一種創(chuàng)新的PCCP管搶修快速節(jié)的應(yīng)用與探討

孫亞興 程利剛

摘 要：文章針對(duì)常規(guī)管材的搶修施工工藝及配件對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）難以適用的問(wèn)題，以PCCP管道為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的臨時(shí)快速搶修節(jié)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓力試驗(yàn)。并從管道搶修有效性、搶修時(shí)間等指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行考核，驗(yàn)證了創(chuàng)新的PCCP管道搶修快速節(jié)具有良好的工程適用性。

關(guān)鍵詞：PCCP管；搶修快速節(jié)；壓力試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道，簡(jiǎn)稱PCCP，是一種新型的剛性管材，由于其具備了良好的抗拉性、密封性、耐腐蝕性以及可以承受高的內(nèi)壓和外部荷載PCCP管必將更廣泛地應(yīng)用于城市給水工程中[1]。但是由于此管材具有獨(dú)立的復(fù)合結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的接頭形式，又采用橡膠圈受壓反彈密封機(jī)制[2]，且PCCP的管體是由鋼筒及鋼線纏繞混凝土噴注所形成，在運(yùn)行過(guò)程中，由于地質(zhì)的變化、氣候的影響、壓力的波動(dòng)及工作壽命的疲勞度，都將會(huì)在局部出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。而在搶修時(shí)由于PCCP其制作工藝所限，表面不規(guī)整，且管徑誤差較大。導(dǎo)致PCCP管道在搶修施工過(guò)程中經(jīng)常遇到搶修時(shí)間長(zhǎng)、壓接密封不緊等問(wèn)題。張廣[3]通過(guò)對(duì)大管徑的PCCP管線現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)管縫缺陷的問(wèn)題，提出了外縫鎮(zhèn)墩加固、內(nèi)縫剛性連接等措施解決了工程現(xiàn)場(chǎng)PCCP管管縫缺陷問(wèn)題；雷霆宇[4]在原水輸水鋼管帶壓快速搶修相關(guān)技術(shù)研究一文中提出搶修哈夫節(jié)可以有效節(jié)省管道的搶修時(shí)間；樊新軍[5]提出了全剖式哈夫節(jié)在供排水廠帶壓堵漏的施工中具有良好的實(shí)用性。但是針對(duì)PCCP管道的搶修快速節(jié)研究甚少，本文針對(duì)PCCP管道試制了搶修快速節(jié)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試驗(yàn)證其具有良好的工程適用性。

2 搶修快速節(jié)的試制

PCCP管搶修快速節(jié)是針對(duì)PCCP管道爆管后能夠及時(shí)快捷的對(duì)爆點(diǎn)加以緊箍，及時(shí)恢復(fù)供水作用。其主體采用不銹鋼材質(zhì)，是為排除PCCP故障臨時(shí)專用工具，其可反復(fù)多次長(zhǎng)久使用，其特點(diǎn)可為安裝快速，在爆管后10小時(shí)內(nèi)就可恢復(fù)供水。主體采用D2M以下兩片合攏，D2M以上三片合攏。合攏面為雙片高壓長(zhǎng)法蘭，內(nèi)附優(yōu)質(zhì)止水橡膠，而縱端止水部分采取內(nèi)縮增壓式，再配以內(nèi)壓圈外拉加壓形式。優(yōu)點(diǎn)如下：（1）其形式充分克服PCCP外徑誤差大，表面不平整的客觀形態(tài)。（2）內(nèi)壓漸縮膨脹形式可充分的借用內(nèi)在自身水壓，從而達(dá)到最佳止水效果。其次，主體外部均部附著多條加強(qiáng)筋未增強(qiáng)其主體的承壓度，雙側(cè)長(zhǎng)法蘭采用多點(diǎn)支撐骨架，來(lái)增強(qiáng)長(zhǎng)法蘭的拉力和密封強(qiáng)度。另外除主體器以外，另配有相關(guān)型號(hào)的應(yīng)力支架，來(lái)滿足主體器安裝時(shí)，更方便與準(zhǔn)確性。剖面圖如圖1所示。

在設(shè)計(jì)圖紙的參數(shù)下，初次試制了PCCP搶修快速節(jié)的模型，采用普通碳鋼材料，具體有主體鋼管？覫159×6長(zhǎng)度300mm一段、合攏法蘭60×18mm長(zhǎng)度300mm四塊、試驗(yàn)管？覫89×5mm長(zhǎng)度450mm一段、外擋板？覫147～內(nèi)徑95×4mm兩片、內(nèi)加壓板？覫140～內(nèi)徑95mm兩片、法蘭螺栓M14×65mm十根、加壓螺栓M8×100mm十二根、止水橡膠30×30×449mm兩條，模型如圖2。

