PCCP管道运行管理应注意的方面

摘要：PCCP（Priestessed Concrete Cylinder Pipe）全称为预应力钢筒混凝土压力管，是一种带钢筒和缠环向预应力钢丝的混凝土管的复合管，采用钢制承插口、滑动胶圈柔性接头。由于PCCP管道具有强刚性、耐用性、密封性和抗压性等优点，所以被广泛用于水利工程中。但大多数应用于水利工程的PCCP管道处于恶劣的环境下，埋地管道日久之后发生局部腐蚀，另外外界的一些因素也可能导致管道被破坏，因此，笔者认为有必要对已经投入使用的PCCP管道的运行进行管理。本文将简单阐述PCCP管道运行过程中存在的一些问题，并针对问题提出相应的运行管理措施。

关键词：PCCP 管道运行 管理问题

1、PCCP管道运行过程中常见的几个问题

水利工程广泛应用PCCP管道，在投入使用后，经常出现以下几方面的管理问题：

（1）腐蚀问题

PCCP的结构具有耐久性，但大多数水利工程的环境恶劣。管道的钢材、钢板、钢丝、混凝土、水泥砂浆等材料与周边的环境发生物理或者化学变化，改变了材料的性能，导致管道结构的老化，出现了腐蚀现象。譬如管道的管芯混凝土在腐蚀介质的作用下，产生化学腐蚀，再如钢板在侵蚀性介质的作用下，产生了电化学腐蚀。PCCP管道腐蚀原因的探究，需要结合不同的恶劣环境特征，主要的原因有以下几方面：首先是管道埋置的环境含有高氯化物或者杂散电流，管道的混凝土管芯中的钢筒，以及水泥砂浆保护层中的钢丝被锈蚀。其次是管道埋设的土壤中含有高硫酸盐、强酸，或者地下水中含有高硫酸盐、强酸，以及长期暴露腐蚀性二氧化碳环境的管道，其管芯的混凝土和水泥砂浆保护层中的钢丝都会出现化学反应现象，致使管道局部受损；再次是管道水泥砂浆的保护层长期暴露在大气环境中，发生了碳化、冻融破坏。

（2）渗水问题

水利工程的管道穿越建筑、道路或者桥梁的底部，投入使用后，由于这些建筑物的基础土层被冲刷掏空，管道出现了渗水现象。主要的渗水原因有三方面：首先是PCCP管道顶管施工的时候，造成管道轴线移位，管道的承插口胶圈损坏，地下水涌入管道内，产生一定的水压，某些施工单位利用快干水泥等堵漏材料维修管道，但收效不高。其次是顶管安装不到位，在施工勘察方面，对地质的情况了解不清楚，在施工后出现了地基沉陷，致使管道下沉或者偏移，处于非直线状态下的管道，管道的承插口产生大小不一的管缝，引起密封胶圈失效。再次是在顶管施工的时候，胶圈的安装不准确，或者顶管受压过大，致使胶圈失效，无法起到密封的作用，在管道投入使用后，经不起管道内外水压的推敲，管口出现裂缝。

2、PCCP管道运行管理的建议措施

2.1 管道运行过程中的防腐管理措施

在特殊的环境下，PCCP管道需要采取附加的防腐措施，譬如高氯化物环境、杂散电流干扰环境、高硫酸盐土壤、强酸地下水、含有腐蚀性CO2环境、长期暴露大气等环境，都可能导致管道腐蚀，因此有必要对运行的管道进行防腐管理：

（1）管道的防腐设计

在实验和实践的基础上，笔者认为PCCP管道在设计过程中，要针对易腐蚀的部位，譬如混凝土、水泥砂、钢丝、钢板等，提高其抗腐蚀的性能：一是水泥的C3A含量控制在8%以下，或者使用普通的C3A水泥；二是对预应力钢丝进行试验，选用氢脆敏感性合格的钢丝；三是控制PCCP管芯混凝土的碱含量，含量约为每立方米3千克；四是集料碱含量的试验，如果集料含有潜在的碱活性，则尽量不要使用；五是在管道混泥土部位加入聚羧酸盐类高效减水剂。

（2）利用钢筋阻锈剂抑制混凝土钢筋丝与界面孔内的Cl-等盐类溶液发生阳极化学反应或者阴极化学反应，钢筋阻锈剂属于一种保护型的外加剂，这种外加剂渗入混凝土之后，与界面Cl-等盐类溶液产生化学反应，然后在混凝土钢筋丝的表面形成一层钝化或者吸收的膜，起到延迟钢筋丝锈蚀时间的作用。市面上的阻锈剂有两种，一种是内掺阻锈剂，另外一种是外涂阻锈剂，由于PCCP管道结构的特殊性，所以内掺阻锈剂比较适应于PCCP管道。根据混凝土钢丝与Cl-等盐类溶液发生的化学反应类型，选择粉剂型的阻锈剂或者水剂型的阻锈剂，第一种的主要分成为无机亚硝酸盐，作用为阻止混凝土钢丝与Cl-等盐类溶液发生阴极化学反应，第二中的主要成分是胺、醇胺、盐等，作用为阻止混凝土钢丝与Cl-等盐类溶液发生阳极化学反应，同时这两种阻锈剂还能够防止氯离子侵蚀钢筋丝，消除金属表面的微电池。

