预应力钢筒混凝土管最早是由法国邦纳公司研制的,生产和应用已有50多年的历史,目前已遍及西欧、北美、独联体、中东及北非等地区,在美国铺设PCCP管长度达29万千米,非洲和利比亚人工大运河工程,全长1900多千料,采用两条DN4000mmPCCP-E管。我国石家庄市引黄水库供水二期工程,使用了大量的DNl800mm预应力钢筒混凝土管,经运行表明情况良好。PCCP管在国外50年的运行经验证明,使用寿命可达50年以上。
(1)预应力钢筒混凝土管的结构。预应力钢筒混凝土管是由钢板、钢丝和混疑土构成的复合管材。它充分地发挥了钢材的抗拉,易密封性及混凝土的耐腐蚀性。它从型式上分两种:一种是内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP-L),它是在钢筒内衬以混凝土后,在钢筒外面缠绕预应力钢丝,再辊射砂浆保护层;另一种是埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCP-E),它是将钢筒埋置在混凝土中,然后在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝,再辊射砂浆保护层。
(2)预应力钢筒混凝土(PCCP)管主要型号规格。见表4-35。
管型 | 公称直径/mm | 内径/mm | 外径/mm | 壁厚/mm | 长度/mm | 质量/(t/节) |
PCCP-L | 600 | 600 | 730 | 40 | 5000 | 1.70 |
700 | 700 | 840 | 45 | 2.10 | ||
800 | 800 | 950 | 50 | 2.60 | ||
900 | 900 | 1060 | 55 | 3.15 | ||
1000 | 1000 | 1170 | 60 | 3.70 | ||
1200 | 1200 | 1390 | 70 | 5.00 | ||
1400 | 1400 | 1650 | 100 | 7.30 | ||
1600 | 1600 | 1870 | 110 | 9.70 | ||
1800 | 1800 | 2090 | 120 | 11.50 | ||
2000 | 2000 | 2310 | 130 | 13.50 | ||
2200 | 2200 | 2540 | 145 | 17.70 | ||
2400 | 2400 | 2760 | 155 | 19.20 | ||
2600 | 2600 | 2980 | 165 | 22.60 | ||
3000 | 3000 | 3430 | 190 | 28.40 | ||
3400 | 3400 | 3880 | 215 | 35.00 |
(3)PCCP预应力钢筒棍凝土管技术特性
①承受高的内压和外部载荷 因PCCP使用了经水压检验的钢筒,解决了一般混凝土存在的渗水问题,所以它可以承受很高的工作压力。国产PCCP工作压力指标为0.4~2.0MPa,国外应用的PCCP管工作压力有的高达3.0MPa以上。由于PCCP管在设计上可以充分使用混凝土的抗压强度,所以较其他管材可以承受更大的外部载荷。
②接头密封好 PCCP接头采用钢制承插口,尺寸精度高(承口与插口工作直径配合间隙最小0.5mm,最大2mm),承口呈钟形环状,插口是带有凹槽的特制异型钢,胶圈按等断面设计放置凹槽内,这样不仅使胶圈受双向挤压形戊很好的密封力,而且胶圈定位良好。这种型式的接头可承受高达3.0MPa压力。
③对地基适应性好 PCCP管采用的半刚性接头使得此种管材既有一定程度的刚性,又有一定的柔性,使其能转一定酌角度,所以适应地基变化的性能较其他管材要好。见表4-36。
管径/mm | 600800 | 900 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 | 2400 | 2600 |
转角/(°) | 1.5 | 1.45 | 1.25 | 1.10 | 0.95 | 0.85 | 0.74 | 0.67 | 0.60 | 0.56 | 0.53 |
④较高的通水能力 PCCP管内表面非常光滑,不形成瘤节,表面不结垢,使得管道下运行能保持很高的通水能力。经水力磨阻试验得,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,可见粗糙率值比较小。
⑤励腐蚀性能好 由于构成的所有钢材都被良好密实的混凝土包裹,经防腐处理的承插口安装后其外露部位又用砂浆灌注封口,混凝土或砂浆提供的高碱性环境使得构成内部的钢材钝化,从而阻止其腐蚀,故其防腐性能好。
⑥管道运行经济安全PCCP管独特的复合结构和独特的接头型式,使得这种管材不会出现管身渗水,接头漏水,更不会出现爆管等现象。
PCCP管材价格直径1. 8 m长度5 m的管套管每根8750元左右,而钢筋馄凝土管每根蚀在8750元左右。