预应力钢筒混凝土管结构修复更新技术分析

马平

（宁夏青龙管业集团股份有限公司，银川750000）

1 引言

国内使用的预应力钢筒混凝土管（PCCP）多是大口径管道，工作压力较大，如果发生损坏，将会带来巨大的经济损失，同时也会给周边居民的正常生产生活带来不便。因此，在做好PCCP管道定期排查和故障预防的同时，也应对已经发生损坏的PCCP管进行应急修复或结构更新，以确保其能够正常使用，保证管道的使用安全。

2 PCCP概述

PCCP是以带有钢筒的高强度混凝土管作为管芯，环向缠绕预应力钢丝，然后在预应力钢丝上辊射高密实度的水泥砂浆，形成保护层，属于一种复合型管材，能够将钢丝的抗拉性能、混凝土的抗压性能和耐腐蚀性能完美地融合在一起，因此，PCCP管材具备高强度、高抗渗以及高密封性的特点[1]。

PCCP管材本身具备优越的复合结构，能够承受较大的内部和外部压力，抗震性能和接头密封性能良好，施工简单且维护方便，得到了工程技术人员的广泛关注，被广泛应用在长距离输水管线、压力倒虹吸、供水工程以及电厂循环水工程下水管道等领域，相较于传统管材，PCCP管材的适用范围更广，经济寿命更长，而且在使用过程中只要不发生破裂，出现渗漏问题的概率很小。

3 PCCP结构修复更新技术

3.1 移除更换技术

移除更换技术的基本原理是将损坏的PCCP管段直接移除，然后以新的管道进行替换，但是，考虑PCCP管本身的口径大，自重大，运输难度大，承插口的连接相对死板，因此，移除更换技术的应用相较于钢管要少很多。球墨铸铁管虽然具备良好的抗腐蚀性，但是，焊接性能相对较差，在与PCCP承接口连接的过程中，施工难度也较大，这也是其没能得到普及的一个重要原因。

在对PCCP管进行开挖的过程中，应充分考虑降水以及坑壁稳定性问题，避免对正常管段造成损坏。在移除更换PCCP管的过程中，为了减少过流断面损失，应将下半部分的砂浆内衬层移除，钢管安装完成后，需要对混凝土保护层进行浇筑，并在管道内部喷涂相应的环氧涂层或砂浆内衬层，确保其能够达到饮用水标准[2]。

对比其他PCCP结构修复更新技术，移除更换技术出现最早，应用时间最长，技术难度也比较小，在半损管道和爆裂管道的修复中有良好的效果。另外，移除更换技术不会对原管道的过流断面做出任何改变。在施工作业环节，因为需要先进行工作坑的开挖，然后才能将破损管道移除，如果周边存在商业区域或敏感建筑，则会导致施工成本的增大。

3.2 钢绞线修复技术

钢绞线修复技术的基本原理是利用钢绞线在PCCP管外部施加一定的预应力，以此实现对预应力损失的有效弥补。钢绞线布设的位置可以是砂浆保护层外，也可以将发生损坏的PCCP管的砂浆保护层以及预应力钢丝全部去除后，布设在混凝土管芯层，对比这2种方法，前者是基于多层预应力PCCP的设计，后者则是基于单层预应力PCCP管的设计。为了更好地实现上下游PCCP管之间变形问题的协调，需要在上下游2节PCCP管上同样布设钢绞线，长度根据实际情况确定。

在检查井和阀门等位置，要实现钢绞线的均匀布设难度较大，实际施工中，工程技术人员可以先布设1层钢筋笼，在钢筋笼适当位置设置固定卡位，保证钢绞线的均匀分布。如果需要设置锚固座，必须做好相应的防水密封处理，确保钢绞线能够穿入HDPE（高密度聚乙烯）套管中，注入润滑油，确保在预应力施加环节能够发挥出相应的保护和润滑作用。如果必要，可以将钢绞线与钢筒连接，做好阴极保护工作，并且与外部喷涂水泥砂浆保护层，做好土方回填工作。

钢绞线修复技术比较成熟，难度适中，而且因为其修复更新工作是在管道外侧进行，可以采用带压修复的方式。但是，钢绞线修复技术只能对一些结构完整的PCCP管进行修复，无法修复爆裂的管道[3]。

3.3 钢管穿插技术

钢管穿插技术是将工厂中预先制作的螺旋焊接钢管运输到施工现场，然后将钢管插入需要修复的PCCP管中，钢管采用的连接方式依然是承插口连接。完成钢管连接后，需要对上下游2根PCCP管的接头焊接在一起，将砂浆注入环空，并且对砂浆内衬进行喷涂，完成修复。钢管穿插技术的优势在于不需要在PCCP管内对纵向接缝进行焊接，降低劳动强度，提高施工效率的同时，能够保证焊接的质量。但是，钢管穿插技术中使用的钢管外径相对较小，这样会导致过流断面损失的增大，而且其对于PCCP管转弯接头的适应能力较差。在施工中，如果钢管直径较大，应在现场完成砂浆内衬层的喷涂以降低安装难度；反之，可以在工厂直接完成喷涂。

钢管穿插技术出现于20世纪80年代，技术相对成熟，应用难度不高，能够对完整的管道和爆裂管道进行修复，会引发一定程度的过流断面损失。技术中使用的钢管制作成本低，因此，很适合中长距离PCCP管的结构修复更新。

3.4 缩颈钢筒内衬技术

缩颈钢筒内衬技术能够在原PCCP管段内构筑新的管道，不需要考虑原管道的作用。依照相应的分类标准，可以将其归结为Ⅳ类内衬结构，能够单独承担外部荷载和内部水压。实际施工中，需要确定工作坑的位置，对损坏管段进行开挖移除，依照设计要求的长度和宽度对钢板进行切割，卷成筒形并制作相应的承插口，再以缩颈机完成缩颈处理。之后，需要对PCCP管进行清洗，将钢筒插入需要修复的管段，撑开缩颈将其恢复到设计直径并焊接，于环空注入水泥砂浆，并在内壁喷涂砂浆内衬层，最后回填工作坑。经过缩颈后，钢筒的直径较PCCP管内径小于20 cm，从方便运输的角度，部分厂商甚至专门设计了相应的运输升降拖车。安装过程中，PCCP管清洗的主要目的是将管道内淤积的杂物清除，方便钢筒的穿插[4]。

缩颈钢筒内衬技术技术成熟，不过施工难度大，而且在使用时需要断水。因为钢管内衬的插入以及水泥砂浆的灌注，管道过流断面会有所减小。但是工作坑的开挖工程量较小，一般仅有2节PCCP管的长度，适用于长距离PCCP管的修复更新[5]。

4 结语

PCCP管在城市市政供水、电厂循环水工程下水管道等诸多领域都有着广泛的应用，也取得了非常显著的成果，而其在运行中一旦发生损坏，会给供水系统的稳定可靠运行带来负面影响。技术人员需要结合PCCP管道工程的特点，选择合理的结构修复更新技术，对损坏的管道进行结构性修复更新，保证管道的使用效果。