发展示状、存在的问题及对策

(本期阅读功夫约莫14分钟)

三、针对存在问题的对策

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重要从几方面着手:充分阐扬行业协会作用,加强PCCP质量监管;严格节造PCCP质量;PCCP敷设与质量节造;管路系统水压试验。

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充分阐扬行业协会作用,加强PCCP质量监管

1


PCCP造管企业应共同守护其行业的发展和产品质量,建议中国混凝土与水泥制品协会PCCP质量创新工作委员会每年对参与PCCP质量创新工作委员会的造管企业进行质量查抄、评定,定期向全社会颁布质量排名靠前几名的企业。让出产质量差甚至出产不合格PCCP的企业无市场。

2


要求造管企业做到重要出产工序和设备的数字化节造,最好是全过程数控,每节PCCP均植入RFID芯片。

3


建议PCCP质量创新工作委员会对造管企业设立肯定门槛,划定最低要求重要技术人员数量、造管设备、检测设备、试验设备等。

4


不定期对PCCP质量创新工作委员会成员的产品进行质量抽检。



2

严格节造PCCP质量

1

从重要原资料质量节造抓起

(a)粗、细骨料:该把稳碱活性和化学成分,罗致某工程细骨料氯离子含量超标的教训。

(b)钢材:严格节造高强钢丝质量(主题原资料),除必须满足GB/T 5223 “压力管路用冷拉钢丝”划定指标表,严格节造旋转试验和钢丝氢脆敏感性应力侵蚀试验。从源头轧钢厂盘条化学成分、物理机能节造做起;严格节造拔丝速度和温度。

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旋转试验合格的钢丝

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旋转试验不合格的钢丝

承插口型钢:除钢材物理化学机能指标表,要把稳承插口型钢(出格是插口受模具损耗影响)的尺寸,影响接口密封。

配件用厚钢板:应选取C、D级,预防使用A、B 级钢。

2

加强造管质量节造

(a)钢筒造作

  通常有两种工艺:螺旋焊、拼缝焊。

拼缝焊优弊端:

利益:出产速度快,统一条出产线可同时出产多种管径。

弊端:占用场地大,必要人员多,焊补缀焊多,出产出的钢筒刚度相对幼,规整度差。

螺旋焊优弊端:

利益:出产出的钢筒刚度相对大、较规整,焊缝质量不变、占用场地幼,必要人员少。

弊端:出产速度慢,统一条出产线对分歧直径适应性差(需更换芯模)。

钢筒车间水压试验后钢筒

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(b)缠丝

缠丝过程监理当该把稳的问题:     

◆管芯混凝土要达到缠丝前“合同划定的最低强度”;

◆缠丝初始压应力≤缠丝时混凝土抗压强度的55%;

◆管芯表表平坦度;

◆缠丝时喷涂水泥净浆;

◆管芯两端部钢丝锚固;

◆钢丝应力不变,应力颠簸值≤±5%;

◆丝距(均匀性);

◆多层缠丝、辊射,建议尽量削减或不用多层缠丝。

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不合格的缠丝

(c)水泥砂护浆保层

水泥砂浆;げ阌美幢;CCP的主题部门——高强钢丝,其质量极度沉要,有好多工程中的PCCP使用的原资料质量、造作工艺和质量都没问题,但就是水泥砂浆;げ忝蛔龊,好比存在“空鼓、裂缝、分层及剥落”等问题之一或这些问题都存在,都有可能导致断丝,随着断丝数量的增长,就有产生爆管的风险。

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造作PCCP水泥砂浆;げ

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管表壁;げ憧展


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某工程PCCP处于侵蚀性环境运行7年后

做好水泥砂浆;げ阌Ω冒盐鹊奈侍猓

◆砂的质量(严格过筛,不允许含有幼砾石,其风险性有三方面);

◆水泥砂浆配比;

◆;げ愎跎浠埽ǜ咚俟跎洹⒕炔槐洹⒓哟蠊跎渎种本叮;

◆喷涂水泥净浆工艺(把稳辊射时同时向管芯喷涂一层水泥净浆);

◆;げ愎跎浠肪澄露取⒀,质量检验:

强度:(取样步骤:随现实管子取样或模拟管取样);

吸水率:(从统一班拌造的砂浆中至少抽取三个样品,其吸水率均匀值不应大于9%,单个样品不大于10%, 节造在7% 左近最好。)

砂浆安谧性:(用锤子敲击查抄空鼓,粉碎后的砂浆块状)

◆辊射后的水泥砂浆;げ闾烊谎せ蛟谘ふ帜谘。

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3

PCCP敷设与质量节造

管路敷设及质量节造,涉及沟槽开挖、管路装置、沟槽回填、水压试验等诸多内容。

1

沟槽开挖

正确理解开弧法与填弧法:

