预应力钢筒混凝土管(PCCP)的应用
摘要：预应力钢筒混凝土管(英文缩写PCCP)是目前世界上广泛采用的优质、新型、高强的新型混凝土复合管，在城市供水管网直径大于1.2m的大口径管应予以大力推广。

关键词：PCCP；防蚀特性；综合性能优越；显著效益
一、PCCP管的简介
预应力钢筒混凝土管(英文缩写PCCP)是目前世界上广泛采用的优质、新型、高强的新型混凝土复合管，它是一种在混凝土管芯中镶入钢筒体，管芯外面缠绕预应力高强钢丝，再在表层喷涂水泥砂浆的复合管材。

作为一种新型的输水管材，PCCP具有适用范围广、经济、寿命长、抗震性能好、安装方便、运行费用低、基本不漏水等优点、可广泛应用于长距离输水、城市给水，包含原水输水管道、污水管道、发电厂冷却用水、农业灌溉用水等。

二、PCCP管之构造及特性
传统水泥管的优点为压缩强度高，耐蚀性及稳定性好，缺点为抗拉强度低，不具弹性能力，相反地，钢铁材料特性为抗拉强度高，具良好弹性能力，但耐蚀性差，两者之优缺点为互补性质，PCCP管则是将水泥管之优点与钢铁之优点，巧妙地结合在一起之混合体，不但兼具两者之优点，并且消除两者之缺点，其结构及特性如下：
1. PCCP管的结构
PCCP之结构为由高强度预应力钢丝缠绕在混凝土管上面，预应力钢丝缠绕强度达120kg/mm2，混凝土管中间有钢筒，与两端的承插口及胶圈构成密封作用，密封构造不但杜绝流体的泄漏，而且两端胶圈的设计可允许PCCP管承受少量的位移。

2. PCCP管优点
1) 水泥特有的防蚀特性：PCCP管的预应力钢丝、承插口、钢筒等均埋在水泥层内，由于水泥本身高达PH12.5的碱性环境，使得内层金属表面产生非活性的氧化铁保护层，此保护层会阻止金属进一步氧化，所以PCCP具有其它管种所没有的防蚀特性，其水泥体本身就是一个防蚀的环境，不但提供防蚀的功能，而且提供结构强度，其它管种的防蚀保护主要是利用隔离层(例如油漆或披覆)，
将周围环境，这种防蚀方法，较容易因隔离层受到破坏或因前处理未作好而失去防蚀作用。

PCCP管因为这种防蚀特性，使得它也适用于海底管线，这种防蚀特性也是PCCP管安装后免维护的主因。

2) 耐内压及外压：PCCP管本身为刚性管，可以承受外压产生的力矩，所以PCCP在安装时不似其它非刚性管（例如球墨铸铁管）需要利用垫层及回填来增加它们的刚性，PCCP管比其它管更适合在松软的土质上施工，因为其它非刚性管若要在松软的土质上施工时，不但厚度要大大加厚，而且开挖、垫层、回填均要作特别处理，如此会增加工程费用，延长施工时间，否则一旦有外加负荷（如车辆、土壤移位、地震等）将导致非刚性管的变形和纵向弯曲，而产生漏水。

在1994年发生的洛杉矶大地震中已得到过证明。

由于PCCP的特殊构造，使得管材可以承受较大的外荷载，其埋深覆土高度可达40米，因此PCCP管材的使用方面可不受任何因素的限制。

3) 压损低，水密性高：国外在已使用40年的管作测试，其C值（哈森-威廉姆斯粗糙系数）达140-150，显示其压损低，适合远距离输送及重力流，且不随时间而劣化，另钢筒与承插口构成密封状态，可以确保100%水封作用。

4) 安装施工方便、准确，运输不存在损耗：PCCP管本身为刚性管，可承受较差的垫层及回填环境，由于PCCP接口尺寸精确，采用滑动式橡胶圈，安装非常方便。

长距离管道可以分多段安装、最后闭合的方式，大大加快了施工进度。

另外，由于其承插口均为钢制件，故在运输、起吊或安装过程中，接口部位不会碰撞损坏，即使有些变形也易修复，不会影响接口功能。

5) PCCP通水能力强，社会综合效益好：PCCP属于工厂话生产，内表面非常光滑，不形成瘤节，表面不结垢，产品质量极易控制，使得管线在运行服务期内保持较高的通水能力。

