1 工程概况

预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,以下简称PCCP)是指在预应力钢筋混凝土管体中嵌有防渗钢筒的复合结构压力输水管。作为最早从国外引进技术的压力管产品,PCCP在我国的水利、市政等领域得到了广泛应用。

李家岩水库是国家重大工程项目，也是成都市重要的第二个水源工程，其开发任务是以城乡供水为主，并为城市提供应急备用水源，兼顾灌溉、发电等综合利用。主要用于完成从李家岩水库至成都市中心城区主水厂（水六厂和水七厂）的原水输送，管路采用单线双管敷设，单线总长约50.0㎞。其中PCCP管管线长度约58.2km，压力钢管管线长度约47.6km，PCCP管及配件生产范围主要包含DN3000、DN2800、DN2000及相关对应管径的承插口转换件，管材工作压力为1.0MPa及1.2MPa。

2 原材料质量控制

PCCP管材质量的优、劣与原材料存在必然的联系，要想把好质量关，就要严格控制好原材料的质量。PCCP使用的原材料包括:水泥、水、粗骨料、细骨料、外加剂、承插口型钢、钢筒薄钢，高强预应力钢丝、锚固块、焊条、焊丝、焊剂、橡胶圈、防腐材料等。材料品种多，用量大，质量变异的可能性就大，原材料质量波动最终体现在产品波动上，甚至出现不合格产品，因此在原材料质量稳定的情况下，保证管道质量和加快生产进度就有了基础和可能^[1]。

原材料进场需提供材质报告书及质量检测合格证等有关材料，并经试验室取样检测合格后方可进入生产工序，严格执行“先检后用”原则，原材的主要控制措施如下：

（1）砂石骨料由专人在砂石加工现场进行级配和清洁度质量监控，级配、含泥量、石粉含量必须符合技术指标，经试验室取样检验合格后，送货到厂进行二次检测，检测合格后投入生产使用。砂石骨料堆存采用封闭结构，有效防止二次污染与雨水浸湿，砂料脱水时长满足5d生产需求。

（2）减水剂经现场试配合格，确认供货标准及技术参数。现场减水剂溶液配制浓度规定允许波动±0.5%；浓度超出±0.5%，按实测的浓度计算减水剂溶液用量及含水扣除。

（3）对于预应力钢丝，由试验室定期对其进行氢脆性试验检测，用以保障预应力钢丝在管材后期运行过程中的稳定性，有效预防断丝等现象；进场预应力钢丝须包装完整，无乱丝、生锈等现象。

（4）应用于钢筒制作的薄钢板应包装完整，外观尺寸满足螺旋卷焊机使用要求；定型及配件钢板表面应洁净，不得有油漆、油垢及生锈等现象。

（5）橡胶圈进场前需提交经有资质的试验检测单位出具的物理、化学检测报告，并进行管材接头水压试验，用以检测橡胶圈的密封性能。对进场橡胶圈进行外观检查，必须光滑，无凹坑、砂眼、气孔和其他缺陷，胶圈不得有任何表面龟裂、裂缝、起皮或其他破坏，否则不得使用。胶圈单独存放于仓库中的独立区域，避免阳光的直接照射及其他油质材料的污染。

（6）外防腐涂料环氧煤沥青进场需提交经有资质的试验检测单位出具的物理、化学检测报告。经现场试喷检测附着力应满足规范及设计要求方可使用。防腐涂料设置单独的存储室，并设置防火、防潮等相关措施。

3 PCCP生产工序及成品检测质量控制

3.1 承插口制作质量控制

（1）承插口工作面外观质量和尺寸偏差是PCCP管材很关键的控制项目，直接决定着PCCP管道安装及接口打压质量^[2]。承插口定型钢板制作前，需对板材外观质量、厚度、平整度及打压孔位置进行检查，严禁不合格材料进入生产流程。

（2）承插口定型钢板卷圆经合缝焊接及扳边作业后，对焊缝进行打磨处理，检测合格后进行胀圆作业。

（3）针对接口焊缝进行逐件检查，焊缝对接应平整，错边不超过0.5mm；打磨平整，无毛刺、焊渣等残留。

（4）用π尺对承插口胀圆尺寸进行逐一检查，尺寸偏差控制在承口+0.8mm～+1.0mm，插口-0.8ｍｍ～-1.0ｍｍ之间。

3.2钢筒制作质量控制

（1）首先对组成钢筒的1.5mm厚冷轧薄钢板进行钢板宽度、表面光洁度及包装情况等外观检查，经试验室检测合格，方可进入生产工序。

（2）钢筒由承插口组装后通过螺旋卷焊机将冷轧钢板卷制后自动焊接而成；制作好的钢筒必须逐一经过水压检验，钢筒恒压时间为3min，水压检验过程中对钢筒焊缝处进行全面检查，并在所有出现渗漏的部位做出标记，卸压后重新补焊并再次水压，直至合格，DN3000的PCCP管材钢筒水压为0.164MPa。

