一種創(chuàng)新的PCCP管搶修快速節(jié)的應(yīng)用與探討

孫亞興 程利剛

摘 要：文章針對常規(guī)管材的搶修施工工藝及配件對于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）難以適用的問題，以PCCP管道為研究對象，設(shè)計出與之相適應(yīng)的臨時快速搶修節(jié)，并進行現(xiàn)場壓力試驗。并從管道搶修有效性、搶修時間等指標(biāo)對其進行考核，驗證了創(chuàng)新的PCCP管道搶修快速節(jié)具有良好的工程適用性。

關(guān)鍵詞：PCCP管；搶修快速節(jié)；壓力試驗

中圖分類號：TU991 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0034-03

Abstract： In order to solve the problem that the rush repair construction technology and fittings of conventional pipes are difficult to be applied to the prestressed steel cylinder concrete pipe （PCCP）， this paper takes the PCCP pipe as the research subject， designs a temporary quick repair joint suitable for it， and carries out the pressure test on the spot. From the pipeline repair effectiveness， repair time and other indicators to examine， this study verifies that the innovation of the PCCP pipeline repair rapid section has good engineering applicability.

Keywords： PCCP tube； rush repair joint； pressure test

1 概述

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道，簡稱PCCP，是一種新型的剛性管材，由于其具備了良好的抗拉性、密封性、耐腐蝕性以及可以承受高的內(nèi)壓和外部荷載PCCP管必將更廣泛地應(yīng)用于城市給水工程中[1]。但是由于此管材具有獨立的復(fù)合結(jié)構(gòu)和獨特的接頭形式，又采用橡膠圈受壓反彈密封機制[2]，且PCCP的管體是由鋼筒及鋼線纏繞混凝土噴注所形成，在運行過程中，由于地質(zhì)的變化、氣候的影響、壓力的波動及工作壽命的疲勞度，都將會在局部出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。而在搶修時由于PCCP其制作工藝所限，表面不規(guī)整，且管徑誤差較大。導(dǎo)致PCCP管道在搶修施工過程中經(jīng)常遇到搶修時間長、壓接密封不緊等問題。張廣[3]通過對大管徑的PCCP管線現(xiàn)場施工時管縫缺陷的問題，提出了外縫鎮(zhèn)墩加固、內(nèi)縫剛性連接等措施解決了工程現(xiàn)場PCCP管管縫缺陷問題；雷霆宇[4]在原水輸水鋼管帶壓快速搶修相關(guān)技術(shù)研究一文中提出搶修哈夫節(jié)可以有效節(jié)省管道的搶修時間；樊新軍[5]提出了全剖式哈夫節(jié)在供排水廠帶壓堵漏的施工中具有良好的實用性。但是針對PCCP管道的搶修快速節(jié)研究甚少，本文針對PCCP管道試制了搶修快速節(jié)，并通過現(xiàn)場壓力測試驗證其具有良好的工程適用性。

2 搶修快速節(jié)的試制

PCCP管搶修快速節(jié)是針對PCCP管道爆管后能夠及時快捷的對爆點加以緊箍，及時恢復(fù)供水作用。其主體采用不銹鋼材質(zhì)，是為排除PCCP故障臨時專用工具，其可反復(fù)多次長久使用，其特點可為安裝快速，在爆管后10小時內(nèi)就可恢復(fù)供水。主體采用D2M以下兩片合攏，D2M以上三片合攏。合攏面為雙片高壓長法蘭，內(nèi)附優(yōu)質(zhì)止水橡膠，而縱端止水部分采取內(nèi)縮增壓式，再配以內(nèi)壓圈外拉加壓形式。優(yōu)點如下：（1）其形式充分克服PCCP外徑誤差大，表面不平整的客觀形態(tài)。（2）內(nèi)壓漸縮膨脹形式可充分的借用內(nèi)在自身水壓，從而達(dá)到最佳止水效果。其次，主體外部均部附著多條加強筋未增強其主體的承壓度，雙側(cè)長法蘭采用多點支撐骨架，來增強長法蘭的拉力和密封強度。另外除主體器以外，另配有相關(guān)型號的應(yīng)力支架，來滿足主體器安裝時，更方便與準(zhǔn)確性。剖面圖如圖1所示。

