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摘要：本文介绍了大口径PCCP管在软土地基的应用情况，并总结了大口径PCCP管在软土地基应用的相关经验。
关键词：PCCP管；软土地基；供水工程
PCCP管全称预应力钢筒混凝土管，是一种钢筒与混凝土制作的复合管，管芯心为混凝土，在中部埋入厚1.5mm钢筒，在管芯上缠绕环向预应力高强钢丝，并在其外部喷水泥砂浆保护层。PCCP管克服了预应力钢筋混凝土管承受工作压力不高和钢管不耐腐蚀的缺点。钢筒提高了管道抗渗能力，管道内外的砼，增强了管材的刚度并起到了防腐作用，接口采用钢制承插口，尺寸较准确，并设置橡胶止水圈，止水效果好，安装方便，克服了大口径预应力混凝土管承受工作压力不高的缺点。此外PCCP管抗震性能强，管壁光滑，水力条件好，但重量大，不便于运输和安装。PCCP管在我国使用历史较短，在近20多年期间才从国外引进并得到发展。PCCP管在引黄入晋等工程中得到了很好的应用，这些工程大多地质条件较好，但在地质条件较差的软土地基中的应用较少，本文结合台州市二期供水工程的实例，总结PCCP管在软土地基中应用，设计应关注的几个方面。
1、工程概况
本工程水源地为长潭水库，主要任务是向黄岩区、椒江区、路桥区、温岭市及玉环县相关城镇供水，工程总设计规模为日供水49万m3。本工程分为引水工程、供水工程和配水工程三个部分，引水工程包括长潭水库至台州水厂输水管线及隧洞；供水工程包括台州水厂至各配水泵站输水管线；配水工程包括各配水泵站及至最终目的地的输水管线及隧洞。
引水工程长潭水库至台州水厂段线路全长约27.3km，其中隧洞段长约10.2km，衬后洞径3.0m，管道段长约17.1km，管径2m。
2、工程地质条件
引水工程线路所在区地貌大部分属海积平原，表层普遍存在厚度约1m～2m的I2层粘土硬壳层，可塑，上部可塑状往下渐变至软塑状，中压缩性，状态不好。塑性指数12.6～30.7，主要物理力学指标如下：W=23%～49%；ρ=1.7g/cm3～2.0g/cm3；e=0.691～1.409；Es=2.24MPa～7.27MPa； C快剪=19kPa～34.2kPa；φ快剪=7.3°～12.8°。地基土承载力特征值65 KPa～75 KPa。下卧II2层淤泥软土层，厚度变化较大2m～25m，流塑，土质稀软，细腻易触变，具高压缩性，物理力学性质差。塑性指数12.6～30.7，主要物理力学指标如下：W=48.3%～72.6%；ρ=1.7g/cm3～2.0g/cm3；e=1.352～2.015；Es=0.93MPa～2.62MPa； C快剪=3.4kPa～9.8kPa；φ快剪=1.0°～6.4°。地基土承载力特征值45 KPa～50KPa。
3、管材选用
目前用于供水工程直径2m的常用管材有钢管、球墨铸铁管、PCCP管和夹砂玻璃钢管等。球墨铸铁管价格最贵，不宜大规模使用。夹砂玻璃钢管刚度及抗外压稳定性差，对地质要求及回填物的要求高，大口径管道中的配件加工也较困难，不宜大规模使用。
钢管虽然防腐要求比较高，综合造价高，但其适应性强，承受内压高、单位长度重量相对较轻，加工安装灵活方便，特殊要求地段更适宜采用。PCCP管单位长度重量最重，运输较困难，但其克服了预应力砼管承受工作压力不高和钢管不耐腐蚀的缺点，常用于大口径长距离输水管道，同时综合造价最低。从技术角度分析，钢管和PCCP管均使用于本工程，设计时为节约投资，最终确定直线段采用PCCP管，过河、过路等特殊要求地段采用钢管。
4、设计中的几个要点
4.1 管道线路布置
本工程管道直径2m，属大口径管道，而PCCP管采用承插式连接，转弯处需要设置较大的支墩，特别在软土地基中支墩尺寸更大。因此，在设计时应尽可能直线布置，应充分利用PCCP管具有较大借转角度的特点，减少转弯，应该避免出现大于45°以上的转弯角度，确实无法避免时，可采用两次转弯，来减小一次性转弯角度。通过优化平面布置，可减少支墩数量和尺寸，节约投资。
4.2 管道沟槽支护
根据管道抗浮和安装等要求，PCCP管要求最小埋深1.4m，最小沟槽宽度3.9m，最小沟槽深度4.4m，在软土地质条件下若采用大开挖方式，将形成近35m的开挖面，施工临时占地将大大增加，同时管道安装将很难进行。因此应采用直立式沟槽，基坑采用钢板桩支护。支护设计时应充分考虑到PCCP管重量大，运输吊装设备重的特点，同时应考虑开挖临时推土离沟槽的距离，确保钢板桩深入基坑底部有足够的长度，防止由于沟槽开挖，增加临空面，淤泥土从沟槽两侧向中间蠕动，最终导致沟槽失稳。
