中國PCCP發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題及對策(下篇)文章根據(jù)孟晉忠先生2023年7月25日在中國水利學(xué)會組織的“PCCP管線安全提升學(xué)術(shù)沙龍”上所作主題報告整理,經(jīng)作者本人2024年8月審核并局部修改定稿,作者同意在本號上發(fā)表以供技術(shù)交流之用。 全文共分四部分,分三篇刊登: 上篇:一、中國PCCP發(fā)展現(xiàn)狀; 中篇:二、PCCP發(fā)展中存在的問題; 下篇:三、針對存在問題的對策;四、PCCP工程常見問題及處理。 歡迎讀者閱讀。 作者簡介 ![]() 孟晉忠,男,漢族,中共黨員,教授級高級工程師。退休前一直在山西省水利水電勘測設(shè)計研究院從事工程設(shè)計工作,先后任設(shè)計組長、水工專業(yè)負(fù)責(zé)人、設(shè)計室主任、院副總工程師、副院長等。具有國家注冊土木工程師和注冊監(jiān)理工程師執(zhí)業(yè)資格,全國鋼標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會鑄鐵管分技術(shù)委員會委員。2004年受聘南水北調(diào)中線PCCP輸水工程咨詢專家和國務(wù)院南水北調(diào)評標(biāo)委員會專家。近30年主要從事供水管道工程設(shè)計和咨詢工作,曾主持了山西省萬家寨引黃、廣州市西江引水、山西省辛安泉供水改擴建等10余項大中型引調(diào)水工程的設(shè)計工作;主持了南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水、遼寧大伙房二期、河北省南水北調(diào)配套、淮水北調(diào)等20余項PCCP供水管道工程的技術(shù)咨詢工作。獲山西省優(yōu)秀工程設(shè)計一等獎2項;水利部優(yōu)秀工程設(shè)計銅質(zhì)獎1項;山西省科技進(jìn)步一等獎、三等獎各1項。山西省百佳勘察設(shè)計工程師,2009年和2019年分別獲中國混凝土與水泥制品協(xié)會“PCCP行業(yè)發(fā)展20周年特殊貢獻(xiàn)獎”和 “PCCP產(chǎn)業(yè)發(fā)展30周年終身貢獻(xiàn)獎”榮譽稱號。 ![]() 中國PCCP發(fā)展現(xiàn)狀、存在的問題及對策 (本期閱讀時間大約14分鐘) 主要從幾方面著手:充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用,加強PCCP質(zhì)量監(jiān)管;嚴(yán)格控制PCCP質(zhì)量;PCCP敷設(shè)與質(zhì)量控制;管道系統(tǒng)水壓試驗。 充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會作用,加強PCCP質(zhì)量監(jiān)管 PCCP制管企業(yè)應(yīng)共同維護(hù)其行業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品質(zhì)量,建議中國混凝土與水泥制品協(xié)會PCCP質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會每年對加入PCCP質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會的制管企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量檢查、評定,定期向全社會公布質(zhì)量排名靠前幾名的企業(yè)。讓生產(chǎn)質(zhì)量差甚至生產(chǎn)不合格PCCP的企業(yè)無市場。 要求制管企業(yè)做到主要生產(chǎn)工序和設(shè)備的數(shù)字化控制,最好是全過程數(shù)控,每節(jié)PCCP均植入RFID芯片。 