中国PCCP发展现状和存在的问题及对策（上篇）文章根据孟晋忠先生2023年7月25日在中国水利学会组织的“PCCP管线安全提升学术沙龙”上所作主题报告整理，经作者本人2024年8月审核并局部修改定稿，作者同意在本号上发表以供技术交流之用。 全文共分四部分，分三篇刊登： 上篇：一、中国PCCP发展现状； 中篇：二、PCCP发展中存在的问题； 下篇：三、针对存在问题的对策；四、PCCP工程常见问题及处理。 欢迎读者阅读。 作者简介 孟晋忠，男，汉族，中共党员，教授级高级工程师。退休前一直在山西省水利水电勘测设计研究院从事工程设计工作，先后任设计组长、水工专业负责人、设计室主任、院副总工程师、副院长等。具有国家注册土木工程师和注册监理工程师执业资格，全国钢标准化技术委员会铸铁管分技术委员会委员。2004年受聘南水北调中线PCCP输水工程咨询专家和国务院南水北调评标委员会专家。近30年主要从事供水管道工程设计和咨询工作，曾主持了山西省万家寨引黄、广州市西江引水、山西省辛安泉供水改扩建等10余项大中型引调水工程的设计工作；主持了南水北调中线京石段应急供水、辽宁大伙房二期、河北省南水北调配套、淮水北调等20余项PCCP供水管道工程的技术咨询工作。获山西省优秀工程设计一等奖2项；水利部优秀工程设计铜质奖1项；山西省科技进步一等奖、三等奖各1项。山西省百佳勘察设计工程师，2009年和2019年分别获中国混凝土与水泥制品协会“PCCP行业发展20周年特殊贡献奖”和 “PCCP产业发展30周年终身贡献奖”荣誉称号。 中国PCCP发展现状、存在的问题及对策 (本期阅读时间大约10分钟） PCCP在国内的发展应用从几方面来看：管材应用数量；管材质量；建立健全相关标准体系；引调水工程管材选择；PCCP输水安全可靠性。 从管材应用数量看 我国大陆于1989年引进PCCP生产技术和部分设备（台湾省1968年引进），至今已35年（编者：截止2024年），发展状况总体良好。 截止2023年底，PCCP总里程数约27200km，折合DN1600标准管约40700 km（根据中国混凝土与水泥制品协会统计数据）（编者：主题报告数据加上CCPA发布的2023年PCCP产量十强企业数据），总长度仅次于美国，但大口径管道多于美国，成为全球PCCP应用最广泛的国家。 主要用于南水北调中线干线工程、河南省、河北省南水北调配套工程、淮水北调工程、引江济淮工程、辽宁大伙房二期、辽西北供水、吉林中部城市供水、内蒙引绰济辽、新疆引额济乌 、哈尔滨磨盘山输水、山西万家寨引黄、广州西江引水等大中型引调水工程。 PCCP无疑是大中型引调水输水工程应用数量最多、口径最大、应用最广的管材。 从管材质量看 美国最早建设的一项PCCP供水工程已有80余年（1943年）。 我国的PCCP生产质量总体是好的，前面介绍的我国大型引调水工程运行情况都很正常。 辽宁大伙房二期PCCP输水工程、新疆引额济乌、哈尔滨磨盘山输水一期等工程都正常运行超过15年； 广州西江引水DN3600 PCCP输水工程正常运行也超过13年。 山西省万家寨引黄工程DN3000 PCCP 2002年建成投入运行，已不间断供水20多年，从未发生过任何质量问题。 引黄工程只有一次被高速公路勘察钻孔110mm，一次被输气管道施工用水平定向钻打穿230mm孔，均采取低压、小流量供水带水封堵。这里要说明的是钻孔处高强钢丝和钢筒钢板均如新的一样。 2008年被某单位钻探误操作钻穿的引黄工程PCCP Φ110钻孔图片 上世纪，国内设计、原材料质量控制、制管工艺、检验等无相关标准，质量控制不够严格，PCCP管材也主要应用于电厂水循环系统。 2000年之后，从山西万家寨引黄工程首次将大口径PCCP应用于大型输水工程，在国内首次对高强钢丝提出了严格的质量控制标准（增加了钢丝抗扭转试验、氢脆敏感性应力腐蚀试验），采用低碱水泥、控制铝酸三钙含量，控制水泥砂浆保护层含水率，缠丝应力控制在70%，缠丝应力波动值降低到±5%；首次用配件代替钢管；同时也严格了安装和管沟回填质量控制。引黄工程不间断供水20多年未出现质量问题，证明当时的选择是正确的。 引黄工程施工期间，美国和加拿大咨询专家评价引黄工程的PCCP质量已达到国际一流水平。 之后，在哈尔滨磨盘山输水一期、南水北调中线干线京石段应急供水、引额济乌、辽宁大伙房二期等大中型引调水工程中也相继得到应用。
