第34卷第7期華電技術(shù)Ⅴol.34No.72012年7月Huadian TechnologyJul.2012預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管施工工藝及操作要點李瑩,寧富剛(中國水利水電建設(shè)集團遼寧工程局有限公司,遼寧沈陽110179)摘要:預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)在國內(nèi)得到了推廣與應(yīng)用,以大伙房水庫輸水二期工程DN2400埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCPE)管材制造為例,介紹了PCCP施工工藝及流程,對主要工序的操作要點進(jìn)行了詳細(xì)闡述,可為PCP管材的生產(chǎn)和發(fā)展提供借鑒。關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管;施工;工藝流程;工藝原理;操作要點中圖分類號:TU528.73文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1674-1951(2012)07-0042-00引言藝流程如圖2所示。鋼線鋼環(huán)鋼絲錨鋼環(huán)保護(hù)層預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管PCCP( Prestressed Concrete Cylinder Pipe)是一種技術(shù)先進(jìn)、應(yīng)用廣泛的新型壓力介質(zhì)輸送管材。它與一般的預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管相比具有抗?jié)B性能優(yōu)越、承壓能力高的特點,既橡膠圈具有混凝土壓力管剛性好、耐防腐的優(yōu)點,又兼?zhèn)滗摴艹袎焊?、安全性好的?yōu)點。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管按其結(jié)構(gòu)分為內(nèi)襯式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管( PCCPL)接頭漏水試和埋置式預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管( PCCPE)。預(yù)應(yīng)力驗口及管塞鋼筒混凝土管自20世紀(jì)90年代引入我國以來,被圖1 PCCPE型管材結(jié)構(gòu)示意圖廣泛用于水利、電力、市政和自來水供水主管線項目插口型材叫下料卷圓叫焊接承、插口脹圓成型上。本文以大伙房水庫輸水(二期)工程DN2400℃CPE管材制造為例,總結(jié)出一套PCP管材制造水泥、砂石、水、外加劑|薄鋼板螺旋焊機制工藝及質(zhì)量控制措施,為以后的PCCP管材生產(chǎn)提供指導(dǎo)與借鑒。凝土攪拌管芯澆筑管模組裝鋼筒水壓檢驗1施工方法蒸氣養(yǎng)護(hù)脫模清模預(yù)應(yīng)力纏絲(1)承插口鋼圈采用脹拉法施工,精度高,尺寸水泥、細(xì)沙、水沙漿攪拌沙漿保護(hù)層穩(wěn)定。標(biāo)識存放成品檢驗2)鋼筒制作采用螺旋焊接成型技術(shù),生產(chǎn)效率高,焊接質(zhì)量好。圖2PCCP制管工藝流程(3)管芯澆筑采用立式振搗成型工藝,管芯密預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管制管工藝過程為:采用承實度高。插口鋼圈及薄鋼板卷制并焊接成筒體,然后澆灌混(4)纏絲工序采用應(yīng)力自動控制系統(tǒng),保證了凝土成為管芯并在管芯外圓上纏繞高強度預(yù)應(yīng)力鋼應(yīng)力均勻絲,最后噴射沙漿保護(hù)層。(5)采用了加強型生產(chǎn)線,關(guān)鍵工序設(shè)備為雙首先制作承口鋼圈和插口鋼圈,鋼筒制作采用套布置(如螺旋焊機、纏絲機、噴漿機均為雙套配承、插口鋼圈與薄鋼板一次性自動螺旋卷焊成型的置),確保了各工序的產(chǎn)能均勻流暢。方法,鋼筒經(jīng)水壓試驗合格后放入管模內(nèi)澆灌混2工藝原理凝土。