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摘要：PCCP管是一种将钢管和预应力混凝土管的优点相结合的非金属优质复合管材，也是目前世界上公认的最有效的环保型非金属复合管材，由于预应力钢筒混凝土管(PCCP管)的接口形式，具有柔性和耐水压力高的特点，但由于管壁薄、接口不能传递纵向力等原因，不适用于顶管法施工，为此在穿越障碍、地形复杂地段采用顶管施工工艺时，多选用钢制管材。由于钢管的重量远低于PCCP管，所以在此接口处易产生不均匀沉降，笔者就PCCP管道与钢制管道接口设计及施工中常见问题及解决方案进行简要介绍。
关键词：钢筒混凝土管钢管 接口 施工
一、工程概况
天津市西青区团泊中水工程，输水管道长约2.2公里，管径DN1600mm，中途部分管道需穿越现状河道，故采用顶管施工工艺。经过现场地质勘探，该工程地质条件较稳定，是良好的管道持力层，管道的基底压应力在120Kpa左右，故地基不需要进行特殊处理。该工程于2008年底完工，管道在通水试验及送水初期，各管道接口处至今未发生漏水情况。
二、管材的选定
本工程对可选用的几种不同的管材形式进行了比较，以确定最经济和最符合实际情况的管材。
①球磨铸铁管刚度好，耐腐蚀好，使用寿命长，承受压力较高。如果采用T型橡胶接口，其柔性好，对地基适应性强，现场施工方便，施工条件要求不高，其缺点是价格较高。
② 纤维缠绕夹砂玻璃钢管，对玻璃钢夹砂管道而言，更多的是在市政、城市输配管网方面的应用，由于其具有无毒、无锈、无味、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等特点，其缺点是管道本身承受外压能力差，对施工技术要求高。
③ 钢管承受压力高，接口形式灵活，单位管长重量轻，渗漏小，可随需要在现场加工，适合复杂地形的穿越，可现场焊接，运输方便等。其缺点是综合造价较高，防腐要求高，耐腐蚀性较差。
④ 硬聚氯乙烯（PVC-U）管材，该管材采用聚乙烯树脂为主要原料，加入适当助剂，经挤塑、注塑制成管材，主要用于市政系统，与其它管材相比，该管材重量轻、摩擦阻力小、抗磨强度高、管道使用寿命长、施工安装方便、运输能力大等特点，目前我国生产的该类管材最大的管径为DN800mm。
⑤预应力钢筒混凝土管（PCCP）具有强度高，抗渗性好，耐久性强，防腐性能好，且价格较低。缺点是自重大，运输费用高，管件需要做成钢制，加工周期长。
经过以上5种管材的经济比选，依据本工程特点，本工程明开段采用PCCP管，过河顶管段采用钢管。虽然PCCP也可用于顶管施工，但必须根据不同的外荷条件特别订制，周期较长，价格较高，并且安全性没有成熟经验，本工程结合不同的施工工艺，采用不同的管道，充分发挥两种管材的各自优势。
三、PCCP管与钢管连接过程中遇到的难点
由于PCCP管和钢制管道两种管材的自身重量偏差较大，很容易产生不均匀沉降，当遇到变形不协调或管身沉降差超过允许值时，很容易造成管道接口处开裂，导致管道漏水，因此PCCP管和钢管的接口是本工程设计及施工中重要难点，管道接口的质量将直接影响整个工程的質量和使用性能。
四、设计及施工中应注意的问题
1、管道接口
钢管与PCCP管是通过生产厂家加工的钢制转换件来连接的，此钢制转换件与钢管是采用焊接连接，与PCCP管采用胶圈承插式接口，属于半柔性接口，由于两种管材的自身重量存在着很大的差异，极易产生不均匀沉降。为了应对两种管材的沉降差，可在转换件旁的钢管端加设伸缩节，也可在连接处的钢管制作特制异型钢管，加大钢管节接口处自重，从而可以抵抗两种管材由于自重的不同所引起的不均匀沉降。
2、沟槽开挖
沟槽开挖时应在PCCP管与钢管承插口部位局部挖成槽坑，坑的深度和宽度应便于安装接口和接口灌浆，开挖过程中要及时排水，同时应掌握天气变化，严禁基槽泡水。接口灌浆完毕后，应将槽坑用粗砂填实。
3、管道基础
PCCP管与钢管的接口为半刚性接口，该接口承担不均匀沉降引起接口处的应力集中比柔性接口要大，为防止相邻两种管材由于刚度不同而产生接口的局部变形及管基产生不均与沉陷，在连接处，PCCP管基应延伸至钢管底部一定长度，延伸长度一般取管径的2～3倍。
