输水管材PCCP

新型输水管材PCCP（预应力钢筒混凝土管）水利部山西水利水电勘测设计研究院辛拯管材选择是输水工程设计中的重要内容。PCCP（预应力钢筒混凝土管）作为一种新型的输水管材，具有适用范围广，经济，寿命长，抗震性能好，安装方便，运行费用低，基本不漏水等优点，可广泛应用于长距离输水，城市给水和电厂回水等。一.产品规格1.直径一般讲，PCCP的制造直径为：400—4000mm。特殊情况下，根据工程的要求，可制造更大直径的PCCP。例如：美国的亚利桑那州，PCCP应用在七个虹吸管上，直径6.4m，流量：85m3/s，总长11.9km（其中最长的一个虹吸3km）。有四条虹吸在1978—1980年间建设，三条在1975—1980年间建设。大于4m的PCCP，制管，运输以及整个施工组织设计都发生了很大的变化。在工程设计中，是选用一根更大直径的管，还是选用多根4m或4m以下的管，应根据实际情况，经技术经济比较后，综合选定。2.工压：PCCP的一般工压范围是:0.4—2.0MPa.利比亚大人工运河二期,有46km直径4m的PCCP工压为2.0MPa;有13km直径3.6m的PCCP工压为2.6MPa。工压是管体结构设计的重要指标，也是承插口钢圈和硬质胶圈的重要设计指标。前者已引起了PCCP业界的广泛关注，但后者似乎没有引起足够的重视。PCCP靠配合很好的承插口钢圈和硬质圆形胶圈进行连接，基本不漏水，所以对钢圈的刚度和圆度，以及胶圈的质量，要求都很高。在美国，钢圈加工公差非常小，承插口环半径方向间隙约1mm，胶圈的98％被约束在承插口环中，这样，直径3m的PCCP接头在25kg/cm2压力下，直径0.4m的PCCP在75kg/cm2压力下，不漏水。我国制造高工压PCCP还缺乏经验,所以,在输水线路规划时，尽量不要把工压定的过高。如果确实需要高工压时,在招标技术规范中,应对钢圈和胶圈的材料和制造提出严格的要求,并要求厂家进行“型式试验“.二.寿命我国水利方案比选的经济分析期是55年。在所有管材中只有PCCP可以在55年内不需要更新产品。1.美国陆军工程师团对PCCP的寿命进行过评估和预测。（1）混凝土管的寿命是钢管和铝管寿命的两倍。（2）PCCP的寿命是75年到100年。而钢管即使有混凝土涂层，也很光滑，他的寿命也达不到50年。2.工程实例：1926年美国的普赖斯公司，在美国的代顿市生产和安装了直径2.10m，长7620m的预应力混凝土管道，至今78年，还在正常运行。1943年美国普赖斯公司与美国罗克琼特公司合作，研制的PCCP至今60年，还在安全运行。3.设计：PCCP的设计标准是AWWAC304。这个标准是由美国麻州著名结构设计公司--辛普森公司，总结了PCCP业界几十年的经验和运行纪录，特别是独立的新材料研究成果而编制的。研究工作从1983年开始，六年后，在1989到1990年间，用PCCP进行了全部测试，证明了这个设计程序的有效性，成为AWWA和用户的一个最完善的设计方法。现在，世界上很多国家都在采用这一方法设计PCCP。AWWAC304标准中用于PCCP的各项系数都是经试验获取，基于50年寿命考虑的。也就是说，各种材料都考虑了他的起始状态，50年间的变化和稳定。PCCP业界认为，PCCP经过较短一段时间便达到了一个稳定状态，在此之后的变化都不会影响管材的寿命。美国的著名厂家，他们只注重展示其产品的实际使用寿命，作为商业承诺，PCCP的服务期只保证50年，这当然和美国的体制有关。综上所述，在我国，在方案比选时，在55年的经济分析期内，PCCP是可以按不更新产品考虑的。三.运行费用：1.PCCP运行记录美国PCCP业界统计了自1943年以来，PCCP的运行记录，截止日期是1995年9月，共分：1943--1990；1985--1990；1991--1995三个时间段统计，资料来自美国和加拿大的九家公司，不包括美国业已破产的英特佩斯公司的资料。统计时段1943—19901985--19901991—1995运行年数4865管节有损坏的工程个数5220管节有损坏的工程百分数0.30%0.07%0管节损坏的原因a)腐蚀内腐蚀1620外腐蚀3000b)阴极保护不当300c)制造700d)结构设计000管节损坏原因总计5600管节有损坏工程需更换管数更换1—2根3420更换3—9根1100更换10根以上7002.管道运行调查美国混凝土压力管协会对美国1991--1995年间的各种管道的运行和维护费用进行了系统的调查。（1）PCCP的年平均运行费用为：$73.2/km；球墨铸铁管的年平均运行费用为：$202.6/km；钢管的年平均运行费用为：$377.6/km；（2）混凝土压力管的年运行费用是球墨铸铁管年运行费用的二分之一，小于铸铁管或钢管的年运行费用的三分之一。四.管道渗漏输水管线建成后，由带橡胶垫圈接头连接的PCCP管道,允许的最大渗漏量为：每毫米内径管道，每24小时，每公里范围内渗水量为1升。管线压水试验中，可见的渗水点均视为不合格。五.抗震稳定PCCP管体为刚性管，而接头采用承插式，具有可挠性，所以，就整体上讲，属柔性设计。应是最佳之防震管材。1999年9月21日，我国台湾省的集集，发生7.3级大地震后，我国台湾省自来水公司对九二一集集地震公共给水管设备损害情况进行了调查。所有管线中，只有PCCP没有一例有任何损害。台湾某公司在距震中约10公里处，兴建的直径4m，长3km的PCCP管线，经地震考验安然无恙。六.设计质量PCCP工程在我国的蓬勃兴起，正在使设计领域发生着一系列重大的变革，以确保PCCP工程“质量为本”的宗旨。例如：1、输水线路规划时，突出工程建成后方便运行的观点；2、正确选用水力计算理论，分析各种工况的水力条件。达西-威斯巴哈公式，汉森-威廉姆斯公式和曼宁公式是管线输水能力计算最常用的三个公式。应根据工程的具体情况正确选用。达西-威斯巴哈公式适用于更大范围的水流条件，在世界范围内，逐渐成为计算管道压力流的首选公式。汉森-威廉姆斯公式是一个经验公式，也是计算管道压力流的常用公式。曼宁公式较常用于确定管道部分充水的重力流，也可用于管道满流的情况。3、正确制定技术规范，确保制管质量。从传统观念讲，制管质量是厂家的事，这是毋庸置疑的。但从PCCP的国际实践和我国的实际情况出发，设计必须对原材料、制作和安装等工程过程制定技术规范，一般讲，这是各种规范中的最高规范，也是监造和厂家应遵循的规范。山西省引黄工程联接段招标设计技术规范中，AWWAC301增加了钢丝“氢脆”控制内容，引发了监造和厂商观念的重大转化，从理论和实践上提高或保证了钢丝和PCCP的质量。……