摘要：介绍了内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP)L及埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCP)E:工艺原理、工艺流程及典型布置,为PCCP生产线的设计提供参考。
关键词：PCCP;工艺原理及流程;工厂布置
引言
PCCP足预应力钢筒混凝_l，.管的英文缩写，是在带钢筒的混凝土管芯，缠绕预应力钢丝，并施喷水泥砂浆保护层而制成的管材，是当今最新的输水管材。PCCP管，将钢管和预应力混凝土管的优点相结合的非金属优质复合管材，也是目前世界上公认的最有效的环保型非金属复合管材，其优越性能和卓越品质，至今尚无其他管材可以替代。作为一种新型的输水管材，PCCP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、电厂回水、城市给水等。
1PCCP的特点
PCCP管道的生产和应用，至今已有五十年的历史，而对于中国来说仍算做一种新型管材。从二十世纪八十年代开始引入我国工程建设当中，在短短二十多年时间已逐步得到广泛应用。其PCCP管道与诸多供水管道相比，有以下特点,(1)设计方法先进、安全PCCP设计采用美国供水协会AWWAC304设计规范，‘设计过程中综合考虑了使用极限状态准则、弹性极限状态准则和强度极限准则，将预压力、内压力和外荷载合理组合，考虑了管壁的弹性变形和非弹性变形，充分、合理地发挥钢材抗拉、易密封性的混凝土的抗压及耐腐蚀性，安全地限制了混凝土的抗拉和抗压应力，从而使得设计工程师可以根据管线的实际情况进行最经济、最可靠的管材设计。(2)承受高的内压和外荷载因为PCCP使用了经过水压检验的钢筒，解决了一般混凝土管存在的渗水问题，所以它可以承受很高的工作压力，我国产品的标准工作压力指标为0.4^}2.OMPa，国外应用的PCCP工作压力有的高达3.0MPa以上。由于PCCP在设计上考虑充分运用混凝土的抗压强度，所以它较其它管材可承受更大的外荷载。(3)良好的抗渗性及耐久性PCCP利用埋藏在混凝土中的经过水压试验的钢筒抗渗，利用水泥砂浆对预应力钢丝进行保护使其不受外界腐蚀，从而保证PCCP的抗渗性、耐久性。(4)接头密封好PCCP接头采用公差配合，PCCP密封接头采用滑动O型胶圈密封，安装时O型胶圈沿承插滑动O型胶圈密封，其钢质承口圈和插口圈，加工尺寸精度高(承口和插口工作面直径配合间隙最小0.5mm，最大2mm)，承口呈钟形，具有安装自定位的作用;插口是带有单凹槽或双凹槽的特制型钢，密封橡胶圈按照与胶槽等断面设计，填充在凹槽内，安装好以后的橡胶圈受双向挤压，形成很好的密封力，PCCP接头安装后，一般都能一次打压成功，滴水不漏。这种型式的接头可以承受高达3.OMpa以上的水压力。(5)耐腐蚀性能好由于构成PCCP的所有钢材都被密实的混凝土或水泥砂浆所包裹，经防腐处理的承口钢圈和插口钢圈安装后其外露部位又都用水泥砂浆灌注封口，混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得包裹在PCCP内部的钢材纯化而不会发生腐蚀，因而使PCCP具有良好的防腐蚀性能，一般能达到60年以上。(6)较高的通水能力PCCP及其接头的内表面非常光滑，不结垢，使得管线在运行服务期间能保持很高的通水能力。PCCP经水力摩阻试验测定:离心成型的PCCP-L管，n=0.012:对于立式振动成型的PCCP-E管，n=0.0107，可见PCCP的糙率n值是很小的，大大降低了PCCP对水流的摩阻力，提高了其通水能力。(7)安装速度快PCCP采用胶圈密封的自动对中钢制接头，使其安装快捷，管线一般一次打压成功，而钢管采用现场焊接的方法，其铺设速度相对PCCP较慢，且管线往往需要多次试压才能成功。（8)能够抵抗一定的推力当施工现场不方便做混凝土支墩抵抗推力，或经比较做混凝土支墩不经济时，PCCP管可将转角处一定数量管道设计成恺装接头或将钢质接口焊接起来，以抵抗轴向推力，使管道结构得到加强，不仅能够方便施工而且不需要建造止推墩降低了工程造价。PCCP用的恺装接头具有工厂批量生产的可靠性，可保证安装时要求的精度。PCCP中的钢制承插口和钢筒还起着传递轴向力作用，钢筒的壁厚可根据传递推力的大小来调整。
2PCCP管生产原理与工艺流程及典型布置
2.1设备的保养维护
