PCCP管道生產工藝及質量控制要點

趙孟偉

（河南省豫東水利工程管理局，河南 開封 475004）

1 PCCP的發展及應用

1.1 國內發展

PCCP被大量應用于中國市政、電力、水利等領域，有高壓給水管道工程、長距離引水工程、高覆土引水工程、城市給水管網改造工程等。

1.2 引江濟淮工程（河南段）的應用

引江濟淮工程初設批復總投資73.78 億元，PPP 模式下76.50 億元。河南段輸水線路總長度為195.14 km（初設），其中新建輸水管道（PCCP）131.42 km，其（建安）投資約31.60 億元，占批復總投資的42.80%，管徑規格分別是2.20、3.00、3.20 m，管頂覆土最大為14～19 m，PCCP 管道長度占輸水線路總長度的67.35%，穿越河道、公路、鐵路約150處。

2 PCCP管道生產工藝流程

主要包括：鋼圈加工、鋼筒制作、管芯混凝土澆筑、纏繞預應力鋼絲、輻射砂漿保護層、管道防腐處理、成品堆放等。見圖1。

圖1 PCCP主要生產工藝流程圖

2.1 鋼圈加工

生產工序為：將質檢合格的鋼板下料剪切、卷環焊接、打磨焊縫、把承口鋼圈壓邊成型、承插口鋼圈脹圓到設計尺寸、檢驗尺寸。經檢驗承、插口鋼圈為同心圓，達到設計精度即為合格。

2.2 鋼筒制作

將鋼板帶用軋機扎成長條；焊接扎下來的板帶；在管道承口內側、插口外側和橡膠圈接觸部位設承口、插口鋼圈；將加工好的承、插口鋼圈焊接在鋼筒上，一端焊接插口異形鋼圈，另一端焊接承口異形鋼圈，注意朝向；鋼筒制作完工后必須進行水壓試驗，經檢驗焊點無滲漏后方可進行下道工序。

2.3 管芯混凝土澆筑

將帶有插口鋼圈和承口鋼圈的鋼筒吊入管芯澆筑內外模中并準確定位校核，按照配料單拌和混凝土，將混凝土沿鋼模內外壁澆入，使鋼筒鑲嵌在混凝土中，同時開動振動器，振搗混凝土。密實的管芯成形后按照規范要求對管芯進行蒸汽養護。混凝土強度達到設計強度的70%，才可進入纏絲工序。

2.4 纏繞絲預應力鋼絲

將養護完畢的管芯吊出蒸汽養護室，立于預應力纏絲臺上；隨著臺座旋轉帶動管芯旋轉，以設定的螺距和預應力使高強鋼絲纏繞在管芯上，纏絲應力波動控制在標準要求以內，注意纏絲過程同時噴水泥砂漿。

2.5 輥射砂漿保護層

管芯鋼絲表面按標準配比水灰比先噴涂一層水泥凈漿，然后用高速輥射機輥射水泥砂漿保護層，確保砂漿保護層凈厚度達到設計要求，經專人檢測合格后，結束噴漿，并進行第二次養護。

2.6 管道防腐處理

管子加工后向管外壁噴瀝青一道，然后再進行起吊，管子邊轉變噴，與噴水泥漿做法相似；另外，將承、插口鋼圈表面的水泥砂漿清除后，刷防銹漆兩道。

2.7 成品堆放

PCCP管成品堆放時，管材下應放置如土袋、沙袋、枕木等緩沖材料或者修建小土坎；堆放場地應堅實、平整、有排水條件、無硬物或尖銳物，嚴格禁止雙層疊放。

3 PCCP優點

3.1 承受較高的內壓和外壓

PCCP 管身采用鋼材制成的鋼筒和鋼制承插口，接頭處采用橡膠密封圈，確保了管體和接頭處的抗滲性，所以管材具備承受較高的內水壓力的能力；另外通過高強鋼絲纏繞管身的方式對PCCP 管體施加預應力，當管體承受內壓和外荷載時，PCCP所受到的張力正好被施加的預壓應力所抵消，使得PCCP能承受較高的內壓及外壓。

3.2 通水能力強

PCCP 管身及其接頭的內表面光滑，糙率n 小、流水阻力小；表面不結垢，不形成瘤節，所以其通水能力強。

3.3 密封性和抗滲性強

PCCP 依靠其特殊的復合結構和特有的接頭形式，不但靠鋼筒抗滲，而且利用橡膠圈受壓反彈后密封接頭，經加壓設備水壓力試驗等檢查后，要求達到管身不會出現滲水，接頭不會出現漏水現象。