3.3管芯混凝土质量控制

（1）管芯混凝土设计强度为C55，并且具备由蒸汽养护1.5d后经洒水养护混凝土强度不得低于38.5MPa，从而满足缠丝工序对管芯混凝土强度的要求；每班须对管芯混凝土进行抽样检测，制作3组立方体试件，用于测定管芯混凝土的脱模强度、缠丝强度及28天标准抗压强度。

（2）每周对生产系统的各种称量传感器进行一次校检，水、外加剂、水泥、掺合料称量偏差控制在±1%以内，骨料称量偏差控制在±2%。每班开始前，对计量设备进行零点校准。确保进入搅拌机的原材料投放数量满足要求，并及时对累计计量值进行统计。

（3）试验室每班进行一次砂石含水率检测，并根据天气情况酌情增加，每天开班时检查第一盘混凝土坍落度，确保在设计范围内（70-110mm），保证混凝土入模振动要求。

3.4管芯浇筑及振捣成型质量控制

（1）管芯浇筑前需完成模具组装、钢筒及预埋件安装等，经电动平车及料罐将拌制好的混凝土运送至浇筑成型坑，由行车吊运进行管芯浇筑。

（2）管芯混凝土浇筑过程中内外模高差控制在50cm之内，混凝土坍落度控制在70-110mm之间；整管全部成型时间不得超过40min。

（3）模具外梅花型布置附着式气动振捣器进行分级振捣，振捣频率50-80Hz。

（4）管芯混凝土插口端混凝土坍落度需严格控制在70-90mm，剔除表面浮浆，并对端面进行压实抛光。

3.5 蒸汽养护及脱模质量控制

（1）成型坑内设置智能蒸养温控系统，通过温度传感器、控制柜及电动磁阀等对蒸汽量、蒸养时间及蒸养温度实现数据采集、分析并智能化控制。

（2）静养之前每班取3组100*100*100的立方体试件，与管芯混凝土进行同条件养护，用以测定管芯混凝土的脱模强度和缠丝强度。

（3）静养在温度28℃以上、相对湿度90%以上的蒸汽养护罩内进行，时间不少于1h。防止表面产生龟缩裂纹，同时增加管芯内壁外观光洁度。

（4）静养后开始对管芯混凝土进行蒸汽养护，控制升温速度不大于18℃/h，升温至52-55℃后保持恒温2.5h，蒸养过程的环境相对湿度保持在90%以上。

（5）以不超过20℃/h的降温速度降至管芯表面温度与环境温度之差不大于20℃的温度范围内。并对同条件试块进行抗压强度检测，为提升管芯混凝土蒸养质量，脱模强度建议不得低于25MPa。

3.6 预应力缠丝质量控制

（1）通过对同条件养护试块进行抗压试验检测，当管芯混凝土强度不低于38.5MPa时方可进行缠丝作业。缠丝之前，需对管芯混凝土外表面直径或深度超过10mm的孔洞以及高于3mm混凝土凸起进行修补和清理，清理完成后，需喷射水泥净浆。

（2）由差速式缠丝机将φ7mm直径冷拉钢丝，按1099MPa缠丝控制应力在规定的螺距下缠绕至管芯外表面，同时在缠绕过程中喷涂水灰比不低于0.7的水泥浆，缠丝过程中进行自动记录，应力波动范围不超过±5%。

（3）试验室每周进行一次钢丝接头试验，拉力不小于钢丝的最小极限抗拉强度。每周进行一次应力校准，与标准计量器具相差不得超过±5%。

 3.7 辊射砂浆质量控制

（1）管芯经预应力缠丝后进入辊射砂浆工序，砂浆强度不得低于45MPa，保护层厚度不小于25mm；

（2）辊射砂浆保护层时管芯表面温度不得低于2℃，辊射水泥砂浆保护层之前，需喷射水泥净浆；每班生产前对净浆配制情况进行检查，严格按0.7的水灰比进行配制，并要求喷涂均匀。