（3）改善管道的外部土壤环境

PCCP管道腐蚀的外界土壤和地下水环境等因素，地下水方面的防治是提高管道的防水功能，而土壤环境则需要进行换土等施工处理，改善管道埋地的外部土壤条件，减缓管道受腐蚀的程度。尤其是距离化学工厂比较近的水利工程PCCP管道，其土壤通常被强酸污染，含有大量的高硫酸盐，防治的措施是利用重量比为3：1的石灰土，回填到管道附近，消除土壤中的腐蚀因子，但这种方法成本较高，只能对腐蚀环境的局部环境进行治理。

2.2 管道运行过程中的防渗漏管理措施

发生渗漏的管道部位，要减少供水，以降低管道的水压，减缓渗漏部位的漏水情况，为防渗漏处理措施提供处理的条件。然后用环氧砂浆进行封缝，具体的步骤措施如下：

（1）防渗漏处理的原则

首先是根据PCCP管道的压力和管道所处位置水文地质情况，对管道的通风和安全情况进行充分考虑，然后制定施工安全度较高的密封技术方案。其次是采用柔性密封的设计方法消除顶管管道在水压作用下的小幅度摆动，提高渗漏修补方案的成功率。最后是结合水利工程PCCP管道使用时，泵站开机和关机的水锤产生的高压和急水流，将耐水压控制在1.0MPa以上，并检查胶圈的密封性、耐酸性以及钢筋丝的耐腐性，提高管道各方面的性能。

（2）详细检查渗漏部位的破坏情况

利用火焰式的割具加温干燥破坏的位置，然后清理干净破坏部位的空洞。将适当配比的环氧树脂胶涂抹在破坏位置，利用圆钢板铺垫钻孔底部，然后在圆钢板的上部位置复填环氧砂浆，复填高度与PCCP管道外壁齐高，并在填塞过程中用木槌分层轻捣，提高环氧砂浆填筑的密实性。

（3）养护封堵的环氧砂浆

首先是根据管道外壁的高度，在环氧砂浆封堵到预定高度之后，用汽油喷灯加热封堵位置的周边部位，减少管道外壁余水的干扰，加快封堵位置环氧砂浆的初凝速度。其次是检查环氧砂浆的初凝情况，整平保护没有凝固的环氧砂浆，确保封堵位置外观的平整光滑。再次是用草袋覆盖封堵的位置，并且回填1米厚的保温土，提高环氧砂浆的固化强度。

（4）加固管道结构

结合事故调查的计算资料，分析管道的结构设计，对管道预应力钢丝的拉力进行预测，并结合管道所在位置的实际情况，计算出以米为单位的预压拉力，然后采用钢带对钻孔中心上下游一定宽度范围内进行预应力补加。预应力的补加方法是安装钢带，安装之前抹光处理管道外部水泥砂浆部位，并用适当配合比的水泥砂浆，抹光处理环氧砂浆填补洞的上下位置，涂抹厚度为0.01-0.02左右。预应力补加完毕后，按照配筋图，布置钢轨桩，然后完成钢筋绑扎，在管道的外部用含有防冻剂的C25钢筋混凝土进行包封处理。

3、结语

综上所述，虽然PCCP管道具有强刚性、耐用性、密封性和抗压性等优点，并在水利工程中被广泛应用，但大多数应用于水利工程的PCCP管道处于恶劣的环境下，埋地管道日久之后发生局部腐蚀和渗漏。笔者在对PCCP管道运行过程中腐蚀原因和渗漏原因分析的基础上，提出管道运行管理的建议措施，一是防腐处理管理措施，从管道防腐设计、添加钢筋丝阻锈剂、改善管道外部土壤环境等方面进行分析，二是防渗漏管理措施，在确定防渗漏处理原则的基础上，详细检查渗漏部位的破坏情况，用环境砂浆进行封堵，并加固管道的结构。

参考文献

[1]张伟平，管小平，任佳俊等.环氧涂层对混凝土抗氯高子渗透性的影响[J].建筑材料学报，2008年03期：393-344.

[2]魏新宇，马念尊，李杏敏.预应力钢筒混凝土管（PCCP）在给水管道工程中的应用[J].管道技术与设备，2001年02期：30-32.

[3]苏胜，王志峰，牛永胜.预应力钢筒混凝土（PCCP）管道水压试验方法改进[J].中国给水排水，2006年10期：39-42.

[4]陈海兵.南水北调中线工程PCCP管道第二标段D级施工控制网的建立[J].南水北调，2006年03期：18-19.

[5] 郭晓娜，郭永峰.南水北调中线北京段PCCP管道工程进度管理实践[J].南水北调和水利科技，2009年02期：16-28.

[6] 郑剑峰.南水北调中线京石段应急工程（北京段）PCCP管道试验段施工经验及建议[J].水利规划与设计，2007年04期：68-69.