PCCP管道生產中的纏絲工序分析

杜 鵬 王 建（山東電力管道工程公司，山東 泰安 271222）

PCCP管道生產中的纏絲工序分析

杜 鵬 王 建（山東電力管道工程公司，山東 泰安 271222）

本文在研究的過程中結合了具體的實際工程，對PCCP管道的施工工序進行了簡單的介紹。在論述的過程中分別從技術要求以及質量驗收標準等多個層次對纏絲工作進行了較為詳細的論述，并指出在進行工作的過程中應當注意的問題，并建立了一個PCCP壽命預測模型，希望能夠在最大限度上提供PCCP的管道的運行安全。

PCCP管道；纏絲工序；壽命預測模型；

1 工程概括

該工程全線總長超過了1500km，輸送水源的主要干線位于北京房山區惠南莊，從該處的出水管，終點至大寧水庫副壩下新建的大寧調壓池。輸水主要線路的管道采用的是PCCP型壓力管道，內徑達到了4.0m，呈雙排布置。主干線管道的整體長度接近于57.15km。其中包括明挖溝槽鋪設管道、洞內穿管以及暗挖頂管段。采用暗挖頂管段這種方式主要是因為在管線沿線存在比較重要的交通公路以及鐵路，大范圍的開挖可能會對其使用造成一定的威脅，采取這種方式進行鋪設的管道長度為531m。而洞內穿管段為隧洞段，總長約為1.58km，其余管道鋪設方法則為明挖段。

該項工程屬于我國南水北調工程中十分重要的一個主干線，其能夠有效的解決我國北方多年來面對的水資源短缺的問題，因此必須采取積極有效的措施保證其使用性能符合要求。在前期材料選擇方面，為了能夠滿足質量要求選取了PCCP管道，管道直徑為4m，工作壓力根據實際情況確定為兩個即0.6MPa以及0.8MPa。同時在確定管壁厚度的過程中也進行了十分精確的計算，最終根據工作環境的不同確定了三種厚度即300mm、350mm以及380mm，單層纏絲的保護層厚度達到了27mm，雙層纏絲的保護層厚度達到了41mm，材料總重達到了66t左右。

2 施工工序

2.1 鋼絲進場

在鋼絲正式進場的過程中，相關的材料供應商必須向有關單位提供該批鋼絲的物理強度參數例如其抗拉、斷裂等等，同時還應當提供該批鋼材的化學成分報告以及鋼絲在拉拔的過程中表面的溫度報告。上述所有的指標都要符合我國相關規范例如GB/T5223的規定。

2.2 鋼絲的檢驗

首先就是對預應力鋼絲的外觀進行有效的檢測。對于剛剛進廠的鋼絲首先要做的就是對其外觀進行檢測，例如整體的外包裝是否符合規范要求，同時還要觀察鋼絲表面是否存在生銹或者斷裂的情況。

其次就是對該批鋼絲進行抽樣檢測。通常情況在對鋼絲的氫脆性靈敏度性能進行完實驗之后，還應當按照有關標準從每五盤鋼絲中抽取一盤，對其相關的物理性能進行力學實驗。

如果鋼絲被使用在管芯，那么其力學性能應當滿足相關規范所規定的預應力混凝土管用冷拔鋼絲的有關標準。同時其抗拉強度應當小于ASTM A648標準中的Ⅲ類鋼絲。同時還要對鋼絲的直徑進行有效的選擇，一般來說應當將其控制在5mm~8mm之間。而鋼絲在拔制的過程中，表面的溫度不應當超過182℃。

2.3 纏絲工序

2.3.1 技術要求

通常情況下，在制作纏繞幻想預應力鋼絲的過程中普遍使用的方法就是機械法，在制作完畢之后由相關的技術人員對其力學性能、直徑以及外觀質量進行有效的檢驗，只有在其符合規范要求之后才能進行使用。以下則是相關標準。

首先在預應力鋼絲的外觀方面，鋼絲不應當有裂紋或者油漬，表面不應當存在十分明顯的凹坑，也不得存在十分明顯的拉痕或者機械損傷。同時對所纏管芯也存在要求，其在經過模具加工并冷卻到常溫的過程中，只有到混凝土的抗壓強度超過設計強度50%以上時方可進行纏絲工序。對于混凝土管芯的外表面有一定的質量要求，當其表面出現深度超過5mm，或者錯位缺陷達到16mm以上時，必須在進行纏絲之前進行適當的修補。管芯經過技術人員檢測合格之后，應當做好相應的標識工作。盤間的鋼絲接頭使用綁扎機進行搭接綁扎，連接處的強度不應當低于母材的最小極限抗拉強度。在進行纏絲的過程中，表面溫度應當大于2℃，在纏絲的過程中要使用水泥凈漿噴涂在管芯的外表面上。纏繞鋼絲的間距應當盡量的保持平均，沿著長度方向的600mm范圍之內，鋼絲纏繞的圈數要適當的大于設計圈數。