（3）在保护层砂浆拌制过程中，试验室每月（或集料、水泥发生变化时）用切割法制作6个为一组的25mm的立方体试件，进行砂浆强度检验，结果应不小于45MPa。

 3.8 防腐喷涂质量控制

（1）辊射完成，须放置4h以上方可喷涂，喷涂之前8h内不得进行洒水养护；采用高压空气吹除表面浮浆，当喷涂过程中有间断时，需对已喷涂的涂层搭接处表面进行打磨处理后重新喷涂；

（2）喷枪距工作表面为300～400mm，喷枪尽可能与管体表面呈直角，不小于75 º；控制喷枪移动速度，厚度均匀，各喷涂带之间有1/3以上的宽度重叠；

（3）对边缘、角落及管件连接处等喷涂难以达到的部位用滚涂和刷涂方式进行预（补）涂，以保证漆膜厚度；

 3.9管材成品质量检验

严格按照GB/T 19685—2017《预应力钢筒混凝土管》^[3]进行成品检测。对管材的承插口深度、工作面尺寸、端面倾斜度、椭圆度、保护层厚度、混凝土及砂浆抗压强度、外观质量及内、外压抗裂性等指标进行检验，检验合格后进入成品堆场，以待发运。

4 PCCP生产过程中节能及环保控制

4.1能源及水资源节约措施

（1）能源方面：

1）通过温度传感器、控制柜及电动磁阀等形成的智能蒸养温控系统，对蒸汽量、蒸养时间及蒸养温度实现数据采集、分析并智能化控制，在保障蒸养质量的前提下节约了蒸汽使用量，降低了锅炉燃气消耗；

2）采用全地下式成型坑进行集中蒸养，降低了蒸养过程中的热量损耗，节约了蒸养时长及锅炉燃气消耗量；

3）锅炉冷凝水回收利用，降低热量损失，对锅炉管道进行保温，降低热损失；

4）通过对变频起重设备、太阳能电池板路灯及节能高效灯具的广泛应用，节约了电能。

（2）水资源方面：

1）混凝土拌制系统的生产废水通过砂石分离机、二级沉淀池及压滤机等环保设备对废水进行过滤处理后严格按照《四川省绿色建材评价技术导则》进行二次使用，节约了生产用水；

2）在钢筒水压及成品内水压试验工位修建了蓄水池，实现了试验用水的重复利用，节约了生产用水。

4.2生产过程中环保控制

（1）噪声控制措施

PCCP生产过程中的噪声主要来源于管芯混凝土振捣时附着式振捣器与钢制模具的声音。公司通过采用全地下成型坑、设置隔声降噪屏障及整体封闭式生产等全方位的降噪措施，有效了将噪声污染控制在允许范围之内，减小了噪音对周围环境的影响。

（2）粉尘控制措施

1）采用全封闭式骨料胶带机输送系统，对混凝土拌和系统采用整体封装，避免骨料运输及混凝土拌制过程中的扬尘现象；

2）通过将缠丝及辊射工序移入进封闭式厂房，有效降低了上述生产过程中所产生的粉尘污染。

（3）废气控制措施

在管材防腐喷涂环节，将移动式喷漆房、空气处理净化设备与防腐喷涂设备进行创新性整合；生产过程中，移动式喷漆房通过顶上压风，地下排风的方式，将防腐喷涂过程中的漆雾及生产废气压入空气净化设备进行过滤处理，有效的减少了对周围空气环境污染，同时保障了作业人员职业健康。

 5 结语

通过对PCCP原材料质量控制、生产工序及成品检测质量控制及环保管理控制等的简要分析,要保障质量需重点关注钢丝、薄钢板、水泥、砂石料等原材料质量;对钢圈、钢板加工、管芯混凝土、砂浆保护层生产工序要严格按照国家规范、设计要求、生产工艺、工序要求生产，影响质量的关键就是在于关键原材料的质量控制和关键工序的质量控制；在环境保护管理环节，需要相关企业优化设计并增加相应的环保设备，才能保障PCCP领域的持续健康发展。

[参考文献]

[1]王万鹏，杨振峰，鲁桂春，南水北调中线北京段PCCP管质量控制研究[A].预应力钢筒混凝土管（PCCP）工程,中国水利水电出版社，2012.6.

[2]周海峰，浅析预应力钢筒混凝土管的质量控制[J].内蒙古水利.2022.3.

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.预应力钢简混凝土管:GB/T19685- 2017[S].北 京:中国标准出版社,2017.

作者简介：1、孙鹏（1989.11—）男，本科，工程师，研究方向为建筑工程。