该种输水管线在长期运行中，管路损失极小，输水成本核算低，使用寿命长，其社会综合效益好。

6) PCCP的配件齐全，可带压管身开孔：PCCP的配件主要包括：钢制转换件、钢制弯管以及PCCP直管段开孔管等几种，这几种管件其中一头是与PCCP 相连的，其承插口与管材相同，而另一头则根据相接处不同管材、直径单独设计、制造，完全保证了接口的密封性，由于是钢制件，内外被覆水泥砂浆，不仅配件形式多样，而且不会产生“二次污染”，极为便于施工。

同时PCCP由于已实现了可带压管身开孔技术，使得其应用范围进一步得到拓展。

三、PCCP的效益分析
PCCP管材已在国外成功使用了近半个世纪。

我国自八十年代从美国阿美隆引进第一条生产线，至今已生产370公里左右的管道，并投入淄博、旅顺、西安、深圳、无锡、广州等地供水管道工程上。

实践证明，该管材在满足抗渗漏性好的前提下，其单位工程造价PCCP管要比钢管节省33%，比玻璃钢管节省53%。

在给水工程中，管道占投资的比重很大，且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例也较多，因此开展输水工程管材的研究对节省投资、方便施工、安全运行的意义很大。

管材的选择应根据工程的具体情况，要做技术、经济、安全、工期等方面分析比较，综合平衡后确定。

我国地域广阔，各地区的地质、地形、自然状况、经济形势和应用管材的习惯等都不一样，这就形成了输水工程管材应用上的多样性。

某一种管材在某个工程被选用，其经济、技术的合理性并不等于在另一个地方也一样。

根据国内外使用情况来看，PCCP是一种综合性能优越的管道。

在几种常见的压力管道中，PCCP管道价格适中，PCCP适用范围广，适用从DN400mm～4000mm的各级管道；PCCP适用工作压力高，能适用于0.4～2.0MPa甚至更高工压的管道；实践证明，PCCP管道在承受内压与外部荷载能力，抗渗漏性、接口密封性、抗震性、耐腐蚀性、使用寿命、对地基的适应性都不低于其他任何管道，并易于安装，没有特殊要求。

目前国内外比较著名PCCP管道工程有：
1) 利比亚人工河工程：1984年8月，利比亚开始在沙漠腹地兴建一条地下人工河，就是使用直径4m、工压2.8MPa的预应力钢筒混凝土管敷设，向北方饮水，工程总投资300亿美元，工期30年，计划从南方的库夫拉、塔济尔市、塞卜哈等绿洲每天抽取650万立方地下水，通过全长5000公里的地下水泥管道以及沿途多级泵站，输送到北方艾季达比亚等水库，以满足北方沿海工业、居民用水以及40万公顷的农田灌溉。

2) 南水北调北京段应急引水工程：采用PCCPE4000管道，单节管道70吨左右，双线埋设，总共110km，最大工作压力1.0MPa，最高覆土深度10m，是目前国内一次性建设管道口径最大、工况条件要求最严格的混凝土管道引水工程。

工程已于2008年竣工验收合格通水。

3) 山西万家寨引黄工程：采用DN300的PCCP管道，工程总长32km，单线管道输水。

4) 哈尔滨磨盘山供水工程一期、二期：管道分两期建设，双线输水，管道单线总长135km（双线总长270km），采用PCCPE2200型管，管道工作压力0.6～1.0MPa，管顶覆土深度2～8m，现已竣工验收合格正式投入运行。

5) 沈阳大伙房引水工程：双线输水，总长262km，采用PCCPE2400管道，管道工作压力0.6～0.8MPa，管顶覆土深度2～10m，工程建设周期4年，现已竣工验收合格正式投入运行。

6) 广东西江引水工程：采用PCCPE3600管道，管道总长71.6km，从西江和北江两江汇合口附近的佛山市三水区思贤滘，引水至广州，总投资月89.53亿元，已于2010年广州亚运会前通水运行。

经有关部门测算，选用PCCP管与钢
管相比，工程费用节省将近50%。

通过上述工程，供水行业一致认为PCCP管是供水工程中较为理想的大口径供水管材，正如建设部在南京管厂PCCP管的鉴定意见中着重指出的“在当前国民经济中，这是一种很有发展前途的新型管材，具有耗钢少，价格较低，使用寿命长等特点，能为我国城乡建设带来显著的社会经济效益。

”
PCCP作为高性能输水管材，在城市供水管网直径大于1.2m的大口径管应予以大力推广。