建議PCCP質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會對制管企業(yè)設(shè)立一定門檻,規(guī)定最低要求主要技術(shù)人員數(shù)量、制管設(shè)備、檢測設(shè)備、試驗設(shè)備等。 不定期對PCCP質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會成員的產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量抽檢。 嚴(yán)格控制PCCP質(zhì)量 從主要原材料質(zhì)量控制抓起 (a)粗、細(xì)骨料:應(yīng)注意堿活性和化學(xué)成分,汲取某工程細(xì)骨料氯離子含量超標(biāo)的教訓(xùn)。 (b)鋼材:嚴(yán)格控制高強鋼絲質(zhì)量(核心原材料),除必須滿足GB/T 5223 “壓力管道用冷拉鋼絲”規(guī)定指標(biāo)外,嚴(yán)格控制扭轉(zhuǎn)試驗和鋼絲氫脆敏感性應(yīng)力腐蝕試驗。從源頭軋鋼廠盤條化學(xué)成分、物理性能控制做起;嚴(yán)格控制拔絲速度和溫度。 ![]() ![]() 扭轉(zhuǎn)試驗合格的鋼絲 ![]() 扭轉(zhuǎn)試驗不合格的鋼絲 承插口型鋼:除鋼材物理化學(xué)性能指標(biāo)外,要注意承插口型鋼(特別是插口受模具損耗影響)的尺寸,影響接口密封。 配件用厚鋼板:應(yīng)采用C、D級,避免使用A、B 級鋼。 加強制管質(zhì)量控制 (a)鋼筒制作 一般有兩種工藝:螺旋焊、拼縫焊。 拼縫焊優(yōu)缺點: 優(yōu)點:生產(chǎn)速度快,同一條生產(chǎn)線可同時生產(chǎn)多種管徑。 缺點:占用場地大,需要人員多,焊縫補焊多,生產(chǎn)出的鋼筒剛度相對小,規(guī)整度差。 螺旋焊優(yōu)缺點: 優(yōu)點:生產(chǎn)出的鋼筒剛度相對大、較規(guī)整,焊縫質(zhì)量穩(wěn)定、占用場地小,需要人員少。 缺點:生產(chǎn)速度慢,同一條生產(chǎn)線對不同直徑適應(yīng)性差(需更換芯模)。 鋼筒車間水壓試驗后鋼筒 ![]() ![]() ![]() (b)纏絲 纏絲過程監(jiān)理應(yīng)該注意的問題: ◆管芯混凝土要達(dá)到纏絲前“合同規(guī)定的最低強度”; ◆纏絲初始壓應(yīng)力≤纏絲時混凝土抗壓強度的55%; ◆管芯表面平整度; ◆纏絲時噴涂水泥凈漿; ◆管芯兩端部鋼絲錨固; ◆鋼絲應(yīng)力穩(wěn)定,應(yīng)力波動值≤±5%; ◆絲距(均勻性); ◆多層纏絲、輥射,建議盡量減少或不用多層纏絲。 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 不合格的纏絲 (c)水泥砂護(hù)漿保層 水泥砂漿保護(hù)層用來保護(hù)PCCP的核心部分——高強鋼絲,其質(zhì)量非常重要,有很多工程中的PCCP使用的原材料質(zhì)量、制作工藝和質(zhì)量都沒問題,但就是水泥砂漿保護(hù)層沒做好,比如存在“空鼓、裂縫、分層及剝落”等問題之一或這些問題都存在,都有可能導(dǎo)致斷絲,隨著斷絲數(shù)量的增加,就有發(fā)生爆管的風(fēng)險。 制作PCCP水泥砂漿保護(hù)層 管外壁保護(hù)層空鼓 ![]() ![]() 某工程PCCP處于腐蝕性環(huán)境運行7年后 做好水泥砂漿保護(hù)層應(yīng)該注意的問題: ◆砂的質(zhì)量(嚴(yán)格過篩,不允許含有小礫石,其危害性有三方面); ◆水泥砂漿配比; ◆保護(hù)層輥射機性能(高速輥射、均勻穩(wěn)定、加大輥射輪直徑); ◆噴涂水泥凈漿工藝(注意輥射時同時向管芯噴涂一層水泥凈漿); ◆保護(hù)層輥射環(huán)境溫度、養(yǎng)護(hù),質(zhì)量檢驗: 強度:(取樣方法:隨實際管子取樣或模擬管取樣); 吸水率:(從同一班拌制的砂漿中至少抽取三個樣品,其吸水率平均值不應(yīng)大于9%,單個樣品不大于10%, 控制在7% 附近最好。) 