一、 概述:
预应力钢筒混凝土管(PrestressedConcreteCylinderPipe,简称PCCP)是由预应力钢丝、钢筒、混凝土构成的复合管材。这种管材是在带钢筒的混凝土管芯上缠绕预应力钢丝,并施喷水泥砂浆保护层而制成的管材。它既发挥了钢管的抗渗性能,又利用了混凝土抗压、耐腐蚀的特点,具有能承受较大的内外荷载、抗渗性能好、水头损失小、接头密封性好、经久耐用等优良特性。20世纪90年代我国引进了国外的PCCP管生产工艺，目前已经能够提供DN600～DN4000、工作压力最大可达5.0MPa的各种规格管材，国家已制定了相应的标准(GB/T19685-2005)，现在PCCP管已经越来越多应用于给排水、电力等工程。
2006年,我公司首次在宁波水环境项目毛家坪水厂出厂管C3标中使用PCCP管，管径为DN2600，总长约6公里。本工程采用的PCCP管道工作压力为0.6MPa，钢筒的厚度为1.5mm，单节管道有效长度为5m，重量约21T，为双胶圈PCCP管。制作标准为GB/T19685-2005。接口图如图1：
其中：C=160mm,E=160mm,K=25mm,J=25mm
管道安装后必须逐根在插口钢环上的两胶圈之间注水孔处进行接头密封试验，试验压力为0.9MPa。
二、 PCCP管的优缺点：
① PCCP管壁厚远大于钢管，刚性强，能承受较大的管外荷载，但由于其采用柔性接口连接，对基础及回填土要求较高；
② 管壁混凝土强度不低于C40级，其强度远大于钢管内的水泥砂浆保护层，因此管道的耐用性和永久性是很明显的；
③ PCCP管采用钢制承插口柔性连接，施工中可边开挖、边安装、边试压、边覆土，其方便快捷是钢管焊接所无法相比的，但由于单节重量大，DN2600的PCCP管每节5m，重21T，所以安装时对吊装设备要求高，工作面宽度要求比钢管宽，且受周边环境影响较大，不如钢管安装灵活；
④ PCCP管为工厂加工成型，其内壁表面光滑无瑕，摩阻系数＜0.012，水头损失小。
⑤ PCCP管采用内置的焊接钢筒，在生产过程中都经过水压检验以确保滴水不漏，因此具有和钢管一样的抗渗性。
⑥ 相对于钢管，PCCP管的造价具有明显的优势。我公司水环境项目C3标DN2600PCCP管和钢管每延米工程造价对比如下表。
项目 DN2600PCCP管 DN2600钢管（22mm)
管材及安装 4122.89 9374.00
拉森钢板桩 1200.00
PCCP管垫层、回填石屑 340.29
外防腐（环氧煤沥清） 440.37
内防腐（水泥砂浆） 186.38
施工便道 350.96
PCCP管密封胶填口 100.58
合计 6114.72 10000.75
总之，PCCP管兼具了钢管和预应力水泥管的优点，具有抗渗、抗压、抗腐蚀，安装速度快等特点，经济效益也具有明显的优势。但其也有对地基特别是地基地质变化段的要求比较高，安装时受电力通信线缆及其他外部影响比较大等缺点，还有由于其采用柔性接口连接，抗拉性很差，受外力作用时接口容易拉开，所以竣工通水后管理难度和风险比较大，一旦出现问题，修复也比较困难。
三、 主要施工工艺及质量控制点
主要施工工艺：PCCP管道敷设所处地段大部分位于农田，施工环境较差。管道的运输需铺设专门施工便道，管道吊装采用大型龙门吊，施工作业流程如下：
主要质量控制点：
1、加强对管材的检测，严把材料质量关：
具体监测指标包括：管径、管材长度、工压、标记、制管日期、管内外表面质量（应包括平整度，无残缺、裂缝、空鼓、剥落、浮渣、露石，承插日金属面防腐良好及光洁、无脏）、砼与钢筒之间无裂隙现象。
