倒虹吸PCCP管道的检测

文 勇

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，乌鲁木齐 830001)

倒虹吸PCCP管道的检测

文 勇

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，乌鲁木齐 830001)

预应力钢筋混凝土管(PCCP)是20世纪90年代引入中国的，文章以某供水工程的倒虹吸PCCP管道先后两次对预应力钢丝检测的情况为例，对PCCP管道工程安全、检测数据、检测方法进行阐述，以期对PCCP管道工程的施工建设、安全检测提供依据。

PCCP管道；结构尺寸；设计参数；无损检测；管道质量

1 工程概况

北疆供水工程三个泉倒虹吸全长10.927 km，最大工作静水压力1.6 MPa，最大水头损失28.6 m，工程采用预应力钢筒混凝土管道(PCCP)与钢管的组合方案。内水压力≤1.4 MPa，采用PCCP，单线管长7 385.27 m，内径2.8 m；1.4 MPa以上采用钢管，单线管长3 181 m，内径2.7 m。表1为PCCP管材结构尺寸，表2为PCCP管材结构设计参数，图1为PCCP管结构图。

三个泉倒虹吸PCCP管径大，线路长，进出口水力条件复杂，内水压力高，PCCP管的综合指数达3.92(管径与压力的乘积)，制造、安装技术复杂，PCCP管跨越第三系地层和沙漠风积砂地层，基础变形大且不均匀，管槽开挖后有强腐蚀性浅层地下水渗出。

表1 倒虹吸PCCP管材结构尺寸

表2 倒虹吸PCCP管材结构设计参数

2 PCCP管道预应力钢丝完整性评价的必要性

PCCP的强度取决于缠绕在管芯上的高强预应力钢丝，钢丝在管芯上产生均匀的压预应力，能够抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。但是在施工及运行过程中，有多种原因会造成钢丝损伤或腐蚀：①钢丝质量差，出现氢脆现象；②制造缺陷，特别是砂浆保护层质量差；③PCCP安装不当，砂浆保护层出现裂缝；④PCCP处于腐蚀性土壤中，氯化物、硫酸盐及其他诱发腐蚀的化合物侵入砂浆层；⑤操作原因，包括非正常启动阀及泵引起的瞬时压力波[1]。

钢丝腐蚀到一定程度后出现断裂，所在部位管道强度下降。如果腐蚀进一步发展，同一部位将出现更多断丝，管道强度显著降低，最终导致爆管。国外对PCCP爆管事故的统计表明，钢丝断裂是引起爆管的主要原因。PCCP爆管具有突发性、灾难性，事先没有征兆。爆管发生后，并不仅仅限于管道供水中断，还会引起交通、环境、卫生等公共安全事故。

图1 倒虹吸PCCP管结构图

3 PCCP管道预应力钢丝检测情况

3.1 检测方法

PCCP是一种复合管材，由于电磁波设备是在管道内部进行探测，预应力钢丝缠绕在200 mm外的管芯混凝土上，管道钢筒对电磁波信号有强屏蔽作用。此次检测是将P-Wave电磁法探测设备固定在检测推车上，将检测推车在管道内推行，激励探头在管内某一侧感应产生变化的磁场，该磁场沿管道圆周传播后到达另一侧的接收探头，在接收探头中感应产生电压，在此传播路径上如果钢丝出现断裂，接收信号的振幅及相位就会发生变化，由此确定断丝部位并估计断丝数量。

3.2 第一次检测情况

2010年3月17—21日，完成了对倒虹吸两条PCCP管道的检测。此次检测是国内首次引进新技术针对PCCP钢丝断裂进行探测，填补了目前国内还没有专门针对PCCP预应力钢丝探测的技术空白，对PCCP爆管预警方面发挥了重要作用。本次1#、2#管线共计探测了2400节PCCP管，累计长度14 384 m。共计发现18处断丝(1#管线6处、2#管线12处)，占全部探测管道的0.75%，其余99.25%的管道未发现明显的断丝信号。在出现断丝的18节管道中，13节管道断丝数量在1～5根之间，5节管道断丝数量在6～10根之间，断丝数量均不超过10根，且同一节管均只有1处断丝，程度较轻。

3.3 第二次检测情况

2010年3月17—21日，完成了对倒虹吸两条PCCP管道的第二次检测。本次3个泉倒虹吸所检测的2400节管道中，23节管道发现断丝。

3.4 两次检测对比

在第一次检测出现断丝的18节管道中：10节管道断丝数量未变化；3 节管道断丝数量略有增加，但断丝数量的增加均未超过5根， 3节管道断丝数量略有减少；2 节管道经分析认为没有断丝，信号异常是由噪音、结构物等其他因素引起。第二次检测新发现7节管道断丝，6 节管道断丝数量为 1～5 根；1节管道断丝数量为15～20根。

通过两次PCCP管道检测数据分析对比：两次检测数据基本相符，倒虹吸PCCP仅有少量管道(23节)出现断丝，约占所有检测管道数量的1%。管道于2005年投入使用至今已有7 a，现状表明管道施工质量较好，今后一段时间内也能良好地运行。

4 结 语

由于PCCP预应力钢丝断裂是一个循序渐进的发展过程，我们可以通过采用电磁波技术定期对管道进行安全检测，当断丝接近了25根时发出预警，即刻采取有效的处理措施：

1)提前定做管道和择机更换管道。

2)在断丝处采取外抱箍办法加固PCCP管道。

3)对PCCP进行原型管道断丝试验，获取从1根断丝发展到爆管整个过程的试验数据，为建立PCCP安全运行预警数据库提供第一手资料。

[1]苌登仑，任江龙，王朝晖.三个泉倒虹吸PCCP管道工程试验段施工研究[J].科技资汛，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，新疆乌鲁木齐人，工程师。

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