国内有些技术人员对开弧法的概想存在误区,以为在原状土体上开出弧状沟槽就是开弧法。现实上是不正确的。真正开弧法有好多利益,但大部门工程不具备开弧法的前提,所以,通常选取填弧法施工。

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开弧法施工示意图

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开弧法装置PCCP

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开弧法装置PCCP

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填弧法装置PCCP

两种型式的区别和优弊端:

一样点:都是开挖同样的沟槽。

分歧点:

开弧法是在沟槽120°角高度领域内先回填、压实(方便大型设备行走,保障压内容量),而后再开弧、装置管路,再按压实尺度分层回填以上部门。

填弧法是先在沟槽内铺设一层厚度不幼于0.3m疏松垫层,宽度为管路表径的2/3,而后装置管路,回填中心角120°管基垫层,再按压实尺度分层回填以上部门。

2

管路装置

管路装置凭据口径大幼、承包人纯熟水正常用几种步骤:用吊装设备直接顶进、专用设备辅助顶进、用牵引设备内拉或表拉。大口径管路装置多选取内拉法和专用设备辅助顶进。

要尽量使装置接缝宽度均匀,以削减累积长度误差。

对于高工压大口径管路,管芯厚度通常偏大,导致承插口端部刚度偏大,装置设备不相宜容易败坏插口管芯混凝土。

对于僵硬地基设计无砂砾或碎石垫层情况,管路装置时难题,后期会使PCCP产生裂缝。

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有经验的管路敷设




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不足经验的管路敷设

重要问题:左右弯曲对使用影响不大,关键问题是高低升沉,扭转了管线的纵坡,从而扭转了排气阀设置的合理性,问题严沉。

3

管路接头借转

PCCP管线转弯通常选取配件或尺度PCCP接头借转方式来实现:

利用配件,能够实现肆意角度的转角。

利用异型管中的斜口管、半斜口管能够实现4°和2°的转角(但目前国内设备不具备出产斜口管、半斜口管能力)。

对于较幼角度转折,能够利用尺度PCCP接头借转实现。但应试虑预留足够的接头变形余度,不能全数利用。好比说,PCCP最大允许转角度数为1.0°,但最大借转角也不宜大于0.6°或者0.5°。留出地基不均匀沉陷变形或产生地震时接头变形。

4

PCCP水泥砂浆;げ惆芑档慕ǜ

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规范吊装-带;さ踝吧

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装置承包人用裸钢丝绳吊装败坏PCCP表表环氧煤沥青涂层



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不规范吊装

装置承包人在PCCP运输和装置过程败坏水泥砂浆;げ愕慕ǜ,最好在招标文件中划定由造管承包人建补。若是合同划定由装置承包人实现,应该划定按造管承包人的作业领导书进行建补,不然建复不规范会留下安全隐患,影响管路寿命。

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某工程装置承包人建补后的PCCP事俘

5

沟槽回填

a、回填压实尺度

针对分歧回填资料划定压实指标,如压实度和相对密度,前者针对黏性土,后者针对无黏性土(砂砾石或砂),在多项工程中混合。

b、管基垫层

影响装置、管路结构受力。     

c、分层回填及压实

现场监理和承包人肯定要凭据合同技术条款划定,严格分层回填,出格是管基垫层区,自身回填压实难度大,但只管压实难度大,就越要严格要求。

靠近管周回填料粒径要求(出格有表防腐涂层的管材)。

管路两侧对称回填,预防挤偏管路。

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规范的PCCP管沟回填

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不规范的PCCP管沟回填



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不规范的PCCP沟槽回填

4

管路系统水压试验

1

试验主张


a、检验管材接受内能力;

b、检验装置实现的管路承插口接头在接受试验压力下是否合格;管路焊接接口是否合格;设备接口是否漏水等;

c、检验止推设计及施工质量。


2

试验遵循的尺度


a、《给水排水管路工程施工及验收规范》GB 50268

b、《预应力钢筒混凝土管路技术规范》SL 702

c、《水电水利工程压力钢管造作装置及验收规范》GB 50766


3

管路水压试验分段


按GB 50268   9.1.9划定:“管路的试验长度除本规范划定和设计还有要求表,压力管路水压试验的管段长度不宜大于1.0km;无压力管路的关水试验,前提允许时可一次试验不超过5个陆续井段;对于无法分段试验的管路,应由工程有关方面凭据工程具体情况确定。”

这个划定不切合现实。

大部门工程都不执行或者说没法执行;

