带钢筒的预应力混凝土管在深圳西沥至大冲转输泵站上的应用

带钢筒的预应力混凝土管在深圳西沥至大冲转输泵站上的应用

深圳西林-达博塔输站引水工程是深圳东深三级供水供水工程之一。西林水库的库是惠州东部和西部的主要水源。换言之，当水位较低时，通过转输站将部分东源水转移至西林水库储水。当水达到高峰时，将西林水库储存的源水通过重力流输送至大冲工艺，以补充源水不足。整条输水管线长4.5km,管径>2200,在研究选用什么样管材的问题上,中南市政设计院在取得现场地质勘探资料的情况下,结合国际上近年大口径供水管材的发展趋势,决定在1.2km长的管线上铺设PCCP管(深圳市大口径供水管首例采用PCCP管)。工程已于1995年6月竣工通水,现就PCCP管在该工程上的应用作一些介绍和总结,以供同行参考。1pccp管结构带钢筒的预应力混凝土管(PrestressedConcreteCylinderPipe,简称PCCP管)是目前国际上使用广泛的大口径、耐高压管材,由嵌埋薄钢筒的管芯、缠在管芯外的预应力钢丝和钢丝外的水泥砂浆保护层组成。管子的两端分别焊有钢制的承口圈和插口圈,管子的柔性接头采用滑动胶圈密封。在工作状态下,嵌埋在管壁中的薄钢筒具有抗渗功能,缠绕在管芯外的预应力钢丝及管芯的混凝土壁承受管材的内水压力及外荷载,因此PCCP管是一种将钢管与普通预应力混凝土管的优点相结合的管种。与普通预应力混凝土管相比,PCCP管具有下列优点:①可承受很高的内压,最高可达2.5MPa;②接头对接准确,密封性好;③铺设方便。与钢管相比,PCCP管具有下列优点:①管内壁光滑,水流阻力小;②接头自动对中,安装方便;③接头转角大,最大可达1.5°;④耐腐蚀性好,寿命长,一般可达60a以上;⑤管线综合造价和维修费用低;⑥可节约钢材40%~70%。2沟槽宽度的确定沟宽应有足够的空间安设管座及便于操作和回填作业,承插口接合处的沟槽宽度应适当加宽500cm。管子不能直接铺在沟底的石块上,沟底应平坦,遇岩质土层时铺垫15~20cm厚的中、粗砂缓冲垫层。3pccp管道的安装3.1乳剂的选择管子放入沟内之前,应在其插口圈的胶圈凹槽及前一根已安装好管子的承口圈上涂润滑剂,此时应确保润滑剂中无污物或灰土。经润滑剂浸泡的胶圈经拉伸后套入插口凹槽,并马上在胶圈和插口圈之间插入一根棒(如螺丝刀之类),绕整个接头的正、反方向各转一圈,这样可使胶圈均匀地套在插口上,有助于确保密封。3.2pccp管标准接头一般用吊车将PCCP管吊下沟内,沟底的工人将吊下管子的插口与已安装好的管子承口对中,使插口正对承口,然后利用吊车和人工外力配合,将插口滑入已安装好管子的承口,PCCP管标准接头如图1。3.3胶圈就位检查在连接管道接头前,应有一名工人进入已就位的管内,在管端两侧各塞入一挡块,使两根管子分隔15mm,然后利用测隙规检查胶圈就位情况,在铺管作业中这是重要的一环。操作工将测隙规插入插口凸台与承口表面的间隙,将测隙规绕接缝转一圈,以确保在接头的整个一圈都能触到胶圈。如果接头完好,就可拿掉挡块,将管子推拢到位。如果在某一部位触不到胶圈,就要拉开接头,仔细检查胶圈有无切口、凹穴或其他损伤。如有问题,要重换一只,并重新连接,检查方法如图2。3.4斜率变化对管道投影的限制将管子对中连接后,才可将接头拉开间隙,以形成一定的坡度或管线转向,其接头间隙和转角限制见表1。3.5接头外部灌浆为保护管子接头,要求采用厂商配套产品棉纸状织物灌浆带绕接头一周作模,取灰砂比1∶3,掺适量水搅拌成能自由流动的砂浆,浇灌砂浆保护圈。对大口径管灌浆时,每次应仅浇灌灌浆带的1/3,让砂浆在下一次灌浆前凝结,或在灌浆带底部1/3处加填土,以便在整条灌浆带灌满砂浆时起支撑作用。3.6管腔回填土的效果PCCP管的回填土与钢管、球墨铸铁管等的回填土要求不同,不受类似钢管的变形影响,所以要求较低,管腔部分回填土的密实度可<90%,同钢管相比节省了回填土的工程造价。4其他技术要素4.1内部水压力较大时的推力在管线改变直径、转向弯头或塞上堵头处,其内部水压力所产生的推力有可能超过土壤的承受能力,解决的办法是采用专门的限制接头来承受该外向推力,简化了施工方法。4.2动环合易连接从两个工作面铺过来的管段之间还有一段0.5~2m的缺口时,可采用专门的从动环合拢管连接。由于合拢管的两头都是承口,因此要求已铺好的管段必需各留有一个插口。必要时,可使用两头为插口的管子使铺好的管段上的承口变为插口。连接时注意已铺好的管端之间的距离及相向插口端是否成直线。4.3打开孔装置PCCP管有专门的系列抱箍状开孔装置,可带压力不停水开孔,设计、施工时无须预留支管管口。5应用总结5.1沉降均匀干扰沉降PCCP管连接方式属柔性连接,要求管基的土质较好,而且为原状土。若土质较差,比如淤泥、岩质土则需要特别处理管基,以保证管道沉降均匀。一般淤泥段管基采用抛石挤淤,碾压实后填石粉碴,效果较好;岩质段管基采取从原设计管底标高挖深20~30cm,再填中、粗砂找平到原设计管底标高的方法。对管基土质特别差的情况,如长距离的淤泥段,管基处理费用较大,技术上要求均匀沉降较困难,综合评估后,若不宜采用PCCP管铺设,应考虑采用其他管材,如钢管可能更符合经济、技术上的要求。5.2阴极保护措施深圳地区的土质属亚粘土偏酸性土壤,对钢管腐蚀性较强,为保证供水的安全可靠性,近年来大口径的供水钢管均增加了阴极保护措施,工程综合造价增加了。而PCCP管具有抗酸碱腐蚀性能,不用再增设阴极保护,而且综合了钢管和预应力混凝土管的优点,所以在深圳地区的大口径供水管道中采用PCCP管,不失为一种好的选择。5.3管理体制及口径选择以pccp管、水泥管为主,其符合以下5.美国每年铺设约23×104km的供水管道,其中47.7%为球墨铸铁管,38.7%为UPVC管(硬聚氯乙烯管),12.5%为PCCP管、水泥管。基本上小口径以UPV