4、管道回填
PCCP管不受类似钢管的变形影响，所以要求较低，管腔部分回填土的密实度可＜90%，而钢管对于回填压实度要求较高，要求管道两侧回填土的密实度达到95%以上，由于PCCP管与钢管的对回填土的密实度要求不同，应对两种管材接口处的回填做法进行严格的控制，设计考虑在接口两侧一定的距离按照钢管的回填标准进行回填，防止接口处钢管的竖向变形。
5、镇墩设计
为防止钢管热胀冷缩导致接口部位产生位移或间隙过大，本工程在PCCP管与钢管接口处加设镇墩，这样增加了接口圈和土壤之间的接触面积，提高了摩擦力从而防止接口的移动而造成渗漏。镇墩受力靠背需浇筑在原状土上，靠背与原状土之间如有空隙须用混凝土填实，在浇筑过程中还可对土层进行预压，进一步减小镇墩可能发生的变形。施工中应注意PCCP与钢管连接接头不应包裹在混凝土镇墩内，因为在冬季气温较低情况下，PCCP管道的收缩会造成管道外包混凝土的约束及两端镇墩的固端拉力从而产生横向裂缝。
6、管道防腐
由于管道沿线地下水具有腐蚀性，为了有效的提高管道防腐能力，防止管道的局部腐蚀，工程范围内的钢管防腐采用阴极保护与防腐涂层结合的防护方式。其中钢管的内外防腐采用环氧煤沥青四油二布+水泥砂浆衬里工艺，做法按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）中的相应规定，钢管的阴极保护采用在钢管上焊接锂镁阳极块的工艺。
虽然PCCP管道具有耐腐蚀性，但当PCCP管遇到与钢管连接的情况，电流很容易通过钢制转换接头传递到PCCP管上，在一定程度上影响PCCP管道的管材的保护。为了防止钢管对PCCP管材的影响，设计考虑在两种管材间加设玻璃钢转换件，即在两段钢制短管外加中间有绝缘胶条的玻璃钢套管。考虑玻璃钢、钢材强度不同，且很难保证两种管材的同心度，受力很容易遭破坏导致管道漏水，针对这一问题，施工时可在转换件外加钢筋混凝土，加强转换件的保护。
五、结语
PCCP管作为优良的非金属类管材，具有质量高、性能稳定、抗渗防漏性好、试压简单、水头损失小、施工安装方便、工程周期短、工程造价适中的特点，不仅综合了普通预应力混凝土和钢管的优点，而且尤其适用于大口径、高工亚和高覆土的工程环境。但与钢管连接中极易发生渗漏的现象，如果设计及施工中不加以注意，对工程质量就会造成严重影响，本文从几个方面论述如何控制管材的渗透，充分发挥出两种管材的各自优势，为工程实践提供了帮助。
关键词：钢筒混凝土管钢管 接口 施工
一、工程概况
天津市西青区团泊中水工程，输水管道长约2.2公里，管径DN1600mm，中途部分管道需穿越现状河道，故采用顶管施工工艺。经过现场地质勘探，该工程地质条件较稳定，是良好的管道持力层，管道的基底压应力在120Kpa左右，故地基不需要进行特殊处理。该工程于2008年底完工，管道在通水试验及送水初期，各管道接口处至今未发生漏水情况。
二、管材的选定
本工程对可选用的几种不同的管材形式进行了比较，以确定最经济和最符合实际情况的管材。
①球磨铸铁管刚度好，耐腐蚀好，使用寿命长，承受压力较高。如果采用T型橡胶接口，其柔性好，对地基适应性强，现场施工方便，施工条件要求不高，其缺点是价格较高。
② 纤维缠绕夹砂玻璃钢管，对玻璃钢夹砂管道而言，更多的是在市政、城市输配管网方面的应用，由于其具有无毒、无锈、无味、无需防腐、使用寿命大大延长、安装简便等特点，其缺点是管道本身承受外压能力差，对施工技术要求高。
③ 钢管承受压力高，接口形式灵活，单位管长重量轻，渗漏小，可随需要在现场加工，适合复杂地形的穿越，可现场焊接，运输方便等。其缺点是综合造价较高，防腐要求高，耐腐蚀性较差。
④ 硬聚氯乙烯（PVC-U）管材，该管材采用聚乙烯树脂为主要原料，加入适当助剂，经挤塑、注塑制成管材，主要用于市政系统，与其它管材相比，该管材重量轻、摩擦阻力小、抗磨强度高、管道使用寿命长、施工安装方便、运输能力大等特点，目前我国生产的该类管材最大的管径为DN800mm。
⑤预应力钢筒混凝土管（PCCP）具有强度高，抗渗性好，耐久性强，防腐性能好，且价格较低。缺点是自重大，运输费用高，管件需要做成钢制，加工周期长。
