賀瑞春 王樹(shù)義 李 東

(珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510610)

自1893年預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)問(wèn)世以來(lái)，因其過(guò)流能力強(qiáng)、水頭損失小、高抗?jié)B性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛引用于各類輸水工程項(xiàng)目中，我國(guó)自20世紀(jì)80年代引入PCCP生產(chǎn)線，已累計(jì)建成1.6萬(wàn)km的PCCP埋地管道。PCCP管已廣泛應(yīng)用于我國(guó)水利、市政給排水等輸送水工程。

國(guó)外已有大量PCCP管失效事件發(fā)生，根據(jù)美國(guó)自來(lái)水協(xié)會(huì)研究基金會(huì)(AwwaRF)2008年發(fā)布的“PCCP失效”專題報(bào)告，自20世紀(jì)40年代至2006年，美國(guó)共發(fā)生PCCP失效事件36 097個(gè)[1]。20世紀(jì)90年代建成的利比亞“非洲大人工河”已發(fā)生5次爆裂，發(fā)現(xiàn)鋼絲斷裂35 000根，到2011年數(shù)千節(jié)管段需要維修或更換。我國(guó)寧夏某水務(wù)公司的PCCP管已經(jīng)發(fā)生多次爆裂[2]。

隨著我國(guó)PCCP管道運(yùn)行壽命的增加，管道失效事件將會(huì)逐漸增多，PCCP管泄露或爆管易造成地面塌陷、威脅周邊建筑物、影響下游生活和生產(chǎn)用水，對(duì)PCCP修復(fù)和更新是必須面臨的問(wèn)題。我國(guó)PCCP破壞事件較少，缺少PCCP修復(fù)更新的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)PCCP修復(fù)大多為局部修復(fù)。

PCCP發(fā)生爆管、預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂、混凝土或砂漿開(kāi)裂時(shí)局部修復(fù)技術(shù)不再適用，因此研究結(jié)構(gòu)性修復(fù)技術(shù)十分必要。國(guó)外PCCP管道結(jié)構(gòu)修復(fù)可以分為兩大類，即管道內(nèi)部修復(fù)和外部修復(fù)技術(shù)。內(nèi)部修復(fù)技術(shù)包括：內(nèi)襯鋼管法、內(nèi)部粘貼碳纖維法(CFRP)和滑動(dòng)內(nèi)襯高密度聚乙烯法(HDPE)[3]。外部修復(fù)技術(shù)包括：移除更換法、外部鋼絞線后張預(yù)應(yīng)力法和外包混凝土法[3]。

1 內(nèi)部修復(fù)法

1.1 內(nèi)襯鋼管法

內(nèi)襯鋼管法是將制作好的螺旋焊接鋼管插入待修復(fù)的PCCP內(nèi)，焊接鋼管上下游接頭后向鋼管外側(cè)注入砂漿，鋼管內(nèi)側(cè)噴涂砂漿內(nèi)襯。內(nèi)襯鋼管法鋼管焊接質(zhì)量較高，施工效率高，但對(duì)PCCP管道軸線偏差適應(yīng)性差，彎接頭施工技術(shù)難度大，修復(fù)后過(guò)流斷面損失大，且需要中斷供水，該方法適用于爆管和完整管道修復(fù)[3]。

1.2 內(nèi)部粘貼碳纖維法

內(nèi)部粘貼碳纖維法是PCCP管道發(fā)生嚴(yán)重?cái)嘟z或管芯混凝土開(kāi)裂時(shí)，對(duì)整個(gè)PCCP管節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)，于管道內(nèi)表面粘貼碳纖維片材2層～4層，而后在CFRP表面涂刷保護(hù)層，CFRP的層數(shù)和粘貼方向根據(jù)管道受力及損傷情況確定。該方法施工簡(jiǎn)便，無(wú)需開(kāi)挖對(duì)管線周邊影響小，但是需要停水，大面積修補(bǔ)加固工期長(zhǎng)，碳纖維加固適用于受拉區(qū)加固，對(duì)碳纖維及粘接材料耐水性要求高，適用于完整管道修復(fù)。

1.3 滑動(dòng)內(nèi)襯高密度聚乙烯(HDPE)法

滑動(dòng)內(nèi)襯高密度聚乙烯法是開(kāi)挖PCCP啟拱線以上土層，將PCCP管沿起拱線切開(kāi)，移除上半部分損傷管道，將HDPE管插入PCCP管道內(nèi)，并在HDPE與PCCP之間進(jìn)行灌漿并在上下游做防水處理，該方法為半開(kāi)挖，施工速度較快，但需要停水，加固管段較短，適用于爆管及完整管道修復(fù)[3]。

2 外部加固法

2.1 移除更換法

該方法是開(kāi)挖后將失效PCCP管移除，然后用PCCP管、螺旋焊鋼管或球墨鑄鐵管替代PCCP管。PCCP管質(zhì)量大調(diào)運(yùn)難度高，承插口連接不便；球墨鑄鐵管耐腐蝕性好，但焊接性能不如鋼管，球墨鑄鐵管直徑為固定規(guī)格，僅可用于部分直徑的PCCP管更換；螺旋焊接鋼管具有質(zhì)輕、連接方便、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)，在PCCP管移除更換中應(yīng)用較多[4]。移除更換法不會(huì)減小過(guò)流面積，但開(kāi)挖工作量大，需要停水施工，適用于爆管和完整管道修復(fù)。

2.2 外部鋼絞線后張預(yù)應(yīng)力法

該方法是在PCCP管外重新張拉預(yù)應(yīng)力，然后噴保護(hù)層。其優(yōu)點(diǎn)是可在不停水情況下進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，缺點(diǎn)是施工工藝復(fù)雜，開(kāi)挖工作量大，需要考慮管道兩側(cè)的受力情況，張拉接頭處理復(fù)雜，外部新張拉的鋼絞線防腐要求更高，不適用于爆管修復(fù)，只能修復(fù)結(jié)構(gòu)完整的管道。

2.3 外包混凝土法

外包混凝土法是在損傷PCCP管外面包一層新的鋼筋混凝土，該方法導(dǎo)致PCCP管剛度不均勻，適用于小口徑管道修補(bǔ)。

上述方法各有特點(diǎn)，需要根據(jù)PCCP管失效種類、管道特性、管道周邊環(huán)境選擇、工期要求等選擇合適的修復(fù)方法。隨著工程新材料的不斷涌現(xiàn)，新型抗壓抗拉強(qiáng)度高、與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高、耐腐蝕性好、施工快速材料的涌現(xiàn)，PCCP修復(fù)加固新技術(shù)將不斷涌現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

介紹了部分國(guó)外PCCP結(jié)構(gòu)性修復(fù)更新的6種方法，并對(duì)各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單論述和比較，為國(guó)內(nèi)PCCP管道修復(fù)提供參考，并提出了管道修復(fù)新方法構(gòu)想。