PCCP管道修复加固技术探讨

贺瑞春 王树义 李 东

(珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东 广州 510610)

自1893年预应力钢筒混凝土管(PCCP)问世以来，因其过流能力强、水头损失小、高抗渗性等优点，广泛引用于各类输水工程项目中，我国自20世纪80年代引入PCCP生产线，已累计建成1.6万km的PCCP埋地管道。PCCP管已广泛应用于我国水利、市政给排水等输送水工程。

国外已有大量PCCP管失效事件发生，根据美国自来水协会研究基金会(AwwaRF)2008年发布的“PCCP失效”专题报告，自20世纪40年代至2006年，美国共发生PCCP失效事件36 097个[1]。20世纪90年代建成的利比亚“非洲大人工河”已发生5次爆裂，发现钢丝断裂35 000根，到2011年数千节管段需要维修或更换。我国宁夏某水务公司的PCCP管已经发生多次爆裂[2]。

随着我国PCCP管道运行寿命的增加，管道失效事件将会逐渐增多，PCCP管泄露或爆管易造成地面塌陷、威胁周边建筑物、影响下游生活和生产用水，对PCCP修复和更新是必须面临的问题。我国PCCP破坏事件较少，缺少PCCP修复更新的技术和经验。国内PCCP修复大多为局部修复。

PCCP发生爆管、预应力钢丝断裂、混凝土或砂浆开裂时局部修复技术不再适用，因此研究结构性修复技术十分必要。国外PCCP管道结构修复可以分为两大类，即管道内部修复和外部修复技术。内部修复技术包括：内衬钢管法、内部粘贴碳纤维法(CFRP)和滑动内衬高密度聚乙烯法(HDPE)[3]。外部修复技术包括：移除更换法、外部钢绞线后张预应力法和外包混凝土法[3]。

1 内部修复法

1.1 内衬钢管法

内衬钢管法是将制作好的螺旋焊接钢管插入待修复的PCCP内，焊接钢管上下游接头后向钢管外侧注入砂浆，钢管内侧喷涂砂浆内衬。内衬钢管法钢管焊接质量较高，施工效率高，但对PCCP管道轴线偏差适应性差，弯接头施工技术难度大，修复后过流断面损失大，且需要中断供水，该方法适用于爆管和完整管道修复[3]。

1.2 内部粘贴碳纤维法

内部粘贴碳纤维法是PCCP管道发生严重断丝或管芯混凝土开裂时，对整个PCCP管节混凝土结构进行加固修复，于管道内表面粘贴碳纤维片材2层～4层，而后在CFRP表面涂刷保护层，CFRP的层数和粘贴方向根据管道受力及损伤情况确定。该方法施工简便，无需开挖对管线周边影响小，但是需要停水，大面积修补加固工期长，碳纤维加固适用于受拉区加固，对碳纤维及粘接材料耐水性要求高，适用于完整管道修复。

1.3 滑动内衬高密度聚乙烯(HDPE)法

滑动内衬高密度聚乙烯法是开挖PCCP启拱线以上土层，将PCCP管沿起拱线切开，移除上半部分损伤管道，将HDPE管插入PCCP管道内，并在HDPE与PCCP之间进行灌浆并在上下游做防水处理，该方法为半开挖，施工速度较快，但需要停水，加固管段较短，适用于爆管及完整管道修复[3]。

2 外部加固法

2.1 移除更换法

该方法是开挖后将失效PCCP管移除，然后用PCCP管、螺旋焊钢管或球墨铸铁管替代PCCP管。PCCP管质量大调运难度高，承插口连接不便；球墨铸铁管耐腐蚀性好，但焊接性能不如钢管，球墨铸铁管直径为固定规格，仅可用于部分直径的PCCP管更换；螺旋焊接钢管具有质轻、连接方便、灵活性高等优点，在PCCP管移除更换中应用较多[4]。移除更换法不会减小过流面积，但开挖工作量大，需要停水施工，适用于爆管和完整管道修复。

2.2 外部钢绞线后张预应力法

该方法是在PCCP管外重新张拉预应力，然后喷保护层。其优点是可在不停水情况下进行补强加固，缺点是施工工艺复杂，开挖工作量大，需要考虑管道两侧的受力情况，张拉接头处理复杂，外部新张拉的钢绞线防腐要求更高，不适用于爆管修复，只能修复结构完整的管道。

2.3 外包混凝土法

外包混凝土法是在损伤PCCP管外面包一层新的钢筋混凝土，该方法导致PCCP管刚度不均匀，适用于小口径管道修补。

上述方法各有特点，需要根据PCCP管失效种类、管道特性、管道周边环境选择、工期要求等选择合适的修复方法。随着工程新材料的不断涌现，新型抗压抗拉强度高、与混凝土粘结强度高、耐腐蚀性好、施工快速材料的涌现，PCCP修复加固新技术将不断涌现。

3 结语

介绍了部分国外PCCP结构性修复更新的6种方法，并对各自的优缺点进行了简单论述和比较，为国内PCCP管道修复提供参考，并提出了管道修复新方法构想。