一种创新的PCCP管抢修快速节的应用与探讨

孙亚兴 程利刚

摘 要：文章针对常规管材的抢修施工工艺及配件对于预应力钢筒混凝土管（PCCP）难以适用的问题，以PCCP管道为研究对象，设计出与之相适应的临时快速抢修节，并进行现场压力试验。并从管道抢修有效性、抢修时间等指标对其进行考核，验证了创新的PCCP管道抢修快速节具有良好的工程适用性。

关键词：PCCP管；抢修快速节；压力试验

中图分类号：TU991 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）02-0034-03

Abstract： In order to solve the problem that the rush repair construction technology and fittings of conventional pipes are difficult to be applied to the prestressed steel cylinder concrete pipe （PCCP）， this paper takes the PCCP pipe as the research subject， designs a temporary quick repair joint suitable for it， and carries out the pressure test on the spot. From the pipeline repair effectiveness， repair time and other indicators to examine， this study verifies that the innovation of the PCCP pipeline repair rapid section has good engineering applicability.

Keywords： PCCP tube； rush repair joint； pressure test

1 概述

預应力钢筒混凝土管道，简称PCCP，是一种新型的刚性管材，由于其具备了良好的抗拉性、密封性、耐腐蚀性以及可以承受高的内压和外部荷载PCCP管必将更广泛地应用于城市给水工程中[1]。但是由于此管材具有独立的复合结构和独特的接头形式，又采用橡胶圈受压反弹密封机制[2]，且PCCP的管体是由钢筒及钢线缠绕混凝土喷注所形成，在运行过程中，由于地质的变化、气候的影响、压力的波动及工作寿命的疲劳度，都将会在局部出现爆管现象。而在抢修时由于PCCP其制作工艺所限，表面不规整，且管径误差较大。导致PCCP管道在抢修施工过程中经常遇到抢修时间长、压接密封不紧等问题。张广[3]通过对大管径的PCCP管线现场施工时管缝缺陷的问题，提出了外缝镇墩加固、内缝刚性连接等措施解决了工程现场PCCP管管缝缺陷问题；雷霆宇[4]在原水输水钢管带压快速抢修相关技术研究一文中提出抢修哈夫节可以有效节省管道的抢修时间；樊新军[5]提出了全剖式哈夫节在供排水厂带压堵漏的施工中具有良好的实用性。但是针对PCCP管道的抢修快速节研究甚少，本文针对PCCP管道试制了抢修快速节，并通过现场压力测试验证其具有良好的工程适用性。

2 抢修快速节的试制

PCCP管抢修快速节是针对PCCP管道爆管后能够及时快捷的对爆点加以紧箍，及时恢复供水作用。其主体采用不锈钢材质，是为排除PCCP故障临时专用工具，其可反复多次长久使用，其特点可为安装快速，在爆管后10小时内就可恢复供水。主体采用D2M以下两片合拢，D2M以上三片合拢。合拢面为双片高压长法兰，内附优质止水橡胶，而纵端止水部分采取内缩增压式，再配以内压圈外拉加压形式。优点如下：（1）其形式充分克服PCCP外径误差大，表面不平整的客观形态。（2）内压渐缩膨胀形式可充分的借用内在自身水压，从而达到最佳止水效果。其次，主体外部均部附著多条加强筋未增强其主体的承压度，双侧长法兰采用多点支撑骨架，来增强长法兰的拉力和密封强度。另外除主体器以外，另配有相关型号的应力支架，来满足主体器安装时，更方便与准确性。剖面图如图1所示。

在设计图纸的参数下，初次试制了PCCP抢修快速节的模型，采用普通碳钢材料，具体有主体钢管？覫159×6长度300mm一段、合拢法兰60×18mm长度300mm四块、试验管？覫89×5mm长度450mm一段、外挡板？覫147～内径95×4mm两片、内加压板？覫140～内径95mm两片、法兰螺栓M14×65mm十根、加压螺栓M8×100mm十二根、止水橡胶30×30×449mm两条，模型如图2。

3 现场压力试验

现场压力测试以水压从0.0MPa开始，以0.2MPa为增量逐渐增大至管道的最大压力1.6MPa，观察渗漏情况。在试验过程中把橡胶密封垫紧密粘牢在密封槽内，防止橡胶密封垫被水压挤出密封槽。试验一共进行了四次，其中第四次为破坏性试验，试验结果见表1至表4。

在合拢注水加压试验至0.6MPa时，双侧橡胶对接处，漏水严重，试验失败。在第一次方案的基础上，提出了新结构方案。新方案的提出，主要是针对PCCP管道存在钢丝层、混凝土层、钢桶层、砂浆层等多层结构的特性，重点解决PCCP管道破裂渗水至多层，难以在破裂处一次性解决爆管的问题。新方案如下图3所示。

第二次试验利用第一次试验主体管一部分，采用外紧加压方式，注水测试在1.0MPa时漏水，试验失败。对两次失败原因进行详细分析：第一、因为试验品口径过小，橡胶弯曲角度不够，安装时止水面贴合不到位；第二、加压螺栓过细极易损坏，加压过程不给力，导致密封不严密，试验再次失败。

第三次试验在以上两次失败基础上做出了相应的调校。主体管与上几次型号相同，试验管做了调整，采用？覫76×4×450mm管一段，测试管缩小的同时增加了加压螺栓的直径，同时提升了螺栓的强度，此次采用M10×100mm35CrMo材质，止水橡胶采用正圆制作，对接方式采用斜切面对合，在安装过程中，除法兰螺栓加强紧固外，加压螺栓未作过紧加压然后进行了注水加压测试，压力表使用1.6MPa压值的力表，根据两侧是否有漏水渗水现象酌情紧固加压螺栓。测试结果，水压达到最高值后，持续加压仍未见漏水及渗水现象，此次试验成功。

在现场压水试验成功的前提下，我们考虑到PCCP管道外部防腐层体表不光滑、粗糙、不规整的特性，在试验测试管的表面（橡胶密封接合面）制造了人为划痕，然后再次进行测试，测试结果压力表仍然达到了其压力表的最大值1.6MPa后，试验品依然没有漏水渗水现象，进而符合了我们预期的要求标准，至此试验成功。

4 结束语

（1）PCCP管道抢修快速节是一套快速高效并且可以多次反复使用的排障工具，其加压螺栓部分，全部选用定制加强螺栓，保证在反复使用过程中不易损坏。

（2）现场加压试验中通过三次试验改进得到适用于PCCP管道的抢修快速节，抢修有效性大幅度提高，节约了抢修时间，在给排水工程中可以实现快速通水。

（3）由于管道爆管创面大小的不确定性，PCCP抢修快速节主体的长度还需要设计相应的长度和型号，以便提高现场的适用性。

参考文献：

[1]张树凯.预应力钢筒混凝土管发展与前景展望[J].混凝土与水泥制品，2007（2）：25-29.

[2]朱宇.PCCP管在输水管线施工中关键技术的研究[D].西安建筑科技大学，2006.

[3]张广.大管径PCCP管试水阶段管缝缺陷处理[J].城市道桥与防洪，2018，04（4）：124-125.

[4]雷霆宇.原水输水钢管带压快速抢修相关技术研究[J].隧道与轨道交通，2017，05：105-107.

[5]樊新军.带压堵漏技术在供排水厂的应用[J].齐鲁石油化工，2006，09：33-34.