倒虹吸PCCP管道的檢測

文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊 830001)

倒虹吸PCCP管道的檢測

文 勇

(新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局，烏魯木齊 830001)

預應(yīng)力鋼筋混凝土管(PCCP)是20世紀90年代引入中國的，文章以某供水工程的倒虹吸PCCP管道先后兩次對預應(yīng)力鋼絲檢測的情況為例，對PCCP管道工程安全、檢測數(shù)據(jù)、檢測方法進行闡述，以期對PCCP管道工程的施工建設(shè)、安全檢測提供依據(jù)。

PCCP管道；結(jié)構(gòu)尺寸；設(shè)計參數(shù)；無損檢測；管道質(zhì)量

1 工程概況

北疆供水工程三個泉倒虹吸全長10.927 km，最大工作靜水壓力1.6 MPa，最大水頭損失28.6 m，工程采用預應(yīng)力鋼筒混凝土管道(PCCP)與鋼管的組合方案。內(nèi)水壓力≤1.4 MPa，采用PCCP，單線管長7 385.27 m，內(nèi)徑2.8 m；1.4 MPa以上采用鋼管，單線管長3 181 m，內(nèi)徑2.7 m。表1為PCCP管材結(jié)構(gòu)尺寸，表2為PCCP管材結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)，圖1為PCCP管結(jié)構(gòu)圖。

三個泉倒虹吸PCCP管徑大，線路長，進出口水力條件復雜，內(nèi)水壓力高，PCCP管的綜合指數(shù)達3.92(管徑與壓力的乘積)，制造、安裝技術(shù)復雜，PCCP管跨越第三系地層和沙漠風積砂地層，基礎(chǔ)變形大且不均勻，管槽開挖后有強腐蝕性淺層地下水滲出。

表1 倒虹吸PCCP管材結(jié)構(gòu)尺寸

表2 倒虹吸PCCP管材結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

2 PCCP管道預應(yīng)力鋼絲完整性評價的必要性

PCCP的強度取決于纏繞在管芯上的高強預應(yīng)力鋼絲，鋼絲在管芯上產(chǎn)生均勻的壓預應(yīng)力，能夠抵償由內(nèi)壓和外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力。但是在施工及運行過程中，有多種原因會造成鋼絲損傷或腐蝕：①鋼絲質(zhì)量差，出現(xiàn)氫脆現(xiàn)象；②制造缺陷，特別是砂漿保護層質(zhì)量差；③PCCP安裝不當，砂漿保護層出現(xiàn)裂縫；④PCCP處于腐蝕性土壤中，氯化物、硫酸鹽及其他誘發(fā)腐蝕的化合物侵入砂漿層；⑤操作原因，包括非正常啟動閥及泵引起的瞬時壓力波[1]。

鋼絲腐蝕到一定程度后出現(xiàn)斷裂，所在部位管道強度下降。如果腐蝕進一步發(fā)展，同一部位將出現(xiàn)更多斷絲，管道強度顯著降低，最終導致爆管。國外對PCCP爆管事故的統(tǒng)計表明，鋼絲斷裂是引起爆管的主要原因。PCCP爆管具有突發(fā)性、災(zāi)難性，事先沒有征兆。爆管發(fā)生后，并不僅僅限于管道供水中斷，還會引起交通、環(huán)境、衛(wèi)生等公共安全事故。

圖1 倒虹吸PCCP管結(jié)構(gòu)圖

3 PCCP管道預應(yīng)力鋼絲檢測情況

3.1 檢測方法

PCCP是一種復合管材，由于電磁波設(shè)備是在管道內(nèi)部進行探測，預應(yīng)力鋼絲纏繞在200 mm外的管芯混凝土上，管道鋼筒對電磁波信號有強屏蔽作用。此次檢測是將P-Wave電磁法探測設(shè)備固定在檢測推車上，將檢測推車在管道內(nèi)推行，激勵探頭在管內(nèi)某一側(cè)感應(yīng)產(chǎn)生變化的磁場，該磁場沿管道圓周傳播后到達另一側(cè)的接收探頭，在接收探頭中感應(yīng)產(chǎn)生電壓，在此傳播路徑上如果鋼絲出現(xiàn)斷裂，接收信號的振幅及相位就會發(fā)生變化，由此確定斷絲部位并估計斷絲數(shù)量。