4.3 管道基础
大口径PCCP管由于重量大，在软土地基中埋设，应重视管道的基础处理。好的基础处理不仅有利于管道安装时的定位，同时可减少工后沉降。本工程具体做法为：在沟槽开挖完成后，先敷设一层毛竹排片，再敷设厚度为30cm～50cm 的石渣垫层以保证沟槽整体安全及稳定，便于管道安装操作；石渣垫层之上再铺设厚度15cm的砂或粗石粉垫层；管道基础验收合格后下放管道，管道两侧采用砂或粗石粉回填，胸腔及上部采用开挖土回填,并适当夯实。由于毛竹排片刚度较大，铺设于软土之上后可形成一个结实的平台，便于管道安装。同时可防止铺设的石渣和砂陷入软土之中，以利于管道基础成形。
4.4 管道支墩
本工程管道弯头采用钢制弯头，并以承插口型式与PCCP管连接，需要在弯头处设置支墩确保承插口不会脱开。同样口径的15°转弯角支墩，在软土地基中所需的尺寸要比在地质条件好的土体中大的多，由于软土地基中基坑开挖难度很大，不可能将支墩做的很深。本工程设计时采用两种方法，减小支墩尺寸。一、增加弯头两端的钢管长度，并外包C15砼，砼基础采用密排松木桩基础，利用钢管、砼和松木桩联合作用，增加抗力，减小支墩尺寸。二、采用水泥搅拌桩处理，提高支墩背后土体的强度指标，提高支墩后的被动土压力，以此减小支墩尺寸
4.5 管道试压
目前针对PCCP管的管道试压有不同的认识，一种观点认为： PCCP 管在生产厂已经试压完毕，又为双胶圈密封，现场只需要对接口进行局部水压试验就能满足规范中的试压要求，试验过程简单方便、时间短、质量高，试压后即可覆土，从而根本解決了试压周期长、空槽时间长、大地适应了软土地基的特性和要求；另一种观点认为：除了管道接口水压试验外，仍应进行全线或分段水压试验，以便检验不均匀沉降对管道承插口的影响。
为确保管道施工质量，本工程要求同时进行管道接口局部水压试验和管线分段水压试验，水压试验压力采用工作压力的1.5倍。
5、结论
大口径PCCP管结构可靠，水力条件好，综合造价低，与其它管材相比有较大优势。设计时关注管线布置、沟槽支护、基础处理、支墩、和管道试压等要点，这样能保证PCCP管在软土地基中发挥其优势。本工程自2007年6月通水，已安全运行近4年，取得了很好的经济效益，这也证明了PCCP管可适用于软土地基中。
关键词：PCCP管；软土地基；供水工程
PCCP管全称预应力钢筒混凝土管，是一种钢筒与混凝土制作的复合管，管芯心为混凝土，在中部埋入厚1.5mm钢筒，在管芯上缠绕环向预应力高强钢丝，并在其外部喷水泥砂浆保护层。PCCP管克服了预应力钢筋混凝土管承受工作压力不高和钢管不耐腐蚀的缺点。钢筒提高了管道抗渗能力，管道内外的砼，增强了管材的刚度并起到了防腐作用，接口采用钢制承插口，尺寸较准确，并设置橡胶止水圈，止水效果好，安装方便，克服了大口径预应力混凝土管承受工作压力不高的缺点。此外PCCP管抗震性能强，管壁光滑，水力条件好，但重量大，不便于运输和安装。PCCP管在我国使用历史较短，在近20多年期间才从国外引进并得到发展。PCCP管在引黄入晋等工程中得到了很好的应用，这些工程大多地质条件较好，但在地质条件较差的软土地基中的应用较少，本文结合台州市二期供水工程的实例，总结PCCP管在软土地基中应用，设计应关注的几个方面。
1、工程概况
本工程水源地为长潭水库，主要任务是向黄岩区、椒江区、路桥区、温岭市及玉环县相关城镇供水，工程总设计规模为日供水49万m3。本工程分为引水工程、供水工程和配水工程三个部分，引水工程包括长潭水库至台州水厂输水管线及隧洞；供水工程包括台州水厂至各配水泵站输水管线；配水工程包括各配水泵站及至最终目的地的输水管线及隧洞。
引水工程长潭水库至台州水厂段线路全长约27.3km，其中隧洞段长约10.2km，衬后洞径3.0m，管道段长约17.1km，管径2m。
2、工程地质条件
引水工程线路所在区地貌大部分属海积平原，表层普遍存在厚度约1m～2m的I2层粘土硬壳层，可塑，上部可塑状往下渐变至软塑状，中压缩性，状态不好。塑性指数12.6～30.7，主要物理力学指标如下：W=23%～49%；ρ=1.7g/cm3～2.0g/cm3；e=0.691～1.409；Es=2.24MPa～7.27MPa； C快剪=19kPa～34.2kPa；φ快剪=7.3°～12.8°。地基土承载力特征值65 KPa～75 KPa。下卧II2层淤泥软土层，厚度变化较大2m～25m，流塑，土质稀软，细腻易触变，具高压缩性，物理力学性质差。塑性指数12.6～30.7，主要物理力学指标如下：W=48.3%～72.6%；ρ=1.7g/cm3～2.0g/cm3；e=1.352～2.015；Es=0.93MPa～2.62MPa； C快剪=3.4kPa～9.8kPa；φ快剪=1.0°～6.4°。地基土承载力特征值45 KPa～50KPa。