有些工程在招标阶段盲目地、枯燥教条地执行GB 50268,给后期带来好多麻烦。


建议结合管路管线地形、压力、水源等前提确定,招标文件肯定载明“由设计确定” 。

那么,设计若何确定呢?

a)应结合地形前提;

b)应结合管材及工压;

c)应结合管路工程止推系统设计;

d)应结合水压试验选取的堵头前提、是否利用检建阀、是否已在管线系统中装置了水压试验管;

e)应结合水压试验水源前提;


   综合分析了以上各类前提后合理地进行。

4

合格尺度


《给水排水管路工程施工及验收规范》GB   50268划定,水压试验合格尺度分为:允许压力降值和允许渗漏量值。GB 50268是在市政给排水尺度基础上形成的,不合用此刻的PCCP接口型式。


GB 50268第9章管路职能性试验:

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允许渗漏量值法及存在的问题:


a、以为每个接口沿管径均匀渗漏,渗漏量与管径有关。

b、以为每个接口沿管径均匀渗漏,且渗漏量与接口数量成正比,与试验段长度成正比。


早年面我们对SP、PCCP等各类管材材质、接口型式等分析能够看出:以上这两条假定或者说前提前提都不正确,导致推算出允许渗漏量偏大。

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四、PCCP工程常见问题及处置

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PCCP工程常见问题:接头漏水;阀件法兰接口漏水;止推产生位移导致接口拉开;PCCP接头装置不合格漏水;一条管线中含有两种以上管材若何进行水压试验;易产生接头漏水或管路结构粉碎的情况;弯管接头与镇墩(或止推墩)浇筑;排气阀设计或装置不到位的情况处置;管路埋深;装置过程漂管;已装实现后的管路接头后期打压不合格问题。

1

接头漏水

南水北调某配套工程PCCP接口漏水(地基变形、试验压力偏大导致)

2

阀件法兰接口漏水

有些工程产生蝶阀与伸缩节法兰接口严沉漏水,漏水原因大部门为装置问题,少数为法兰盘强度、刚度不满足。对于装置问题可放松全数螺栓,沉新均匀紧固;法兰盘强度、刚度不满足属于设计或造作缺点。但下图中某工程接头漏水的处置方式不成取。

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某工程接头漏水的不成取处置方式

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止推产生位移导致接口拉开

1)某输水管路工程试压过程中上凸弯头脱落;

2)某PCCP输水工程止推墩产生较大位移,导致接口漏水;属于工程缺点,应针对性地进行处置。

4

PCCP接头装置不合格漏水

国内PCCP接头水压试验不合格的事俘好多,如,某工程幼口径PCCP输水工程,其中一个接口两路胶圈装置均不到位,已出现严沉漏水景象。但管路整体水压试验时,按允许渗漏量尺度判定合格,按允许压力降尺度判定不合格。

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一条管线中含有两种以上管材若何进行水压试验

按GB 50268中9.1.8 划定执行。

1)穿河段;

2)穿铁路、高档级公路;

3)水平定向钻、顶管或沉管。

GB 50268 9.1.8管路选取两种(或两种以上)管材时,宜按分歧管材别离进行试验;不具备别离试验的前提必须组合试验,且设计无具体要求时,应选取分歧管材的管段中试验节造最严的尺度进行试验。

建议分分歧情况进行执行,如沉管、水平定向钻拖管和顶套管内穿管,应在执行前进行水压试验。

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易产生接头漏水或管路结构粉碎的情况

1)软硬岩变动处;应做好过渡段设计与施工。

2)岩基敷设管路且未设垫层或垫层设置不合

理。

3)管基、管侧回填质量差。

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弯管接头与镇墩(或止推墩)浇筑

某工程镇墩浇筑未按设计图纸浇筑,导致后期管路出事。

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不正确的镇墩浇筑

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排气阀设计或装置不到位的情况处置

排气阀设置事关工程安全运行,发现后应实时增设。

9

管路埋深

某工程管线穿过一片麦田,由于丈量谬误将管线整体抬高50cm,导致管路埋深由原设计的2.0m削减到1.5m,思考已经满足了冻土深度,故业主为了施工进度,决定就按1.5m埋深装置。建成后对工程安全运行没影响,但农夫每年都找治理单元的麻烦。所以,原设计2.0m是有路理的。

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装置过程漂管

高地下水区域或雨季常产生。

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雨季或高地下水区漂管

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装置实现后的管路接头后期打压不合格问题

国内有多项工程产生过管路接头后期打压不合格问题,原因也是多方面的,处置措施应针对现实情况进行区别对待。

总之,设计、造作、装置、回填都把好质量关,相信PCCP行业在我国会越发健康地发展。

起源:PCCP质量创新工作委员会(公家号)

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