先进的生产设备是确保生产安全和创造效益的关键。保持最佳技术性能和生产设备的有效运行是确保快速经济效益的基本条件。PCCP管的生产实践证明，无论机械设备的使用情况如何，设备的维护和维修不仅是保持企业连续生产不可或缺的一部分，也是设备的重要组成部分。使用生产设备后，一方面便于以后使用，另一方面可以避免对设备的不利影响。生产完成后，应及时清理设备上的废渣和液体，及时修复损坏和腐蚀的部件，及时修复，报废和更换损坏的部件。为了避免在生产过程中影响产品质量，它会对设备造成二次损坏甚至是安全事故。设备维护的一般条件应由两部分组成。日常维护设备。在这方面，生产人员需要在生产后每天对设备进行维护和修理，以确保生产设备的最佳生产性能。另外，在生产前，要根据设备的实际运行情况，及时处理影响设备运行和产品质量的隐患。研究设备和其他组件。设备的定期维护是拥有专门的技术人员，根据设备的实际情况进行现场评估，并有针对性地发布设备检修计划，设备改造计划，设备维护和防腐计划。
定期维护设备是为了确保设备始终处于高效和高性能状态，以确保产品质量并延长设备的使用寿命。
2.2承插口初始工艺尺寸
按PCCP管的设计参数及所使用原材料力学性能，在经计算机模拟后并结合工程经验基础上，PC?CP管生产开始时，对A型管和B型管的承插口设计工艺尺寸相同，其承口圈设计工艺尺寸为?3974.6~?3974.8mm、插口圈设计工艺尺寸为?3971.8~?3972mm。待钢筒焊接、管芯混凝土浇筑、缠预应力钢丝、喷砂浆保护层、外防腐、除锈打磨等一系列工艺流程完成后，进入成品堆放区。通过对成品的承插口尺寸逐个进行量测，发现单层缠丝的成品管（即A型管）承口工作面尺寸多集中在?3973.4~?3973.8mm之间，双层缠丝的成品管（即B型管）承口工作面尺寸多集中在?3973.2~?3973.4mm之间。根据GB/T19685-2005规范的规定，成品管承口工作面尺寸要求控制在?3973.2~?3974.0mm之间。因此，通过现场统计发现，单层缠丝成品管承口尺寸多集中在规范要求的中间范围，也是控制的最佳范围。双层缠丝成品管承口尺寸多集中在规范要求的下限范围，稍有不慎，工作面尺寸将超出规范要求，存在较大安装难度与风险。
2.3管沟基槽土方开挖
管沟基槽土方开挖采用机械开挖和人工开挖互相配合进行，以机械开挖为主，人工辅助整坡和清底。严格按照设计要求进行开挖，沟宽应有足够的空间安设管座及便于操作和回填作业。开挖过程中用经纬仪监控中线位置，用水准仪随时监测槽底高程，避免超挖或欠挖。为防止扰动槽底原状土层，机械开挖在槽底留20cm保护层由人工挖除，开挖的土方除现场备土回填外，均用自卸汽车运至弃土场。
2.4镇墩
在压力管道方向改变处、横截面面积改变处或管路终端会产生推力，如果不对其进行充分限制，则可能导致接口拉开，为防止接口拉开，则需对这些部位加设镇墩，增加了该处与土壤之间的接触面积，增强了稳定性从而防止接口的移动而造成渗漏。
2.5原生产系统中已采用自动化监控的接口
针对PCCP管厂原生产系统中已经具有自动化监控系统的设备，如蒸养、拌和、缠丝、喷浆生产均采用现场计算机控制，本研究采用数据库接口的方式实现数据上报，利用数据库接口直接读取未经设备管理系统处理的原始采集库，实际厂家采用的数据库基本为Access2000和SQLserver2000系统，现场监控计算机由厂家提供，设备厂家提供数据库接口密码和数据字典，只需通过网线入到管厂内的无线专网，并开发接口软件;利用开发的监测数据上报程序，现场操作人员需人工操作完成数据上报工作。
2.6PCCP管的施工
(1)施工准备修筑施工道路，现场布置应满足土建施工和PCCP安装施工(运输管道、吊装和安装管道等)的要求。(2)沟槽开挖依据开挖深度、宽度及现场地质条件对开挖作业面进行规划并进行现场测量放线，采用液压反铲进行沟槽开挖，沟槽底部依据设计高程进行平整，超挖部分须依据有关要求进行处理。沟槽的底宽应满足管道的铺设和地下水排出的需要，沟底宽度一般为:管外径++2X600mmo（3)管道垫层铺设根据设计要求铺设管道垫层料。管道垫层料为松散颗粒材料，铺设厚度一般不小于15cm，管道垫层不要求压实。(4)管道运输、验收、堆放联接段管道运输有铁路运输、公路运输和驳船运输三种方式，现场安装运输一般采用平板拖车。管道接收前，应首先检查管道出厂证明书和检验合格证，察看管道是否有细小裂纹、裂缝等，承口和插口部位是否碰损、圆度是否变形、外混凝土保护层有无脱落等现象。管道可按型号、规格分类储存在管道临时堆放厂，条件允许时可直接运至沟槽一侧堆放，但其摆放位置应不妨碍沟槽的土方施工及大型吊装设备的通过，施工中应尽量避免管谱的二冲倒运。
结语
通常,我们要求PCCP生产场地按长方形布置,当然也要按实际场地来设计。PCCP工艺流程总的要求是布置合理、作业流畅。根据要求管芯成型和立式差速绕丝机及立式辊射喷浆机既可在露天生产,也可安装在厂房内生产。在满足PCCP生产设备布置的前提下,尽可能多预留一块成品管堆放场地是非常必要的。一条好的PCCP生产线将有助于提高PCCP的生产能力,建厂前,必须要予以足够的重视。
参考文献
［1］GB/T19685-2005．预应力钢筒混凝土管［S］．
［2］GB50268-2008．给水排水管道工程施工及验收规范［S］．
［3］张海森，王平．大伙房水库输水工程PCCP管安装静水压试验［J］．广西水利水电技术，2012(06)．