3.2 第一次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的檢測。此次檢測是國內(nèi)首次引進新技術(shù)針對PCCP鋼絲斷裂進行探測，填補了目前國內(nèi)還沒有專門針對PCCP預應(yīng)力鋼絲探測的技術(shù)空白，對PCCP爆管預警方面發(fā)揮了重要作用。本次1#、2#管線共計探測了2400節(jié)PCCP管，累計長度14 384 m。共計發(fā)現(xiàn)18處斷絲(1#管線6處、2#管線12處)，占全部探測管道的0.75%，其余99.25%的管道未發(fā)現(xiàn)明顯的斷絲信號。在出現(xiàn)斷絲的18節(jié)管道中，13節(jié)管道斷絲數(shù)量在1～5根之間，5節(jié)管道斷絲數(shù)量在6～10根之間，斷絲數(shù)量均不超過10根，且同一節(jié)管均只有1處斷絲，程度較輕。

3.3 第二次檢測情況

2010年3月17—21日，完成了對倒虹吸兩條PCCP管道的第二次檢測。本次3個泉倒虹吸所檢測的2400節(jié)管道中，23節(jié)管道發(fā)現(xiàn)斷絲。

3.4 兩次檢測對比

在第一次檢測出現(xiàn)斷絲的18節(jié)管道中：10節(jié)管道斷絲數(shù)量未變化；3 節(jié)管道斷絲數(shù)量略有增加，但斷絲數(shù)量的增加均未超過5根， 3節(jié)管道斷絲數(shù)量略有減少；2 節(jié)管道經(jīng)分析認為沒有斷絲，信號異常是由噪音、結(jié)構(gòu)物等其他因素引起。第二次檢測新發(fā)現(xiàn)7節(jié)管道斷絲，6 節(jié)管道斷絲數(shù)量為 1～5 根；1節(jié)管道斷絲數(shù)量為15～20根。

通過兩次PCCP管道檢測數(shù)據(jù)分析對比：兩次檢測數(shù)據(jù)基本相符，倒虹吸PCCP僅有少量管道(23節(jié))出現(xiàn)斷絲，約占所有檢測管道數(shù)量的1%。管道于2005年投入使用至今已有7 a，現(xiàn)狀表明管道施工質(zhì)量較好，今后一段時間內(nèi)也能良好地運行。

4 結(jié) 語

由于PCCP預應(yīng)力鋼絲斷裂是一個循序漸進的發(fā)展過程，我們可以通過采用電磁波技術(shù)定期對管道進行安全檢測，當斷絲接近了25根時發(fā)出預警，即刻采取有效的處理措施：

1)提前定做管道和擇機更換管道。

2)在斷絲處采取外抱箍辦法加固PCCP管道。

3)對PCCP進行原型管道斷絲試驗，獲取從1根斷絲發(fā)展到爆管整個過程的試驗數(shù)據(jù)，為建立PCCP安全運行預警數(shù)據(jù)庫提供第一手資料。

[1]萇登侖，任江龍，王朝暉.三個泉倒虹吸PCCP管道工程試驗段施工研究[J].科技資汛，2007(36)：77-78.

PCCP Detection of Inverted Siphon Pipe

WEN Yong

(Xinjiang Irtysh River Basin Development Project Construction Management Bureau，Urumqi 836401，China)

Prestressed reinforced concrete pipe (PCCP) is introduced to China in 20 Century 1990’s.Taking two times prestressed steel wire detection of the inverted siphon PCCP pipeline in a water supply project as an example，PCCP pipeline engineering safety，inspection data，detection methods are presented in this paper In order to provide basis for testing the safety of construction of the PCCP pipeline engineering.

PCCP pipe；structure size；design parameter；nondestructive testing；pipe quality

1007-7596(2015)01-0040-03

2014-04-12

文勇(1978-)，男，新疆烏魯木齊人，工程師。

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