3 現(xiàn)場(chǎng)壓力試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試以水壓從0.0MPa開(kāi)始，以0.2MPa為增量逐漸增大至管道的最大壓力1.6MPa，觀察滲漏情況。在試驗(yàn)過(guò)程中把橡膠密封墊緊密粘牢在密封槽內(nèi)，防止橡膠密封墊被水壓擠出密封槽。試驗(yàn)一共進(jìn)行了四次，其中第四次為破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1至表4。

在合攏注水加壓試驗(yàn)至0.6MPa時(shí)，雙側(cè)橡膠對(duì)接處，漏水嚴(yán)重，試驗(yàn)失敗。在第一次方案的基礎(chǔ)上，提出了新結(jié)構(gòu)方案。新方案的提出，主要是針對(duì)PCCP管道存在鋼絲層、混凝土層、鋼桶層、砂漿層等多層結(jié)構(gòu)的特性，重點(diǎn)解決PCCP管道破裂滲水至多層，難以在破裂處一次性解決爆管的問(wèn)題。新方案如下圖3所示。

第二次試驗(yàn)利用第一次試驗(yàn)主體管一部分，采用外緊加壓方式，注水測(cè)試在1.0MPa時(shí)漏水，試驗(yàn)失敗。對(duì)兩次失敗原因進(jìn)行詳細(xì)分析：第一、因?yàn)樵囼?yàn)品口徑過(guò)小，橡膠彎曲角度不夠，安裝時(shí)止水面貼合不到位；第二、加壓螺栓過(guò)細(xì)極易損壞，加壓過(guò)程不給力，導(dǎo)致密封不嚴(yán)密，試驗(yàn)再次失敗。

第三次試驗(yàn)在以上兩次失敗基礎(chǔ)上做出了相應(yīng)的調(diào)校。主體管與上幾次型號(hào)相同，試驗(yàn)管做了調(diào)整，采用？覫76×4×450mm管一段，測(cè)試管縮小的同時(shí)增加了加壓螺栓的直徑，同時(shí)提升了螺栓的強(qiáng)度，此次采用M10×100mm35CrMo材質(zhì)，止水橡膠采用正圓制作，對(duì)接方式采用斜切面對(duì)合，在安裝過(guò)程中，除法蘭螺栓加強(qiáng)緊固外，加壓螺栓未作過(guò)緊加壓然后進(jìn)行了注水加壓測(cè)試，壓力表使用1.6MPa壓值的力表，根據(jù)兩側(cè)是否有漏水滲水現(xiàn)象酌情緊固加壓螺栓。測(cè)試結(jié)果，水壓達(dá)到最高值后，持續(xù)加壓仍未見(jiàn)漏水及滲水現(xiàn)象，此次試驗(yàn)成功。

在現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)成功的前提下，我們考慮到PCCP管道外部防腐層體表不光滑、粗糙、不規(guī)整的特性，在試驗(yàn)測(cè)試管的表面（橡膠密封接合面）制造了人為劃痕，然后再次進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果壓力表仍然達(dá)到了其壓力表的最大值1.6MPa后，試驗(yàn)品依然沒(méi)有漏水滲水現(xiàn)象，進(jìn)而符合了我們預(yù)期的要求標(biāo)準(zhǔn)，至此試驗(yàn)成功。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）PCCP管道搶修快速節(jié)是一套快速高效并且可以多次反復(fù)使用的排障工具，其加壓螺栓部分，全部選用定制加強(qiáng)螺栓，保證在反復(fù)使用過(guò)程中不易損壞。

（2）現(xiàn)場(chǎng)加壓試驗(yàn)中通過(guò)三次試驗(yàn)改進(jìn)得到適用于PCCP管道的搶修快速節(jié)，搶修有效性大幅度提高，節(jié)約了搶修時(shí)間，在給排水工程中可以實(shí)現(xiàn)快速通水。

（3）由于管道爆管創(chuàng)面大小的不確定性，PCCP搶修快速節(jié)主體的長(zhǎng)度還需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的長(zhǎng)度和型號(hào)，以便提高現(xiàn)場(chǎng)的適用性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張樹(shù)凱.預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管發(fā)展與前景展望[J].混凝土與水泥制品，2007（2）：25-29.

[2]朱宇.PCCP管在輸水管線施工中關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2006.

[3]張廣.大管徑PCCP管試水階段管縫缺陷處理[J].城市道橋與防洪，2018，04（4）：124-125.

[4]雷霆宇.原水輸水鋼管帶壓快速搶修相關(guān)技術(shù)研究[J].隧道與軌道交通，2017，05：105-107.

[5]樊新軍.帶壓堵漏技術(shù)在供排水廠的應(yīng)用[J].齊魯石油化工，2006，09：33-34.