砼与水泥砂浆表面出现裂缝是常见的，若管子内表面出现的纵向裂缝宽度小于0.1mm，裂缝轴向长度小于150mm；螺旋状和环状裂缝宽度小于0.25mm，距管端300mm以内的环向裂缝宽度小于0.4mm通常是容许的。若管于外表面裂缝宽度小于0.8mm，裂缝轴向长度小于管子周长且小于2m时是允许的。它在管道覆土及通水后会自行愈合，否则应修补；若管子内表面出现的纵向裂缝宽度大于0．5mm时，该管应报废。
2、 沟槽开挖：
由于地处宁波软土地基，地下水位较高，地下土含水率高，表现为松软、流动性很强，再加上沟槽开挖深度在5米以上，采用普通钢板桩根本撑不住，泥浆很容易渗透到沟槽里面，钢板变形厉害。经现场反复试验，最后改用强度较高的拉森钢板桩，上部用钢制围档支撑，取得了很好的效果。开挖过程中需做好排水措施，将施工区地下水位降低到沟槽以下。余土堆放离沟槽最少距离不得少于5米，堆放高度不宜超过2米，并应及时做好余土外运工作。
3、基础处理：
宁波地处江南水乡，表层土大多是淤泥状软土，再加上雨季较长，地下水位较高，管道基础需采取加强措施，以保证沟槽整体安全、稳定并满足抗浮要求，减少安装后的不均匀沉降。抗浮防涌是质量控制的重点。
设计对PCCP管基础处理采用以下几种方式：（a）粘土层段：在原状土上铺200mm厚砂垫层；（b）淤泥粘土层段：一般采用300mm厚块石，再铺200厚砾石砂垫层；（c）含水率较高的淤泥质粘土或局部土质条件较差段可在块石下铺一层竹排，再按上述方法处理。
4、管道接口、安装
管子吊装就位后，对准安装口设拉紧横档，内拉链杆接连法，同时用洗洁精清洗插口圈的胶圈凹槽及前一根已安装好管子的承口、并润滑承插口，经洗洁精浸泡的胶圈经拉伸后套入插口凹槽，并马上在胶圈与插口圈之间插入螺丝刀绕整个接头的正、反方向各转一圈，另一根胶圈同样做；这样可防止胶圈安装不到位而产生扭曲现象，使胶圈均匀地套在插口上，有助于密封。然后缓慢对口，拉动管内手拉葫芦同时用吊机使管子上、下、左、右微微晃动使管子承插口顺利合拢，至内部间隙达到控制后测量轴线标高，至符合设计要求后才允许撤去吊机及管内拉紧葫芦。
5、管道回填
管子安装就位后，需及时进行回填覆土，对安装管子进行定位，以防安装下一根管子时对它造成扰动，同时回填土必须满足要求；管底回填土在安装管子前必须完成，保证管沟内无水、无石块，按每层约200mm用平板震动机压实，保证密实度不小于90%，对两侧及顶部选择含水量相对小的土壤回填，密实度保证在75%以上。管道基础验收合格后下放PCCP管道，由于管子通过大部分地方为软土地基，原状土因含水量太大不能用作回填，管道两侧采用砂或碎石回填至胸腔，胸腔以上部分采用开挖土回填，并适当夯实
三、在管道安装过程中存在的问题及措施：
1、不均匀性沉降问题：由于管道地处软土地基，地质条件差异较大，再加上管道自重大，不均匀沉降在安装过程中普遍存在。从管道安装完成第一天开始，每周对已敷设管子进行一次沉降观测，相邻两节管子最大沉降量原则上不能超过5cm,否则应重新进行接口打压试验。从施工过程来看，过河管桥、倒虹钢管与PCCP管连接处，过路段，地质条件特别松软段为不均匀沉降最大的地方，容易产生接口拉开过大甚至脱开的现象。为此我们针对不同情况采取各种措施，最终解决了这个问题，取得了较好的效果。