3.4 良好的耐腐蝕性和耐久性

PCCP 的鋼筒被密實的混凝土包裹，高強預應力鋼絲被水泥砂漿保護層所包裹，承插口都經過防腐技術處理過，且安裝后其外露部位又采用砂漿灌注封口，所以PCCP管具有良好的耐腐蝕性和耐久性，使用壽命可達50年以上。

4 質量問題及缺陷的表現形式

主要為鋼筒變形、失圓、凹陷；管芯內表面凹坑、蜂窩、麻面；管芯混凝土內外壁分層、剝落、塌落、裂縫、管芯混凝土蜂窩、麻面；纏絲接頭絞繞、搭接、翹起；砂漿保護層、裂縫、空鼓、掉塊；承插口破損、銹跡；涂層龜裂、皺皮等現象。

PCCP的質量控制關鍵在于原材料的質量控制和生產過程的質量控制，尤其是關鍵原材料和關鍵生產工序的質量控制。

5 PCCP的質量控制

5.1 關鍵原材料的質量控制

PCCP生產原材料包括：高強鋼絲、接頭綁扎鋼絲、焊絲、焊條、錨固塊、水泥、水、粗骨料、細骨料（砂）、外加劑、薄鋼板、插口型鋼、承口條鋼、防腐材料、橡膠圈等，要把控好材料生產商的選擇，嚴控原材料的使用，針對材料的檢查、抽樣等工作的關鍵環節，要做到準確、無誤、不漏項、不漏檢，禁止檢驗不合格原材料進入產品生產環節。

5.1.1 鋼絲、薄鋼板

預應力鋼絲應用冷拉鋼絲，力學性能應符合GB/T5223 的規定；最大抗拉強度≤1 670 MPa，直徑≥5 mm，重點檢驗抗拉、氫脆敏感性、松弛指標是否滿足要求；薄鋼板厚度≥1.50 mm，其屈服強度不低于215 MPa、抗拉強度設計值不低于310 MPa。

5.1.2 水泥

制管用水泥應采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥等，水泥性能應符合GB175，GB/T19685-2017 規定。水泥中鋁酸三鈣（C3A）含量一般控制≤8%，同時要重點關注水泥中的堿含量。

5.1.3 砂石料

管芯混凝土宜用人工砂或天然中粗砂，其含泥量≤2%，保護層水泥砂漿宜采用天然細砂，其含泥量≤1%；管芯混凝土所用粗石料，應為卵石或人工碎石，其最大粒徑≤31.50 mm，且不得大于混凝土層厚度的2/5。

5.2 關鍵生產工序的質量控制

5.2.1 鋼圈、鋼板加工

承、插口接頭鋼環的對接焊縫應保證打磨的光滑并與附近表面取平，焊縫表面不得出現夾渣、氣孔、裂紋等缺陷。承、插口鋼圈的尺寸、斷面形狀應符合設計規范要求，表面要保持光滑，且無麻面、毛刺和重皮，鋼圈外露的部分必須涂刷防銹漆或采用其他防銹手段加以保護。

鋼板帶切割應由專人持證操作，切割縫一般應控制在1.50～2.00 mm，切割完成后存在的毛刺、溶渣等采用砂輪打磨清理，并嚴格按照設計要求完成焊縫坡口處理。

5.2.2 管芯混凝土制造

管芯混凝土制造過程中應主要控制水泥溫度、混凝土澆筑溫度、配合比設計、混凝土坍落度、混凝土養護等，采取養護措施，重點關注外界環境溫度和管芯混凝土溫度，避免溫差過大引起管芯開裂。

5.2.3 砂漿保護層制造

制作時所使用的的水泥應與管芯混凝土水泥同一品種，保護層砂漿含水量應控制在8%～9%比較適宜。

6 總結

PCCP 制作工藝、生產流程、PCCP 優點的介紹與說明，枚舉出PCCP 質量及缺陷問題常見表現形式，要保障質量需重點關注鋼絲、薄鋼板、水泥、砂石料等原材料質量；對鋼圈、鋼板加工、管芯混凝土、砂漿保護層生產工序要嚴格按照國家規范、設計要求、生產工藝、工序要求生產，影響質量的關鍵就是在于關鍵原材料的質量控制和關鍵工序的質量控制。