PCCPE型管材結(jié)構(gòu)如圖1所示,PCCP制管工PCCPE型管芯采用立式振動成型工藝,管模整第7期李瑩,等:預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管施工工藝及操作要點43利于混凝土密實。管芯成型后釆用蒸汽養(yǎng)護(hù),達(dá)到檢驗,直到鋼筒所有焊縫無滲漏為止脫模強度后拆模。(2)焊縫同一部位補焊不得超過2次。管芯經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到纏絲強度后,采用立式纏絲機,3.2管芯成型用7mm高強鋼絲按設(shè)計的張拉力及螺距進(jìn)行纏絲,3.2.1管芯混凝土成型張拉力記錄儀連續(xù)記錄鋼絲張力PCCPDE型管芯采用立式振動成型工藝成型纏絲后的管芯用立式噴漿機噴沙漿保護(hù)層,再經(jīng)3.2.2模具要求養(yǎng)護(hù)、修理、成品水壓試驗、成品檢驗后為合格產(chǎn)品(1)模具應(yīng)有足夠的強度、剛度和抗沖擊韌性,3施工操作要點以便抵抗變形并很好地傳遞激振力。(2)內(nèi)、外模的圓度偏差應(yīng)小于 ANSIAWWA3.1鋼筒成型C301—199《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土壓力管設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》3.1.1鋼筒組成對管材圓度的要求。內(nèi)、外模各自的合縫處要嚴(yán)密PCCP管的內(nèi)襯鋼筒由承口鋼圈、插口鋼圈及并有良好的平整度。鋼板在螺旋焊機上卷焊成型。(3)承插口輪廓對中心線的偏差應(yīng)小于3mm,3.1.2承口鋼圈、插口鋼圈對接后的管材內(nèi)壁應(yīng)平整、光滑。承插口由軋制好的型材卷焊成鋼圈并在脹圓機(4)每次脫模后應(yīng)伃細(xì)清除模板上的污垢、雜上脹至設(shè)計尺寸質(zhì)并涂刷非油性脫模劑;成品管芯模具表面不允許(1)承口鋼圈。按設(shè)計要求的長度下料,在卷有凹坑、浮皮和其他異物。圓機上卷成圓環(huán)并焊接。焊縫應(yīng)打磨平整,經(jīng)扳邊(5)模具進(jìn)廠后必須嚴(yán)格進(jìn)行尺寸檢測、調(diào)整、機扳成所需的角度。編號統(tǒng)計;應(yīng)定期對模具進(jìn)行檢測,對偏差超過允許(2)插口鋼圈。按設(shè)計要求的長度下料,在卷值的模具,必須立即進(jìn)行修整,以保證管芯混凝土、圓機上卷成圓環(huán)并焊接。焊縫應(yīng)打磨平整,然后在鋼筒和承插口的幾何尺寸和公差要求;經(jīng)過修整仍脹圓機上脹至設(shè)計直徑不能滿足要求的模具應(yīng)予以報廢。(3)每個承插口鋼圈不允許超過2個接頭且接3.2.3拆、裝模的要求頭焊縫間距不應(yīng)小于500mm。接頭應(yīng)對接平整,錯(1)拆、裝模應(yīng)重點檢查模具接縫、錨固塊邊不應(yīng)大于0.5mm,采用雙面熔透焊接并打光位置。磨平。(2)裝模時應(yīng)檢查底模是否放置平穩(wěn),然后將3.1.3筒體內(nèi)模吊放在底模上鎖緊定位;再用專用吊具將鋼筒(1)鋼筒用鋼板多為冷軋鋼板,其厚度應(yīng)符合吊放在底模上,檢査鋼筒與內(nèi)模之間、鋼筒承口與底設(shè)計要求,最小厚度不得小于1.5mm;對于限制性模之間的間隙是否一致;然后將外模吊放在底模上接頭的管材,根據(jù)設(shè)計亦可采用厚度大于1.5mm的最后將頂蓋合放在內(nèi)模和鋼筒插口端面上,將合縫鋼板。宜采用寬度為1250mm鋼板。螺栓依次對稱擰緊。(2)制造鋼筒用的鋼板應(yīng)分別符合GB/T700(3)拆模時先松開管模合縫螺栓,先將頂蓋吊2006《碳素結(jié)構(gòu)鋼》、GB912-1989《碳素結(jié)構(gòu)鋼和岀,再從上到下依次打開內(nèi)模緊固扳手,松開底模定低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板及鋼帶》及GB11253—位銷;將內(nèi)模慢慢地垂直吊起移開,再將外模垂直吊2007《碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄鋼板及鋼帶》的規(guī)定,其最起移開。