经过以上5种管材的经济比选，依据本工程特点，本工程明开段采用PCCP管，过河顶管段采用钢管。虽然PCCP也可用于顶管施工，但必须根据不同的外荷条件特别订制，周期较长，价格较高，并且安全性没有成熟经验，本工程结合不同的施工工艺，采用不同的管道，充分发挥两种管材的各自优势。
三、PCCP管与钢管连接过程中遇到的难点
由于PCCP管和钢制管道两种管材的自身重量偏差较大，很容易产生不均匀沉降，当遇到变形不协调或管身沉降差超过允许值时，很容易造成管道接口处开裂，导致管道漏水，因此PCCP管和钢管的接口是本工程设计及施工中重要难点，管道接口的质量将直接影响整个工程的質量和使用性能。
四、设计及施工中应注意的问题
1、管道接口
钢管与PCCP管是通过生产厂家加工的钢制转换件来连接的，此钢制转换件与钢管是采用焊接连接，与PCCP管采用胶圈承插式接口，属于半柔性接口，由于两种管材的自身重量存在着很大的差异，极易产生不均匀沉降。为了应对两种管材的沉降差，可在转换件旁的钢管端加设伸缩节，也可在连接处的钢管制作特制异型钢管，加大钢管节接口处自重，从而可以抵抗两种管材由于自重的不同所引起的不均匀沉降。
2、沟槽开挖
沟槽开挖时应在PCCP管与钢管承插口部位局部挖成槽坑，坑的深度和宽度应便于安装接口和接口灌浆，开挖过程中要及时排水，同时应掌握天气变化，严禁基槽泡水。接口灌浆完毕后，应将槽坑用粗砂填实。
3、管道基础
PCCP管与钢管的接口为半刚性接口，该接口承担不均匀沉降引起接口处的应力集中比柔性接口要大，为防止相邻两种管材由于刚度不同而产生接口的局部变形及管基产生不均与沉陷，在连接处，PCCP管基应延伸至钢管底部一定长度，延伸长度一般取管径的2～3倍。
4、管道回填
PCCP管不受类似钢管的变形影响，所以要求较低，管腔部分回填土的密实度可＜90%，而钢管对于回填压实度要求较高，要求管道两侧回填土的密实度达到95%以上，由于PCCP管与钢管的对回填土的密实度要求不同，应对两种管材接口处的回填做法进行严格的控制，设计考虑在接口两侧一定的距离按照钢管的回填标准进行回填，防止接口处钢管的竖向变形。
5、镇墩设计
为防止钢管热胀冷缩导致接口部位产生位移或间隙过大，本工程在PCCP管与钢管接口处加设镇墩，这样增加了接口圈和土壤之间的接触面积，提高了摩擦力从而防止接口的移动而造成渗漏。镇墩受力靠背需浇筑在原状土上，靠背与原状土之间如有空隙须用混凝土填实，在浇筑过程中还可对土层进行预压，进一步减小镇墩可能发生的变形。施工中应注意PCCP与钢管连接接头不应包裹在混凝土镇墩内，因为在冬季气温较低情况下，PCCP管道的收缩会造成管道外包混凝土的约束及两端镇墩的固端拉力从而产生横向裂缝。
6、管道防腐
由于管道沿线地下水具有腐蚀性，为了有效的提高管道防腐能力，防止管道的局部腐蚀，工程范围内的钢管防腐采用阴极保护与防腐涂层结合的防护方式。其中钢管的内外防腐采用环氧煤沥青四油二布+水泥砂浆衬里工艺，做法按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）中的相应规定，钢管的阴极保护采用在钢管上焊接锂镁阳极块的工艺。
虽然PCCP管道具有耐腐蚀性，但当PCCP管遇到与钢管连接的情况，电流很容易通过钢制转换接头传递到PCCP管上，在一定程度上影响PCCP管道的管材的保护。为了防止钢管对PCCP管材的影响，设计考虑在两种管材间加设玻璃钢转换件，即在两段钢制短管外加中间有绝缘胶条的玻璃钢套管。考虑玻璃钢、钢材强度不同，且很难保证两种管材的同心度，受力很容易遭破坏导致管道漏水，针对这一问题，施工时可在转换件外加钢筋混凝土，加强转换件的保护。
五、结语
PCCP管作为优良的非金属类管材，具有质量高、性能稳定、抗渗防漏性好、试压简单、水头损失小、施工安装方便、工程周期短、工程造价适中的特点，不仅综合了普通预应力混凝土和钢管的优点，而且尤其适用于大口径、高工亚和高覆土的工程环境。但与钢管连接中极易发生渗漏的现象，如果设计及施工中不加以注意，对工程质量就会造成严重影响，本文从几个方面论述如何控制管材的渗透，充分发挥出两种管材的各自优势，为工程实践提供了帮助。