砂漿安定性:(用錘子敲擊檢查空鼓,破壞后的砂漿塊狀) ◆輥射后的水泥砂漿保護(hù)層自然養(yǎng)護(hù)或在養(yǎng)護(hù)罩內(nèi)養(yǎng)護(hù)。 ![]() 保護(hù)層用砂中含有大礫石的情況 PCCP敷設(shè)與質(zhì)量控制 管道敷設(shè)及質(zhì)量控制,涉及溝槽開挖、管道安裝、溝槽回填、水壓試驗等諸多內(nèi)容。 溝槽開挖 正確理解開弧法與填弧法: 國內(nèi)有些技術(shù)人員對開弧法的概念存在誤區(qū),認(rèn)為在原狀土體上開出弧狀溝槽就是開弧法。實際上是不正確的。真正開弧法有好多優(yōu)點,但大部分工程不具備開弧法的條件,所以,一般采用填弧法施工。 ![]() 開弧法施工示意圖 ![]() ![]() ![]() 開弧法安裝PCCP ![]() 開弧法安裝PCCP ![]() ![]() 填弧法安裝PCCP 兩種型式的區(qū)別和優(yōu)缺點: 相同點:都是開挖同樣的溝槽。 不同點: 開弧法是在溝槽120°角高度范圍內(nèi)先回填、壓實(方便大型設(shè)備行走,保證壓實質(zhì)量),然后再開弧、安裝管道,再按壓實標(biāo)準(zhǔn)分層回填以上部分。 填弧法是先在溝槽內(nèi)鋪設(shè)一層厚度不小于0.3m松散墊層,寬度為管道外徑的2/3,然后安裝管道,回填中心角120°管基墊層,再按壓實標(biāo)準(zhǔn)分層回填以上部分。 管道安裝 管道安裝根據(jù)口徑大小、承包人熟練程度常用幾種方法:用吊裝設(shè)備直接頂進(jìn)、專用設(shè)備輔助頂進(jìn)、用牽引設(shè)備內(nèi)拉或外拉。大口徑管道安裝多采用內(nèi)拉法和專用設(shè)備輔助頂進(jìn)。 要盡量使安裝接縫寬度均勻,以減少累積長度誤差。 對于高工壓大口徑管道,管芯厚度一般偏大,導(dǎo)致承插口端部剛度偏大,安裝設(shè)備不合適容易損壞插口管芯混凝土。 對于堅硬地基設(shè)計無砂礫或碎石墊層情況,管道安裝時困難,后期會使PCCP產(chǎn)生裂縫。 ![]() 有經(jīng)驗的管道敷設(shè) ![]() ![]() 缺乏經(jīng)驗的管道敷設(shè) 主要問題:左右彎曲對使用影響不大,關(guān)鍵問題是上下起伏,改變了管線的縱坡,從而改變了排氣閥設(shè)置的合理性,問題嚴(yán)重。 管道接頭借轉(zhuǎn) PCCP管線轉(zhuǎn)彎一般采用配件或標(biāo)準(zhǔn)PCCP接頭借轉(zhuǎn)方式來實現(xiàn): 利用配件,可以實現(xiàn)任意角度的轉(zhuǎn)角。 利用異型管中的斜口管、半斜口管可以實現(xiàn)4°和2°的轉(zhuǎn)角(但目前國內(nèi)設(shè)備不具備生產(chǎn)斜口管、半斜口管能力)。 對于較小角度轉(zhuǎn)折,可以利用標(biāo)準(zhǔn)PCCP接頭借轉(zhuǎn)實現(xiàn)。但應(yīng)考慮預(yù)留足夠的接頭變形余度,不能全部利用。比如說,PCCP最大允許轉(zhuǎn)角度數(shù)為1.0°,但最大借轉(zhuǎn)角也不宜大于0.6°或者0.5°。留出地基不均勻沉陷變形或發(fā)生地震時接頭變形。 PCCP水泥砂漿保護(hù)層損壞的修復(fù) 規(guī)范吊裝-帶保護(hù)吊裝繩 ![]() 安裝承包人用裸鋼絲繩吊裝損壞PCCP表面環(huán)氧煤瀝青涂層 ![]() ![]() 「」 不規(guī)范吊裝 安裝承包人在PCCP運輸和安裝過程損壞水泥砂漿保護(hù)層的修復(fù),最好在招標(biāo)文件中規(guī)定由制管承包人修補。如果合同規(guī)定由安裝承包人完成,應(yīng)該規(guī)定按制管承包人的作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行修補,否則修復(fù)不規(guī)范會留下安全隱患,影響管道壽命。 ![]() ![]() 某工程安裝承包人修補后的PCCP實例 溝槽回填 a、回填壓實標(biāo)準(zhǔn) 針對不同回填材料規(guī)定壓實指標(biāo),如壓實度和相對密度,前者針對黏性土,后者針對無黏性土(砂礫石或砂),在多項工程中混淆。 b、管基墊層 影響安裝、管道結(jié)構(gòu)受力。 c、分層回填及壓實 現(xiàn)場監(jiān)理和承包人一定要根據(jù)合同技術(shù)條款規(guī)定,嚴(yán)格分層回填,特別是管基墊層區(qū),本身回填壓實難度大,但盡管壓實難度大,就越要嚴(yán)格要求。 靠近管周回填料粒徑要求(特別有外防腐涂層的管材)。 管道兩側(cè)對稱回填,防止擠偏管道。 規(guī)范的PCCP管溝回填 ![]() 不規(guī)范的PCCP管溝回填 ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 不規(guī)范的PCCP溝槽回填 管道系統(tǒng)水壓試驗 試驗?zāi)康?/strong> a、檢驗管材承受內(nèi)能力; b、檢驗安裝完成的管道承插口接頭在承受試驗壓力下是否合格;管道焊接接口是否合格;設(shè)備接口是否漏水等; c、檢驗止推設(shè)計及施工質(zhì)量。 試驗遵循的標(biāo)準(zhǔn) a、《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268 b、《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道技術(shù)規(guī)范》SL 702 c、《水電水利工程壓力鋼管制作安裝及驗收規(guī)范》GB 50766 管道水壓試驗分段 按GB 50268 9.1.9規(guī)定:“管道的試驗長度除本規(guī)范規(guī)定和設(shè)計另有要求外,壓力管道水壓試驗的管段長度不宜大于1.0km;無壓力管道的閉水試驗,條件允許時可一次試驗不超過5個連續(xù)井段;對于無法分段試驗的管道,應(yīng)由工程有關(guān)方面根據(jù)工程具體情況確定?!?/span> 這個規(guī)定不切合實際。 大部分工程都不執(zhí)行或者說沒法執(zhí)行; 有些工程在招標(biāo)階段盲目地、死板教條地執(zhí)行GB 50268,給后期帶來很多麻煩。 建議結(jié)合管道管線地形、壓力、水源等條件確定,招標(biāo)文件一定載明“由設(shè)計確定” 。 那么,設(shè)計如何確定呢? a)應(yīng)結(jié)合地形條件; b)應(yīng)結(jié)合管材及工壓; c)應(yīng)結(jié)合管道工程止推系統(tǒng)設(shè)計; d)應(yīng)結(jié)合水壓試驗采用的堵頭條件、是否利用檢修閥、是否已在管線系統(tǒng)中安裝了水壓試驗管; e)應(yīng)結(jié)合水壓試驗水源條件; 綜合分析了以上各種條件后合理地進(jìn)行。 合格標(biāo)準(zhǔn) 《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268規(guī)定,水壓試驗合格標(biāo)準(zhǔn)分為:允許壓力降值和允許滲漏量值。GB 50268是在市政給排水標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上形成的,不適用現(xiàn)在的PCCP接口型式。 GB 50268第9章管道功能性試驗: ![]() ![]() ![]() ![]() 允許滲漏量值法及存在的問題: a、認(rèn)為每個接口沿管徑均勻滲漏,滲漏量與管徑有關(guān)。 b、認(rèn)為每個接口沿管徑均勻滲漏,且滲漏量與接口數(shù)量成正比,與試驗段長度成正比。 從前面我們對SP、PCCP等各種管材材質(zhì)、接口型式等分析可以看出:以上這兩條假定或者說前提條件都不正確,導(dǎo)致計算出允許滲漏量偏大。 