小屈服強度為235MPa(4)達(dá)到蒸汽養(yǎng)護(hù)要求時間后才能拆除模具(3)鋼筒應(yīng)按要求的尺寸精確卷制,鋼筒端面管芯混凝土脫模不能有明顯的損壞,管芯混凝土內(nèi)傾斜度≤9mm。承插口兩端的距離公差不能超外表面不得出現(xiàn)粘模和剝落現(xiàn)象。過±3mm。3.2.4立式振動成型(4)螺旋搭接焊焊縫高度不得超過(1.6+板(1)混凝土管芯采用立式澆筑振動成型。管芯厚)mm。外觀缺陷處或水壓試驗檢岀的缺陷處的澆筑前應(yīng)認(rèn)真檢査合縫螺栓和振動器連接螺栓有無補焊焊縫凸起高度不應(yīng)大于2.0mm。松動現(xiàn)象,無異常情況方可啟動;成型過程中采用合3.1.4鋼筒水壓試驗適的振搗頻率和振動成型時間,以保證管芯獲得(1)每節(jié)鋼筒都必須持續(xù)進(jìn)行不少于3min的夠的密實度;成型過程中鋼筒不得出現(xiàn)變形、松動華電技術(shù)第34卷套入料錐,開動振動器,邊下料邊振動,注意卸料節(jié)(3)纏絲過程中張、拉力與平均值偏差不得超奏。應(yīng)充分振搗,使混凝土密實、泛漿和排氣。澆筑過±10%。過程中必須控制鋼筒內(nèi)、外側(cè)混凝土均勻上升且高(4)纏絲過程中單節(jié)管材每層鋼絲的接頭不應(yīng)超度差(內(nèi)高外低)不超過500mm。過1個,鋼絲接頭必須保持平直;在管芯軸線方向上,(3)混凝土澆筑時必須記錄環(huán)境溫度。每根管鋼絲接頭距纏絲初始位置的距離不應(yīng)小于300m芯的全部成型時間不得超過管芯底部混凝土的初凝5)每周應(yīng)對纏絲機應(yīng)力裝置進(jìn)行1次檢測時間。每周應(yīng)對鋼絲接頭進(jìn)行1次抗拉強度試驗,拉力不(4)為保證混凝土的均勻性,宜采用連續(xù)喂料應(yīng)小于鋼絲抗拉強度的75%。鋼絲錨固塊抽取的方式,喂料結(jié)束后繼續(xù)振動一段時間。成型完畢0.2%進(jìn)行進(jìn)廠質(zhì)量檢測,錨固力不應(yīng)小于規(guī)定鋼絲后,應(yīng)及時清除插口端面多余的混凝土料并用專用最小極限抗拉強度的75抹刀抹平。3.4沙漿保護(hù)層制作(5)當(dāng)環(huán)境溫度低于4℃時,不應(yīng)進(jìn)行PCCP管(1)制作保護(hù)層的沙漿中不得含有石塊等雜芯澆筑工作。質(zhì),以免損傷鋼絲。3.2.5管芯養(yǎng)護(hù)(2)每天測定1次沙的含水率(陰雨天加大測(1)管芯混凝土應(yīng)采用蒸汽養(yǎng)護(hù),蒸汽養(yǎng)護(hù)溫定頻率)并進(jìn)行實際生產(chǎn)配比計算,確保噴射水泥度及升溫速度應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行,建立科學(xué)的養(yǎng)護(hù)沙漿含水量不小于拌和物干總質(zhì)量的7%。制度,每根管芯都要做好養(yǎng)護(hù)記錄。(3)沙漿配合比(按質(zhì)量計)不低于1.0:2.5(2)在自然條件下放置時應(yīng)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),或(水泥:沙)。沙漿保護(hù)層拌合物中水溶性氯離子覆蓋保護(hù)材料防止混凝土水分過度損失的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得超過0.06%3.2.6管芯的檢驗(4)預(yù)應(yīng)力鋼絲上的最外層凈沙漿保護(hù)層自預(yù)(Ⅰ)脫模后應(yīng)檢查每個管芯是否存在接縫錯應(yīng)力鋼絲外側(cè)邊緣不得低于25mm臺、孔隙、碎屑、裂縫、水泥浮皮、表面缺陷和外部物5)制作完成的水泥沙漿保護(hù)層應(yīng)采用適當(dāng)方質(zhì)。對表面出現(xiàn)的深度或直徑大于5.0mm的凹坑法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)、采用自然養(yǎng)護(hù)法時,在保護(hù)層水泥沙漿或空隙、高于3.0mm的凸起以及超過1.6mm的接充分凝固后,應(yīng)間歇噴水保持濕潤至少4d,縫錯臺應(yīng)進(jìn)行修整。