2、施工顺序：由于管道施工地段大部分位于农田，距现有的道路较远，为将管材及其它原材料运输到施工地点需要修筑临时道路。开始安装PCCP管时，为了保证工程进度，安排管道安装与临时道路同时进行。但在施工过程中，部分地质条件更差的地段按以上施工及回填方案施工完，并检测所有管道接口间隙及试压合格。几天后再次复测发现管道接口间隙增大超过60m，接口试压失败。经现场查勘分析，主要是由于施工运输车辆往返扰动，使安装好的管道因单侧挤压发生位移。后改为先修筑临时道路，再从临时道路终点反向施工，从而解决了运输车辆对安装好的PCCP管的影响。
3、通过等级公路：原设计采用开挖横穿约20米的公路，无特殊处理方案。为不影响交通，施工时采用半幅道路开挖施工措施。当道路一则管道安装回填好准备进行后半幅施工时，发现前半幅刚施工完成部分两个接口间隙拉大，并产生下沉的现象。分析原因为来往车辆较多，对PCCP管横向碾压使路下PCCP管局部位移，经协商提出加强处理的设计方案：即在管道下加打3米的木桩然后竹排+300mm快石+200mm碎石屑做基础处理，同时在管道两侧打木桩，管顶木桩上加预制钢筋混凝土盖板。采取以上加固措施后，安装好的PCCP管4个月后再次复查接口没有变化。
4.、直埋管与倒虹连接管段：本工程有四条与PCCP管连接的倒虹管，倒虹管采用DN2600的钢管。管道安装后在对全线进行检测的过程发出，有两处PCCP管与倒虹连接处出现三到四个PCCP管口间隙增加的问题，其中一处间隙已超过84mm，并有一接口出现渗水现象。分析原因为由于倒虹管在PCCP管施工后安装，而倒虹管开挖较深，在施工过程中出现对PCCP管的基础产生扰动引起PCCP管向倒虹管方向侧移。另外PCCP管距河道较近，一般在15米左右，根据现场情况计算倒虹管开挖影响距离为：
15米+4*5=35米（影响4节管子，每节5米）
分析后调整了施工方案，先安装倒虹管再安装PCCP管，较少了对PCCP管的扰动，取得了较好效果。也可以适当延长钢管过渡段以减小倒虹施工对PCCP管的影响。
5、管道试压问题：目前，国家尚无出台PCCP管试压相关规范。从PCCP管在无锡、苏州、杭州、绍兴等地使用情况来看，各处试压有所不同，大致有三种方式试压方式：1、分段试压法，试验范围为30%抽样试压，每段1-2公里进行试压。试验压力为0.8-1MPa；2、整体试压法：通常将全部PCCP管一次性试压，试验压力取0.5-0.9MPa；3、只进行接口密封试压，不做整体试压直接试通水，通过试通水检验安装质量，试通水压力为工作压力，通常为0.4Mpa-0.6Mpa。根据不同情况选择合适的试压方式，避免试压对PCCP管造成不必要的破坏。我公司C3标经广泛调查和协商，采用6公里PCCP管整体试压方式，试验压力取0.8Mpa，一次性通过试压。
三、结论
宁波市水环境项目C3标于2008年6月30日通过验收并正式通水，至目前为止通水情况良好。根据施工过程及运营情况，笔者提出以下结论和建议，供今后类似工程参考：
1、 与钢管等其他管材相比，PCCP管具备比较明显的经济优势，另外也具有安装方便、造价低、水阻小、寿命长等优点。
2、 在设计及施工过程中，应特别注意管线的整体稳定性。在软弱土质中使用时应慎重考虑地基处理及安装的方式。在软弱土质中安装和使用都存在较大风险，工程的关键段不建议使用PCCP管。
3、 在施工过程中要注意施工顺序，宜采用先深后浅、先远后近的原则。
4、 在过路、鱼塘、暗河及地质变化比较复杂地段，不宜采用PCCP管，最好用钢管替换。
5、 在管桥、倒虹处与PCCP管连接的钢管过渡段宜适当加长，过渡段长度应保证在15D以上。
6、 在施工过程中如有接口拉大超出规范允许宽度，不方便返工处理时，在能保证PCCP管整体稳定的情况下，可采用内胀圈封闭接口的方式处理。