PCCP工程常見問題:接頭漏水;閥件法蘭接口漏水;止推發(fā)生位移導(dǎo)致接口拉開;PCCP接頭安裝不合格漏水;一條管線中含有兩種以上管材如何進(jìn)行水壓試驗;易發(fā)生接頭漏水或管道結(jié)構(gòu)破壞的情況;彎管接頭與鎮(zhèn)墩(或止推墩)澆筑;排氣閥設(shè)計或安裝不到位的情況處理;管道埋深;安裝過程漂管;已裝完成后的管道接頭后期打壓不合格問題。 接頭漏水 南水北調(diào)某配套工程PCCP接口漏水(地基變形、試驗壓力偏大導(dǎo)致) 閥件法蘭接口漏水 有些工程發(fā)生蝶閥與伸縮節(jié)法蘭接口嚴(yán)重漏水,漏水原因大部分為安裝問題,少數(shù)為法蘭盤強度、剛度不滿足。對于安裝問題可松開全部螺栓,重新均勻緊固;法蘭盤強度、剛度不滿足屬于設(shè)計或制作缺陷。但下圖中某工程接頭漏水的處理方式不可取。 ![]() 某工程接頭漏水的不可取處理方式 止推發(fā)生位移導(dǎo)致接口拉開 1)某輸水管道工程試壓過程中上凸彎頭脫落; 2)某PCCP輸水工程止推墩發(fā)生較大位移,導(dǎo)致接口漏水;屬于工程缺陷,應(yīng)針對性地進(jìn)行處理。 PCCP接頭安裝不合格漏水 國內(nèi)PCCP接頭水壓試驗不合格的實例很多,如,某工程小口徑PCCP輸水工程,其中一個接口兩道膠圈安裝均不到位,已出現(xiàn)嚴(yán)重漏水現(xiàn)象。但管道整體水壓試驗時,按允許滲漏量標(biāo)準(zhǔn)判定合格,按允許壓力降標(biāo)準(zhǔn)判定不合格。 一條管線中含有兩種以上管材如何進(jìn)行水壓試驗 按GB 50268中9.1.8 規(guī)定執(zhí)行。 1)穿河段; 2)穿鐵路、高等級公路; 3)水平定向鉆、頂管或沉管。 GB 50268 9.1.8管道采用兩種(或兩種以上)管材時,宜按不同管材分別進(jìn)行試驗;不具備分別試驗的條件必須組合試驗,且設(shè)計無具體要求時,應(yīng)采用不同管材的管段中試驗控制最嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗。 建議分不同情況進(jìn)行實施,如沉管、水平定向鉆拖管和頂套管內(nèi)穿管,應(yīng)在實施前進(jìn)行水壓試驗。 易發(fā)生接頭漏水或管道結(jié)構(gòu)破壞的情況 1)軟硬巖變化處;應(yīng)做好過渡段設(shè)計與施工。 2)巖基敷設(shè)管道且未設(shè)墊層或墊層設(shè)置不合 理。 3)管基、管側(cè)回填質(zhì)量差。 彎管接頭與鎮(zhèn)墩(或止推墩)澆筑 某工程鎮(zhèn)墩澆筑未按設(shè)計圖紙澆筑,導(dǎo)致后期管道失事。 ![]() ![]() 不正確的鎮(zhèn)墩澆筑 排氣閥設(shè)計或安裝不到位的情況處理 排氣閥設(shè)置事關(guān)工程安全運行,發(fā)現(xiàn)后應(yīng)及時增設(shè)。 管道埋深 某工程管線穿過一片麥田,由于測量錯誤將管線整體抬高50cm,導(dǎo)致管道埋深由原設(shè)計的2.0m減少到1.5m,考慮已經(jīng)滿足了凍土深度,故業(yè)主為了施工進(jìn)度,決定就按1.5m埋深安裝。建成后對工程安全運行沒影響,但農(nóng)民每年都找管理單位的麻煩。所以,原設(shè)計2.0m是有道理的。 安裝過程漂管 高地下水區(qū)域或雨季常發(fā)生。 ![]() ![]() 雨季或高地下水區(qū)漂管 安裝完成后的管道接頭后期打壓不合格問題 國內(nèi)有多項工程發(fā)生過管道接頭后期打壓不合格問題,原因也是多方面的,處理措施應(yīng)針對實際情況進(jìn)行區(qū)別對待。 總之,設(shè)計、制作、安裝、回填都把好質(zhì)量關(guān),相信PCCP行業(yè)在我國會更加健康地發(fā)展。 來源:PCCP質(zhì)量創(chuàng)新工作委員會(公眾號) 已無
文章分類:
行業(yè)資訊
|