馬平
(寧夏青龍管業(yè)集團(tuán)股份有限公司,銀川750000)
國內(nèi)使用的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)多是大口徑管道,工作壓力較大,如果發(fā)生損壞,將會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)也會(huì)給周邊居民的正常生產(chǎn)生活帶來不便。因此,在做好PCCP管道定期排查和故障預(yù)防的同時(shí),也應(yīng)對(duì)已經(jīng)發(fā)生損壞的PCCP管進(jìn)行應(yīng)急修復(fù)或結(jié)構(gòu)更新,以確保其能夠正常使用,保證管道的使用安全。
PCCP是以帶有鋼筒的高強(qiáng)度混凝土管作為管芯,環(huán)向纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲,然后在預(yù)應(yīng)力鋼絲上輥射高密實(shí)度的水泥砂漿,形成保護(hù)層,屬于一種復(fù)合型管材,能夠?qū)摻z的抗拉性能、混凝土的抗壓性能和耐腐蝕性能完美地融合在一起,因此,PCCP管材具備高強(qiáng)度、高抗?jié)B以及高密封性的特點(diǎn)[1]。
PCCP管材本身具備優(yōu)越的復(fù)合結(jié)構(gòu),能夠承受較大的內(nèi)部和外部壓力,抗震性能和接頭密封性能良好,施工簡(jiǎn)單且維護(hù)方便,得到了工程技術(shù)人員的廣泛關(guān)注,被廣泛應(yīng)用在長(zhǎng)距離輸水管線、壓力倒虹吸、供水工程以及電廠循環(huán)水工程下水管道等領(lǐng)域,相較于傳統(tǒng)管材,PCCP管材的適用范圍更廣,經(jīng)濟(jì)壽命更長(zhǎng),而且在使用過程中只要不發(fā)生破裂,出現(xiàn)滲漏問題的概率很小。
移除更換技術(shù)的基本原理是將損壞的PCCP管段直接移除,然后以新的管道進(jìn)行替換,但是,考慮PCCP管本身的口徑大,自重大,運(yùn)輸難度大,承插口的連接相對(duì)死板,因此,移除更換技術(shù)的應(yīng)用相較于鋼管要少很多。球墨鑄鐵管雖然具備良好的抗腐蝕性,但是,焊接性能相對(duì)較差,在與PCCP承接口連接的過程中,施工難度也較大,這也是其沒能得到普及的一個(gè)重要原因。
在對(duì)PCCP管進(jìn)行開挖的過程中,應(yīng)充分考慮降水以及坑壁穩(wěn)定性問題,避免對(duì)正常管段造成損壞。在移除更換PCCP管的過程中,為了減少過流斷面損失,應(yīng)將下半部分的砂漿內(nèi)襯層移除,鋼管安裝完成后,需要對(duì)混凝土保護(hù)層進(jìn)行澆筑,并在管道內(nèi)部噴涂相應(yīng)的環(huán)氧涂層或砂漿內(nèi)襯層,確保其能夠達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)[2]。
對(duì)比其他PCCP結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù),移除更換技術(shù)出現(xiàn)最早,應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng),技術(shù)難度也比較小,在半損管道和爆裂管道的修復(fù)中有良好的效果。另外,移除更換技術(shù)不會(huì)對(duì)原管道的過流斷面做出任何改變。在施工作業(yè)環(huán)節(jié),因?yàn)樾枰冗M(jìn)行工作坑的開挖,然后才能將破損管道移除,如果周邊存在商業(yè)區(qū)域或敏感建筑,則會(huì)導(dǎo)致施工成本的增大。
鋼絞線修復(fù)技術(shù)的基本原理是利用鋼絞線在PCCP管外部施加一定的預(yù)應(yīng)力,以此實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力損失的有效彌補(bǔ)。鋼絞線布設(shè)的位置可以是砂漿保護(hù)層外,也可以將發(fā)生損壞的PCCP管的砂漿保護(hù)層以及預(yù)應(yīng)力鋼絲全部去除后,布設(shè)在混凝土管芯層,對(duì)比這2種方法,前者是基于多層預(yù)應(yīng)力PCCP的設(shè)計(jì),后者則是基于單層預(yù)應(yīng)力PCCP管的設(shè)計(jì)。為了更好地實(shí)現(xiàn)上下游PCCP管之間變形問題的協(xié)調(diào),需要在上下游2節(jié)PCCP管上同樣布設(shè)鋼絞線,長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況確定。