在設(shè)計圖紙的參數(shù)下，初次試制了PCCP搶修快速節(jié)的模型，采用普通碳鋼材料，具體有主體鋼管？覫159×6長度300mm一段、合攏法蘭60×18mm長度300mm四塊、試驗管？覫89×5mm長度450mm一段、外擋板？覫147～內(nèi)徑95×4mm兩片、內(nèi)加壓板？覫140～內(nèi)徑95mm兩片、法蘭螺栓M14×65mm十根、加壓螺栓M8×100mm十二根、止水橡膠30×30×449mm兩條，模型如圖2。

3 現(xiàn)場壓力試驗

現(xiàn)場壓力測試以水壓從0.0MPa開始，以0.2MPa為增量逐漸增大至管道的最大壓力1.6MPa，觀察滲漏情況。在試驗過程中把橡膠密封墊緊密粘牢在密封槽內(nèi)，防止橡膠密封墊被水壓擠出密封槽。試驗一共進行了四次，其中第四次為破壞性試驗，試驗結(jié)果見表1至表4。

在合攏注水加壓試驗至0.6MPa時，雙側(cè)橡膠對接處，漏水嚴(yán)重，試驗失敗。在第一次方案的基礎(chǔ)上，提出了新結(jié)構(gòu)方案。新方案的提出，主要是針對PCCP管道存在鋼絲層、混凝土層、鋼桶層、砂漿層等多層結(jié)構(gòu)的特性，重點解決PCCP管道破裂滲水至多層，難以在破裂處一次性解決爆管的問題。新方案如下圖3所示。

第二次試驗利用第一次試驗主體管一部分，采用外緊加壓方式，注水測試在1.0MPa時漏水，試驗失敗。對兩次失敗原因進行詳細(xì)分析：第一、因為試驗品口徑過小，橡膠彎曲角度不夠，安裝時止水面貼合不到位；第二、加壓螺栓過細(xì)極易損壞，加壓過程不給力，導(dǎo)致密封不嚴(yán)密，試驗再次失敗。

第三次試驗在以上兩次失敗基礎(chǔ)上做出了相應(yīng)的調(diào)校。主體管與上幾次型號相同，試驗管做了調(diào)整，采用？覫76×4×450mm管一段，測試管縮小的同時增加了加壓螺栓的直徑，同時提升了螺栓的強度，此次采用M10×100mm35CrMo材質(zhì)，止水橡膠采用正圓制作，對接方式采用斜切面對合，在安裝過程中，除法蘭螺栓加強緊固外，加壓螺栓未作過緊加壓然后進行了注水加壓測試，壓力表使用1.6MPa壓值的力表，根據(jù)兩側(cè)是否有漏水滲水現(xiàn)象酌情緊固加壓螺栓。測試結(jié)果，水壓達(dá)到最高值后，持續(xù)加壓仍未見漏水及滲水現(xiàn)象，此次試驗成功。

在現(xiàn)場壓水試驗成功的前提下，我們考慮到PCCP管道外部防腐層體表不光滑、粗糙、不規(guī)整的特性，在試驗測試管的表面（橡膠密封接合面）制造了人為劃痕，然后再次進行測試，測試結(jié)果壓力表仍然達(dá)到了其壓力表的最大值1.6MPa后，試驗品依然沒有漏水滲水現(xiàn)象，進而符合了我們預(yù)期的要求標(biāo)準(zhǔn)，至此試驗成功。

4 結(jié)束語

（1）PCCP管道搶修快速節(jié)是一套快速高效并且可以多次反復(fù)使用的排障工具，其加壓螺栓部分，全部選用定制加強螺栓，保證在反復(fù)使用過程中不易損壞。

（2）現(xiàn)場加壓試驗中通過三次試驗改進得到適用于PCCP管道的搶修快速節(jié)，搶修有效性大幅度提高，節(jié)約了搶修時間，在給排水工程中可以實現(xiàn)快速通水。

（3）由于管道爆管創(chuàng)面大小的不確定性，PCCP搶修快速節(jié)主體的長度還需要設(shè)計相應(yīng)的長度和型號，以便提高現(xiàn)場的適用性。

參考文獻：

[1]張樹凱.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管發(fā)展與前景展望[J].混凝土與水泥制品，2007（2）：25-29.

[2]朱宇.PCCP管在輸水管線施工中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2006.

[3]張廣.大管徑PCCP管試水階段管縫缺陷處理[J].城市道橋與防洪，2018，04（4）：124-125.

[4]雷霆宇.原水輸水鋼管帶壓快速搶修相關(guān)技術(shù)研究[J].隧道與軌道交通，2017，05：105-107.

[5]樊新軍.帶壓堵漏技術(shù)在供排水廠的應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2006，09：33-34.