3、管材选用
目前用于供水工程直径2m的常用管材有钢管、球墨铸铁管、PCCP管和夹砂玻璃钢管等。球墨铸铁管价格最贵，不宜大规模使用。夹砂玻璃钢管刚度及抗外压稳定性差，对地质要求及回填物的要求高，大口径管道中的配件加工也较困难，不宜大规模使用。
钢管虽然防腐要求比较高，综合造价高，但其适应性强，承受内压高、单位长度重量相对较轻，加工安装灵活方便，特殊要求地段更适宜采用。PCCP管单位长度重量最重，运输较困难，但其克服了预应力砼管承受工作压力不高和钢管不耐腐蚀的缺点，常用于大口径长距离输水管道，同时综合造价最低。从技术角度分析，钢管和PCCP管均使用于本工程，设计时为节约投资，最终确定直线段采用PCCP管，过河、过路等特殊要求地段采用钢管。
4、设计中的几个要点
4.1 管道线路布置
本工程管道直径2m，属大口径管道，而PCCP管采用承插式连接，转弯处需要设置较大的支墩，特别在软土地基中支墩尺寸更大。因此，在设计时应尽可能直线布置，应充分利用PCCP管具有较大借转角度的特点，减少转弯，应该避免出现大于45°以上的转弯角度，确实无法避免时，可采用两次转弯，来减小一次性转弯角度。通过优化平面布置，可减少支墩数量和尺寸，节约投资。
4.2 管道沟槽支护
根据管道抗浮和安装等要求，PCCP管要求最小埋深1.4m，最小沟槽宽度3.9m，最小沟槽深度4.4m，在软土地质条件下若采用大开挖方式，将形成近35m的开挖面，施工临时占地将大大增加，同时管道安装将很难进行。因此应采用直立式沟槽，基坑采用钢板桩支护。支护设计时应充分考虑到PCCP管重量大，运输吊装设备重的特点，同时应考虑开挖临时推土离沟槽的距离，确保钢板桩深入基坑底部有足够的长度，防止由于沟槽开挖，增加临空面，淤泥土从沟槽两侧向中间蠕动，最终导致沟槽失稳。
4.3 管道基础
大口径PCCP管由于重量大，在软土地基中埋设，应重视管道的基础处理。好的基础处理不仅有利于管道安装时的定位，同时可减少工后沉降。本工程具体做法为：在沟槽开挖完成后，先敷设一层毛竹排片，再敷设厚度为30cm～50cm 的石渣垫层以保证沟槽整体安全及稳定，便于管道安装操作；石渣垫层之上再铺设厚度15cm的砂或粗石粉垫层；管道基础验收合格后下放管道，管道两侧采用砂或粗石粉回填，胸腔及上部采用开挖土回填,并适当夯实。由于毛竹排片刚度较大，铺设于软土之上后可形成一个结实的平台，便于管道安装。同时可防止铺设的石渣和砂陷入软土之中，以利于管道基础成形。
4.4 管道支墩
本工程管道弯头采用钢制弯头，并以承插口型式与PCCP管连接，需要在弯头处设置支墩确保承插口不会脱开。同样口径的15°转弯角支墩，在软土地基中所需的尺寸要比在地质条件好的土体中大的多，由于软土地基中基坑开挖难度很大，不可能将支墩做的很深。本工程设计时采用两种方法，减小支墩尺寸。一、增加弯头两端的钢管长度，并外包C15砼，砼基础采用密排松木桩基础，利用钢管、砼和松木桩联合作用，增加抗力，减小支墩尺寸。二、采用水泥搅拌桩处理，提高支墩背后土体的强度指标，提高支墩后的被动土压力，以此减小支墩尺寸
4.5 管道试压
目前针对PCCP管的管道试压有不同的认识，一种观点认为： PCCP 管在生产厂已经试压完毕，又为双胶圈密封，现场只需要对接口进行局部水压试验就能满足规范中的试压要求，试验过程简单方便、时间短、质量高，试压后即可覆土，从而根本解決了试压周期长、空槽时间长、大地适应了软土地基的特性和要求；另一种观点认为：除了管道接口水压试验外，仍应进行全线或分段水压试验，以便检验不均匀沉降对管道承插口的影响。
为确保管道施工质量，本工程要求同时进行管道接口局部水压试验和管线分段水压试验，水压试验压力采用工作压力的1.5倍。
5、结论
大口径PCCP管结构可靠，水力条件好，综合造价低，与其它管材相比有较大优势。设计时关注管线布置、沟槽支护、基础处理、支墩、和管道试压等要点，这样能保证PCCP管在软土地基中发挥其优势。本工程自2007年6月通水，已安全运行近4年，取得了很好的经济效益，这也证明了PCCP管可适用于软土地基中。