在進行雙層纏絲的過程中，第一層鋼絲要使用水泥砂漿覆蓋并進行養護，覆蓋層的厚度要小于鋼絲直徑。第二層鋼絲在纏繞的過程中水泥強度要大于50%的砂漿保護層設計強度。

2.3.2 質量驗收標準

纏絲的過程中必須由相關技術人員對纏絲的強度進行有效的校對，并將檢測結果備案。纏絲的間距應當控制均勻，沿著管道的長度方向所纏繞的方向應當大于設計圈數。最后還要對鋼絲的外觀質量進行檢查，不得有裂紋或者油漬，也不得出現機械損傷等情況。

2.3.3 纏絲中應注意的事項

要有效的利用好陰極保護鋼帶的重要作用，在將薄鋼帶焊接按章完畢之后應當短時間內進行纏絲工作，以免長時間暴露在外部環境下出現銹蝕的情況。如果由于客觀原因未及時進行纏絲，那么在正式纏絲之前要進行除銹的工作，確保兩者之間能夠良好的接觸在一起。

纏絲與噴漿兩個工序之間應當進行有效的銜接，當鋼絲纏繞在管芯之后，保護層厚度的高低將起到十分關鍵的作用。其自身的密集性、抗滲性以及強度和鋼絲的抗腐蝕能力都有著十分大的影響。在纏絲工序完成之后，應當對其進行必要的保護，不應當長時間的將其暴露于空氣之中，要控制在48h之內。同時還應當在短時間內進行輥射操作，從而防止鋼絲受到水分以及氯離子的影響。

混凝土的堿集料反應。混凝土堿和集料中的堿活性礦物成分會在混凝土凝固之后緩慢的發生化學反應，逐漸的生成膠凝物質，之后還會不斷的吸收空氣中的水蒸氣而逐漸膨脹，導致混凝土由內而外的出現裂縫，這對于管道的整體質量將會產生十分大的危害。對于本案例中的工程來說，為了防止這種情況的發生，特意從河北省選擇了適當的材料。同時還在拌和的過程中摻入了摻合料，有效的降低混凝土孔縫溶液中的堿離子濃度，從而對堿集料的反應起到良好的抑制作用。

最后就是經過纏絲之后管芯的運輸問題，從操作臺向儲運地或者工地進行吊運的過程中，應當采取有效的措施防止管芯不會受到橫向力的作用，防止鋼絲內部產生集中力，導致其遭受到不良的損傷。

預應力鋼絲在生產的過程中要盡量避免過高的抽拉速度，同時也要避免較高的溫度或者過高的抗拉強度，應對其進行氫脆化靈敏度試驗，保證其質量符合要求。要控制水泥、外加劑含堿量和活性集料的含量，并定期進行檢測，有效的避免堿集料反應。但是對于從同一地區采集到的集料，必須進行高度的關注，防止出現堿集料反應。保護層是保障PCCP管耐久性符合要求的關鍵性因素，為了滿足耐久性符合要求，可以采取以下三種措施即摻加混合料、施加涂料保護或者采取陰極保護。相關的研究人員要加大對電化學再生技術的研究工作，并建立有效的PCCP壽命預測模型，通過多種多樣的手段保證PCCP管材的質量能夠符合要求。

3 結 語

目前在我國范圍內，絕大多數的引水工程所使用的管道材料都是PCCP管道，而本案例中直徑達到4m的PCCP管道在我國還實屬首例，因此在生產以及施工的過程中會面臨比較多的問題。同時，本案例中所使用的直徑為7mm的預應力鋼絲在我國也是第一次使用，在其制造的過程中也會存在問題。PCCP管道有著十分多的優點，很多研究學者都認為這種管道的使用壽命將會超過75年，而且其在制造的過程中也并不會受到工藝過多的影響。

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Analysis of winding process in PCCP pipe production

In the course of the study combining the specific practical engineering,the construction process of PCCP pipe is briefly introduced.In the process of discussing respectively from multiple levels of technical requirements and quality acceptance standard of wrapping work are discussed in detail,and points out that should be paid attention to in the course of the work in question,and to establish a prediction model of a PCCP life,hope to be able to provide the safe operation of PCCP pipeline in the maximum.

PCCP pipeline;winding process;life prediction model

TU528.79 TV672

B

1003-8965(2017)05-0090-02