在檢查井和閥門等位置,要實(shí)現(xiàn)鋼絞線的均勻布設(shè)難度較大,實(shí)際施工中,工程技術(shù)人員可以先布設(shè)1層鋼筋籠,在鋼筋籠適當(dāng)位置設(shè)置固定卡位,保證鋼絞線的均勻分布。如果需要設(shè)置錨固座,必須做好相應(yīng)的防水密封處理,確保鋼絞線能夠穿入HDPE(高密度聚乙烯)套管中,注入潤(rùn)滑油,確保在預(yù)應(yīng)力施加環(huán)節(jié)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的保護(hù)和潤(rùn)滑作用。如果必要,可以將鋼絞線與鋼筒連接,做好陰極保護(hù)工作,并且與外部噴涂水泥砂漿保護(hù)層,做好土方回填工作。
鋼絞線修復(fù)技術(shù)比較成熟,難度適中,而且因?yàn)槠湫迯?fù)更新工作是在管道外側(cè)進(jìn)行,可以采用帶壓修復(fù)的方式。但是,鋼絞線修復(fù)技術(shù)只能對(duì)一些結(jié)構(gòu)完整的PCCP管進(jìn)行修復(fù),無法修復(fù)爆裂的管道[3]。
鋼管穿插技術(shù)是將工廠中預(yù)先制作的螺旋焊接鋼管運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),然后將鋼管插入需要修復(fù)的PCCP管中,鋼管采用的連接方式依然是承插口連接。完成鋼管連接后,需要對(duì)上下游2根PCCP管的接頭焊接在一起,將砂漿注入環(huán)空,并且對(duì)砂漿內(nèi)襯進(jìn)行噴涂,完成修復(fù)。鋼管穿插技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于不需要在PCCP管內(nèi)對(duì)縱向接縫進(jìn)行焊接,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高施工效率的同時(shí),能夠保證焊接的質(zhì)量。但是,鋼管穿插技術(shù)中使用的鋼管外徑相對(duì)較小,這樣會(huì)導(dǎo)致過流斷面損失的增大,而且其對(duì)于PCCP管轉(zhuǎn)彎接頭的適應(yīng)能力較差。在施工中,如果鋼管直徑較大,應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)完成砂漿內(nèi)襯層的噴涂以降低安裝難度;反之,可以在工廠直接完成噴涂。
鋼管穿插技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,技術(shù)相對(duì)成熟,應(yīng)用難度不高,能夠?qū)ν暾墓艿篮捅压艿肋M(jìn)行修復(fù),會(huì)引發(fā)一定程度的過流斷面損失。技術(shù)中使用的鋼管制作成本低,因此,很適合中長(zhǎng)距離PCCP管的結(jié)構(gòu)修復(fù)更新。
縮頸鋼筒內(nèi)襯技術(shù)能夠在原PCCP管段內(nèi)構(gòu)筑新的管道,不需要考慮原管道的作用。依照相應(yīng)的分類標(biāo)準(zhǔn),可以將其歸結(jié)為Ⅳ類內(nèi)襯結(jié)構(gòu),能夠單獨(dú)承擔(dān)外部荷載和內(nèi)部水壓。實(shí)際施工中,需要確定工作坑的位置,對(duì)損壞管段進(jìn)行開挖移除,依照設(shè)計(jì)要求的長(zhǎng)度和寬度對(duì)鋼板進(jìn)行切割,卷成筒形并制作相應(yīng)的承插口,再以縮頸機(jī)完成縮頸處理。之后,需要對(duì)PCCP管進(jìn)行清洗,將鋼筒插入需要修復(fù)的管段,撐開縮頸將其恢復(fù)到設(shè)計(jì)直徑并焊接,于環(huán)空注入水泥砂漿,并在內(nèi)壁噴涂砂漿內(nèi)襯層,最后回填工作坑。經(jīng)過縮頸后,鋼筒的直徑較PCCP管內(nèi)徑小于20 cm,從方便運(yùn)輸?shù)慕嵌龋糠謴S商甚至專門設(shè)計(jì)了相應(yīng)的運(yùn)輸升降拖車。安裝過程中,PCCP管清洗的主要目的是將管道內(nèi)淤積的雜物清除,方便鋼筒的穿插[4]。
縮頸鋼筒內(nèi)襯技術(shù)技術(shù)成熟,不過施工難度大,而且在使用時(shí)需要斷水。因?yàn)殇摴軆?nèi)襯的插入以及水泥砂漿的灌注,管道過流斷面會(huì)有所減小。但是工作坑的開挖工程量較小,一般僅有2節(jié)PCCP管的長(zhǎng)度,適用于長(zhǎng)距離PCCP管的修復(fù)更新[5]。
PCCP管在城市市政供水、電廠循環(huán)水工程下水管道等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用,也取得了非常顯著的成果,而其在運(yùn)行中一旦發(fā)生損壞,會(huì)給供水系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行帶來負(fù)面影響。技術(shù)人員需要結(jié)合PCCP管道工程的特點(diǎn),選擇合理的結(jié)構(gòu)修復(fù)更新技術(shù),對(duì)損壞的管道進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)更新,保證管道的使用效果。