预应力钢筒混凝土管特点浅谈
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摘要:叙述了PCCP的结构和类型,并通过与钢管、玻璃钢管及柔性管材各种性能的比较,得出PCCP的优缺点。
Abstract: This paper describes the structure and type of PCCP, and with steel, through the analysis of various properties of steel pipe, glass pipe and flexible pipe, the advantages and disadvantages of PCCP are obtained.
Key words: prestressed concrete cylinder pipe;the characteristics;prospects
中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0059-01
1预应力钢筒混凝土管概述
预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,以下简称PCCP)是采用薄钢板与承插口接头钢环焊成筒体,然后用立式振动法在筒体内外浇灌混凝土制成管芯(对于小口径管可以采用卧式离心法在筒体内成型管芯),经养护后在管芯的表面上缠绕环向预应力钢丝,使管壁混凝土建立环向预应力,最后在缠丝管芯的外表面喷制砂浆保护层而制成的一种新型复合管,结构形式见图1、图2、图3。
1.1 PCCP结构型式分类一种为内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCP-L),即在钢筒内壁成型混凝土,在钢筒外面缠绕环向预应力钢丝,然后喷射砂浆保护层而制成的管道;一种是埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCP-E),是将钢筒埋置在管芯混凝土里面,然后在管芯混凝土上缠绕环向预应力钢丝后辊射砂浆保护层。
1.2 PCCP的构成①高强度混凝土管芯。管芯是管道的主要结构部分,可提供光滑的内表面以利水流。该管芯内的钢筒起防渗作用和提供纵向抗拉强度,并可增加环向强度。在PCCP-E型管道中,钢筒嵌在混凝土管芯中,在PCCP-L型管道中,钢筒包在混凝土管芯的外部。钢筒两端连接钢制承、插口环和弹性型橡胶环,它可为管与管间的连接提供止水并可使相邻两管道中心对齐。PCCP-E多用于大管径PCCP。PCCP-L型管的混凝土靠离心浇筑或在钢筒内径向压实浇筑。②冷拉预应力钢丝。以一定的拉应力螺旋式缠绕在管芯上,在管芯上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。可根据具体运行条件设计钢丝直径、预压应力和缠丝密度,以提供所需的最佳预应力。③水泥砂浆保护层。保护高强度钢丝和管芯,使之免受物理损坏和外界腐蚀。④钢制承、插口接头。焊接在钢筒的两端是PCCP的联接件和密封件。
2PCCP的特点
2.1 优点①承受内压和外荷载高。因为PCCP使用了经过水压检验的钢筒,解决了一般混凝土管存在的渗水问题,所以它可以承受较高的工作压力,我国产品的标准工作压力指标为0.4～2.0MPa,国外应用的PCCP工作压力有的高达3.0MPa以上。由于PCCP在设计上考虑充分运用混凝土的抗压强度,所以较其它管材可承受更大的外荷载,而钢管及玻璃钢管对承受外荷载就相对欠缺。②良好的抗渗性及耐久性。PCCP利用埋置在管芯混凝土中的经过水压试验的钢筒抗渗,利用水泥砂浆对预应力钢丝进行保护使其不受外界腐蚀,从而保证PCCP的抗渗性、耐久性。③接头密封好。PCCP接头采用公差配合,PCCP密封接头形式见图4,采用型胶圈密封,安装时型胶圈嵌置在插口密封槽内与承口紧密配合密封止水,其钢质承口圈和插口圈,加工尺寸精度高(承口和插口工作面直径配合间隙最小0.5mm,最大2mm),承口呈钟形,具有安装自定位的作用;插口是带有单凹槽或双凹槽的特制型钢,密封橡胶圈按照与胶槽等断面设计,填充在凹槽内,安装好以后的橡胶圈受双向挤压,形成很好的密封力,PCCP接头安装后,一般都能一次打压成功,滴水不漏。④安装速度快。PCCP采用胶圈密封的自对中钢制接头,使其安装快捷,管线接头一般一次打压成功,而钢管采用现场焊接的方法,其铺设速度相对PCCP较慢,需要对接头焊接部位进行无损探伤检测,成本大、耗时长,且管线往往需要多次试压才能成功。⑤PCCP半刚性接头对地基适应性好。PCCP半刚性接头使得此种管道既有一定程度的刚性,又具有一定的柔性,其接头能够转动一定的角度,因而抵抗不均匀沉降的能力较强,对基础的要求不高,可以适应地基变化的性能比其它管材要好。⑥可以制作各类配件和异形管。做为输水管线用管材,PCCP具有很大的灵活性,可以提供不同形式PCCP,适应不同工程的地质、地形条件,可以根据施工现场的具体情况提供各类短管,满足修改后管线的铺设长度,还可以利用斜口管组合或接头的自由转动特性实现一定曲率半径的管线转弯,而无须厂家添置其他设备,在不增加投资的情况下满足用户的需要。
2.2 缺点①自重大、运输不便。大口径(管径大于3m)PCCP在运输过程中必须要使用专用车辆进行运输,对进场道路承受荷载要求高,制约工程进度。②抗腐蚀能力差。对高腐蚀地区而言,PCCP抗腐蚀能力差于玻璃钢管,需要做外防腐涂层,成本高,造价大。
3结论
由于PCCP具有很强的承受外压能力,使之对基础和回填土的要求比柔性管低,降低了铺设成本;PCCP具有良好的抗渗性和耐久性,使用寿命很长,在各种管材中维护费用低;可以制作各类配件和异形管,节约了工程投资;在同样管径及内外压条件下,PCCP的价格比其它管材低廉,其价格比钢管少10%以上,而且其铺设成本低、铺设工期短,其维护费用只有钢管的五分之一,尤其是大口径PCCP,其优越性更加明显。若是能有效解决PCCP在高腐蚀地区抗腐蚀能力问题,则PCCP的应用前景必将十分广泛。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.GB/T19685-2005 预应力钢筒混凝土管[S].2005.