文 勇

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，乌鲁木齐 830001)

倒虹吸PCCP管道的检测

文 勇

(新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，乌鲁木齐 830001)

文章以某供水工程的倒虹吸PCCP管道先后两次对预应力钢丝检测的情况为例，对PCCP管道工程安全、检测数据、检测方法进行阐述，以期对PCCP管道工程的施工建设、安全检测提供技术支撑。

PCCP管道；无损检测；管道质量；完整性评价

1 工程概况

北疆供水工程3个泉倒虹吸全长10.927 km，最大工作静水压力1.6 MPa，最大水头损失28.6 m，工程采用预应力钢筒混凝土管道(PCCP)与钢管的组合方案。

内水压力≤1.4 MPa，采用PCCP，单线管长7 385.27 m，内径2.8 m；1.4 MPa以上采用钢管，单线管长3 181 m，内径2.7 m。

表1为PCCP管材结构尺寸，表2为PCCP管材结构设计参数，图1为PCCP管结构图。

表1 倒虹吸PCCP管材结构尺寸

表2 倒虹吸PCCP管材结构设计参数

图1倒虹吸PCCP管结构图

3个泉倒虹吸PCCP管径大，线路长，进出口水力条件复杂，内水压力高，PCCP管的综合指数达3.92(管径与压力的乘积)，制造、安装技术复杂，PCCP管跨越第三系地层和沙漠风积砂地层，基础变形大且不均匀，管槽开挖后有强腐蚀性浅层地下水渗出。

2 PCCP管道预应力钢丝完整性评价的必要性

PCCP的强度取决于缠绕在管芯上的高强预应力钢丝，钢丝在管芯上产生均匀的压预应力，能够抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。但是在施工及运行过程中，有多种原因会造成钢丝损伤或腐蚀：①钢丝质量差，出现氢脆现象；②制造缺陷，特别是砂浆保护层质量差；③PCCP安装不当，砂浆保护层出现裂缝；④PCCP处于腐蚀性土壤中，氯化物、硫酸盐及其他诱发腐蚀的化合物侵入砂浆层；⑤操作原因，包括非正常启动阀及泵引起的瞬时压力波。

钢丝腐蚀到一定程度后出现断裂，所在部位管道强度下降。如果腐蚀进一步发展，同一部位将出现更多断丝，管道强度显著降低，最终导致爆管[1]。PCCP爆管具有突发性、灾难性，事先没有征兆。爆管发生后，并不仅仅限于管道供水中断，还会引起交通、环境、卫生等公共安全事故。

3 PCCP管道预应力钢丝检测情况

3.1 检测方法

PCCP是一种复合管材，由于电磁波设备是在管道内部进行探测，预应力钢丝缠绕在200 mm外的管芯混凝土上，管道钢筒对电磁波信号有强屏蔽作用。此次检测是将P-Wave电磁法探测设备固定在检测推车上，将检测推车在管道内推行，激励探头在管内某一侧感应产生变化的磁场，该磁场沿管道圆周传播后到达另一侧的接收探头，在接收探头中感应产生电压，在此传播路径上如果钢丝出现断裂，接收信号的振幅及相位就会发生变化，由此确定断丝部位并估计断丝数量。PCCP预应力钢丝完整性探测示意图见图3。

图2 PCCP预应力钢丝完整性探测

3.2 第一次检测情况

2010年3月17—21日，完成了对倒虹吸两条PCCP管道的检测。此次检测是国内首次引进新技术针对PCCP钢丝断裂进行探测，填补了目前国内还没有专门针对PCCP预应力钢丝探测的技术空白，对PCCP爆管预警方面发挥了重要作用。本次1#、2#管线共计探测了2 400节PCCP管，累计长度14 384 m。共计发现18处断丝(1#管线6处、2#管线12处)，占全部探测管道的0.75%，其余99.25%的管道未发现明显的断丝信号。在出现断丝的18节管道中，13节管道断丝数量在1～5根，5节管道断丝数量在6～10根，断丝数量均不超过10根，且同一节管均只有1处断丝，程度较轻。

3.3 第二次检测情况

2010年3月17—21日，完成了对倒虹吸两条PCCP管道的第二次检测。本次3个泉倒虹吸所检测的2 400节管道中，23节管道发现断丝。

3.4 两次检测对比

在第一次检测出现断丝的18节管道中：10节管道断丝数量未变化；3 节管道断丝数量略有增加，但断丝数量的增加均未超过5根，3节管道断丝数量略有减少；2 节管道经分析认为没有断丝，信号异常是由噪音、结构物等其他因素引起。第二次检测新发现7节管道断丝，6 节管道断丝数量为1～5 根；1节管道断丝数量为15～20根。

通过两次PCCP管道检测数据分析对比：两次检测数据基本相符，倒虹吸PCCP仅有少量管道(23节)出现断丝，约占所有检测管道数量的1%。管道于2005年投入使用至今已有7 a，现状表明管道施工质量较好，今后一段时间内也能良好地运行。

4 结 语

由于PCCP预应力钢丝断裂是一个循序渐进的发展过程，可以通过采用电磁波技术定期对管道进行安全检测，当断丝接近了25根时发出预警，即刻采取有效的处理措施：①提前定做管道和择机更换管道；②在断丝处采取外抱箍办法加固PCCP管道；③对PCCP进行原型管道断丝试验，获取从1根断丝发展到爆管整个过程的试验数据，为建立PCCP安全运行预警数据库提供第一手资料。

[1]任江龙，王朝晖.三个泉倒虹吸PCCP管道工程试验段施工研究[J].科技资讯，2007(11)：245-246.

1007-7596(2014)12-0135-02

2014-07-19

文勇(1978-)，男，新疆乌鲁木齐人，工程师。

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