3.5修補、防腐(2)任何情況下不得對管芯內(nèi)表面采用涂刷方達(dá)到養(yǎng)護(hù)時間的管子用翻管機放倒進(jìn)行修補和式處理或遮蔽缺陷。管芯混凝土內(nèi)、外表面岀現(xiàn)的承插口鋼圈防腐。凹坑、氣泡的寬度或深度大于5mm時,用水泥沙漿(1)達(dá)到報廢條件的管材不準(zhǔn)修補?；颦h(huán)氧水泥沙漿予以填平并用鏝刀刮平2)修補的材料可以選用混凝土、水泥沙漿和(3)管芯混凝土在制造、搬運過程中因碰撞造無毒樹脂等。成的掉角或凹坑應(yīng)進(jìn)行修補,修補用的混凝土、水泥3)承插口鋼圈的外露部分均需進(jìn)行防腐沙漿或無毒樹脂水泥沙漿采用的水泥材料應(yīng)與制管處理。材料一致。(4)防腐前應(yīng)將金屬表面的油污、銹跡及雜物(4)管芯表面不允許岀現(xiàn)蜂窩麻面,對內(nèi)、外表等清理干凈,然后均勻噴涂無毒防腐涂料。面出現(xiàn)縱向裂縫的管芯應(yīng)做報廢處理。3.3纏絲4效益分析1)鋼絲應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土用冷拉鋼絲,鋼(1)大伙房水庫輸水二期工程PCCP管線制作絲公稱直徑不得小于5mm。同層配筋設(shè)計最小螺工程由遼寧龍泉管道有限公司承攬,該工程廠房、設(shè)距不得小于鋼絲直徑的2倍,最大螺距不得大于38備總投資4500萬元,年產(chǎn)DN2400PCCP管材46mm。管芯軸線方向任意0.6m長度內(nèi)的環(huán)向鋼絲km,年產(chǎn)值1.28億元。數(shù)量不得少于設(shè)計要求。(2)近幾年,PCP在水利、電力、市政和城市供(2)纏絲前管芯混凝土抗壓強度不應(yīng)低于設(shè)計水等主管線項目上已成為大口徑輸水管道的首選管抗壓強度的70%;同時,在纏絲過程中,管芯混凝土材,產(chǎn)品完全符合國家的能源政策、產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)上施加的初始壓應(yīng)力不應(yīng)超過纏絲時混凝土抗壓強發(fā)展規(guī)劃,具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。以第7期劉立偉:循環(huán)水系統(tǒng)的清洗預(yù)膜工藝金屬表面均勻成膜的要求。采用肉眼測定的方法,在和最長的設(shè)備使用壽命具有不可忽視的作用。循環(huán)掛片上有一層均勻彩膜或發(fā)藍(lán)光或發(fā)彩虹光且掛片無水系統(tǒng)的預(yù)膜是為了提髙緩蝕劑的成膜效果。待成腐蝕,呈金屬光澤。預(yù)膜試片表面無銹蝕,成膜均勻、膜后,再降低藥劑濃度維持日常補膜。這種預(yù)膜處致密,肉眼可見,呈現(xiàn)岀五彩藍(lán)紫色。在清洗過程中,理的目的是希望在金屬表面上很快形成一層保護(hù)經(jīng)硫酸銅法檢驗,共洗掉鐵銹及鈣垢約α0kg;其試片膜,提髙緩蝕劑抑制腐蝕的效果。循環(huán)冷卻水金屬腐蝕率為4.95g/(m3·h),低于碳鋼腐蝕率10.00表面的腐蝕控制,主要是靠阻垢劑在金屬表面上形g/(m3h)的國家清洗標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的較好級。成的防護(hù)膜來完成的。3.2分析與討論(1)預(yù)膜前的濁度偏高。因為濁度提高,腐蝕5結(jié)論有所增加,同時設(shè)備表面沉積物增多,產(chǎn)生較多的斑此次循環(huán)水系統(tǒng)的清洗預(yù)膜達(dá)到了預(yù)期目的,點,易形成局部腐蝕或孔蝕。因此,預(yù)膜時的循環(huán)水有效控制了設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢及菌藻黏泥的滋生。濁度應(yīng)盡可能控制的低一些;控制在10mg/L內(nèi)較為生產(chǎn)設(shè)備長期安全、高效運轉(zhuǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。適宜。其次,酸洗結(jié)束后的置換時間應(yīng)盡可能短由于是初次清洗預(yù)膜,在此次過程中也發(fā)現(xiàn)了一些些,以10~12h為宜,可降低金屬的腐蝕幾率。