倒虹吸PCCP管道的檢測

文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，烏魯木齊 830001)

倒虹吸PCCP管道的檢測

文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局，烏魯木齊 830001)

文章以某供水工程的倒虹吸PCCP管道先后兩次對預應力鋼絲檢測的情況為例，對PCCP管道工程安全、檢測數據、檢測方法進行闡述，以期對PCCP管道工程的施工建設、安全檢測提供技術支撐。

PCCP管道；無損檢測；管道質量；完整性評價

1 工程概況

北疆供水工程3個泉倒虹吸全長10.927 km，最大工作靜水壓力1.6 MPa，最大水頭損失28.6 m，工程采用預應力鋼筒混凝土管道(PCCP)與鋼管的組合方案。

內水壓力≤1.4 MPa，采用PCCP，單線管長7 385.27 m，內徑2.8 m；1.4 MPa以上采用鋼管，單線管長3 181 m，內徑2.7 m。

表1為PCCP管材結構尺寸，表2為PCCP管材結構設計參數，圖1為PCCP管結構圖。

表1 倒虹吸PCCP管材結構尺寸

表2 倒虹吸PCCP管材結構設計參數

圖1倒虹吸PCCP管結構圖

3個泉倒虹吸PCCP管徑大，線路長，進出口水力條件復雜，內水壓力高，PCCP管的綜合指數達3.92(管徑與壓力的乘積)，制造、安裝技術復雜，PCCP管跨越第三系地層和沙漠風積砂地層，基礎變形大且不均勻，管槽開挖后有強腐蝕性淺層地下水滲出。

2 PCCP管道預應力鋼絲完整性評價的必要性

PCCP的強度取決于纏繞在管芯上的高強預應力鋼絲，鋼絲在管芯上產生均勻的壓預應力，能夠抵償由內壓和外荷載產生的拉應力。但是在施工及運行過程中，有多種原因會造成鋼絲損傷或腐蝕：①鋼絲質量差，出現氫脆現象；②制造缺陷，特別是砂漿保護層質量差；③PCCP安裝不當，砂漿保護層出現裂縫；④PCCP處于腐蝕性土壤中，氯化物、硫酸鹽及其他誘發腐蝕的化合物侵入砂漿層；⑤操作原因，包括非正常啟動閥及泵引起的瞬時壓力波。

鋼絲腐蝕到一定程度后出現斷裂，所在部位管道強度下降。如果腐蝕進一步發展，同一部位將出現更多斷絲，管道強度顯著降低，最終導致爆管[1]。PCCP爆管具有突發性、災難性，事先沒有征兆。爆管發生后，并不僅僅限于管道供水中斷，還會引起交通、環境、衛生等公共安全事故。

3 PCCP管道預應力鋼絲檢測情況

3.1 檢測方法

PCCP是一種復合管材，由于電磁波設備是在管道內部進行探測，預應力鋼絲纏繞在200 mm外的管芯混凝土上，管道鋼筒對電磁波信號有強屏蔽作用。此次檢測是將P-Wave電磁法探測設備固定在檢測推車上，將檢測推車在管道內推行，激勵探頭在管內某一側感應產生變化的磁場，該磁場沿管道圓周傳播后到達另一側的接收探頭，在接收探頭中感應產生電壓，在此傳播路徑上如果鋼絲出現斷裂，接收信號的振幅及相位就會發生變化，由此確定斷絲部位并估計斷絲數量。PCCP預應力鋼絲完整性探測示意圖見圖3。

圖2 PCCP預應力鋼絲完整性探測

3.2 第一次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的檢測。此次檢測是國內首次引進新技術針對PCCP鋼絲斷裂進行探測，填補了目前國內還沒有專門針對PCCP預應力鋼絲探測的技術空白，對PCCP爆管預警方面發揮了重要作用。本次1#、2#管線共計探測了2 400節PCCP管，累計長度14 384 m。共計發現18處斷絲(1#管線6處、2#管線12處)，占全部探測管道的0.75%，其余99.25%的管道未發現明顯的斷絲信號。在出現斷絲的18節管道中，13節管道斷絲數量在1～5根，5節管道斷絲數量在6～10根，斷絲數量均不超過10根，且同一節管均只有1處斷絲，程度較輕。

3.3 第二次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的第二次檢測。本次3個泉倒虹吸所檢測的2 400節管道中，23節管道發現斷絲。

3.4 兩次檢測對比

在第一次檢測出現斷絲的18節管道中：10節管道斷絲數量未變化；3 節管道斷絲數量略有增加，但斷絲數量的增加均未超過5根，3節管道斷絲數量略有減少；2 節管道經分析認為沒有斷絲，信號異常是由噪音、結構物等其他因素引起。第二次檢測新發現7節管道斷絲，6 節管道斷絲數量為1～5 根；1節管道斷絲數量為15～20根。

通過兩次PCCP管道檢測數據分析對比：兩次檢測數據基本相符，倒虹吸PCCP僅有少量管道(23節)出現斷絲，約占所有檢測管道數量的1%。管道于2005年投入使用至今已有7 a，現狀表明管道施工質量較好，今后一段時間內也能良好地運行。

4 結 語

由于PCCP預應力鋼絲斷裂是一個循序漸進的發展過程，可以通過采用電磁波技術定期對管道進行安全檢測，當斷絲接近了25根時發出預警，即刻采取有效的處理措施：①提前定做管道和擇機更換管道；②在斷絲處采取外抱箍辦法加固PCCP管道；③對PCCP進行原型管道斷絲試驗，獲取從1根斷絲發展到爆管整個過程的試驗數據，為建立PCCP安全運行預警數據庫提供第一手資料。

[1]任江龍，王朝暉.三個泉倒虹吸PCCP管道工程試驗段施工研究[J].科技資訊，2007(11)：245-246.

1007-7596(2014)12-0135-02

2014-07-19

文勇(1978-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師。

TV672.5

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