不足。在今后的運行中,要吸取經(jīng)驗彌補不足,不斷(2)在預(yù)膜過程中pH值偏高。循環(huán)水系統(tǒng)西地提升清洗預(yù)膜效果。半塔水溫較高,一般為28~34℃。加之較高的pH值,極易使六偏磷酸鈉分解形成磷酸鈣垢,從而影響參考文獻(xiàn):預(yù)膜效果。東半塔采用冷態(tài)預(yù)膜,預(yù)膜時間較長°[1]龍荷云,循環(huán)冷卻水處理[M].南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版從此次預(yù)膜掛片顯色時間來看,略微偏短,與p值的控制有關(guān)。在實際操作時,在控制循環(huán)水濁度的2]李裕芳我國循環(huán)冷卻水處理技術(shù)的回顧及展望[J].工基礎(chǔ)上,建議pH值取5.5~6.5為宜。業(yè)水處理,1991(1):3-7(3)根據(jù)預(yù)膜的機制,預(yù)膜劑易與水中的Ca2+,[3]劉金標(biāo),嚴(yán)以強.淺談循環(huán)冷卻水處理中的清洗技術(shù)Mg2等二價金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),形成沉積物覆[J].化學(xué)清洗,1996(4):31-35蓋在金屬表面而抑制腐蝕。當(dāng)預(yù)膜水中Ca2的質(zhì)4王東昶,萬淑清熱態(tài)清洗預(yù)膜配方的篩選及應(yīng)用[J量分?jǐn)?shù)為0.0005%時,緩蝕效果已非常明顯,當(dāng)工業(yè)水處理,1992(6):12-16Ca2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.0010%時已出現(xiàn)大量沉積[5]嚴(yán)瑞遁水處理劑應(yīng)用手冊[M].2版北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003:57-59物,因而預(yù)膜時水中的Ca2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在6]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版0.0005%~0.0007%為宜。社,2005:34-364清洗預(yù)膜的意義(編輯:王書平)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)清洗預(yù)膜處理技術(shù)是非常重要作者簡介:的環(huán)節(jié),對于防護(hù)金屬材質(zhì)表面、充分發(fā)揮正常用阻劉立偉(1985-),女,山東菏澤人,技術(shù)員,從事化學(xué)水垢緩蝕劑的功效、使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)獲得最高效率處理方面的工作(E-mail:lwei!@163.com)(上接第44頁)格鋼管的35%,其性能指標(biāo)可以代3)遼寧省三灣水利樞紐及輸水工程正在使用替鑄鐵管、鋼管。PCCP的應(yīng)用大大降低了工程造以該工藝制作的DN1800PCCP管材。價,在當(dāng)前較高的鋼材價格、能源價格和節(jié)能減排壓力面前,PCCP產(chǎn)品的優(yōu)勢更加凸顯。參考文獻(xiàn)5應(yīng)用實例[1]GB/T19685-2005,預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管[S][2]李洪志大口徑預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土制管技術(shù)研究[D].大(1)在遼寧省大伙房水庫輸水(二期)工程PC慶:大慶石油學(xué)院,2009CP采購三標(biāo)中,使用此工藝生產(chǎn)DN2400PCCP管(編輯:劉芳)材78.8km,合同總額3.29億元。獲得了業(yè)主頒發(fā)的質(zhì)量、進(jìn)度、安全綜合獎—“施工標(biāo)兵”獎。作者簡介李瑩(1970—),女,遼寧營口人,高級工程師,工學(xué)