随着PCCP的广泛应用，国内相关标准也相继出台，很多重要工程对制管原材料、制作工艺、检验标准的要求也更加严格，近期正在实施的环北部湾广东水资源配置工程对高强钢丝从钢材盘条开始到拔丝全过程提出了更高要求，是全球最严格的。 所以说，PCCP的质量总体向好，而且会越来越好，行业发展基本健康。 管材质量会越来越好主要体现在以下几方面： （a）原材料标准更严格，特别是PCCP的核心材料钢丝； （b）研究水泥砂浆保护层的替代品； （c）国内前几名的制管企业工厂内实现了全过程数字化管理； （d）PCCP植入芯片，可从工厂全过程控制延伸至运行管理。 （e）PCCP供水工程安全性进一步提高：安全监测系统正逐步在推广应用；压实设备的改进提高了管沟回填压实质量。 从建立健全相关标准体系看 预应力钢筒混凝土管（PCCP）北美地区设计、制作（含配件）、安装主要遵循ANSI/AWWA C301、ANSI/AWWA C304、ANSI/AWWA M9这三个标准（相关的原材料、检测、试验标准除外）。 我国于1989年引进PCCP以来，从无标准、到标准体系基本健全。 制作标准 2000年以前，PCCP标准管制作标准只有建材行业的JC 625， 2005年颁布了《预应力钢筒混凝土管》GB/T19685，基本上等同于《预应力钢筒混凝土管》ANSI/AWWA C301。 设计标准 （a）标准管设计 《预应力钢筒混凝土管道技术规范》（SL702）（设计等同采用ANSI/AWWA C304） 《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》 CSCE 140 《给水排水工程管道结构设计规范》GB/T 50332 （b）管配件设计 《水利水电工程压力钢管设计规范》SL 281 《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS 141 《安装手册》 ANSI/AWWA M9、M11 以上标准涵盖了管材结构设计、制管原材料、管材制作、检验等全过程，这些相关标准的进一步健全、完善，为规范行业的正常发展起到了保驾护航的作用。 从中国混凝土与水泥制品协会统计资料看，PCCP在国内大口径引调水工程中的应用最广。当然这不等于所有引调水工程中PCCP就是首选管材。 引调水工程管材选择 本人在参加的国内一些引调水工程审查、咨询中，发现： （1）管材选择不合理导致工程费用高、运行不安全等方面的教训很多； （2）技术人员在管材比选中对不同管材的优缺点描述不客观，有明显的倾向性。 所以有必要和大家探讨一下各种管材及其优缺点。 引调水工程常用的管材有： 预应力钢筒混凝土管（PCCP） 球墨铸铁管（DIP） 钢管（SP） 预应力混凝土管（PCP） 聚乙烯管PE管 PVC管 玻璃纤维增强塑料夹砂管（FRPM） 玻纤带增强聚乙烯复合管（RTP） 等等。 各种管材都有优缺点，不存在某种管材好差之分。要看使用条件，管径、输送介质、工压、敷设环境、覆土深度、沟槽开挖回填材料的物理性能等。 所以设计选材一定要结合管径大小、输送介质、压力等级、外部荷载、敷设环境等条件对各种管材的优缺点进行客观分析，通过输水可靠性、水头损失、施工运输条件、运行管理、经济性等方面综合比选后确定。 要看哪种管材适合这项工程。 不同管材概况 预应力钢筒混凝土管（PCCP）、预应力混凝土管（PCP） 预应力钢筒混凝土管（PCCP）结构示意图 预应力钢筒混凝土管（PCCP） 预应力钢筒混凝土管 （PCCP）管件 预应力混凝土管（PCP） 球墨铸铁管（DIP）、钢管（SP）、聚氯乙烯管（PVC管）、玻璃纤维增强塑料夹砂管（FRPM）、聚乙烯管（PE管）、钢丝网增加聚乙烯复合管、玻纤带增强聚乙烯复合管 球墨铸铁管（DIP） 螺纹焊涂塑钢管（内环氧外PE） 玻璃纤维增强塑料夹砂管（FRPM） 聚乙烯管（PE管） PE管直管与直管热熔焊接 PE管开孔管现场制作 钢丝网增强聚乙烯复合管结构示意图 玻纤带增强聚乙烯复合管（RTP）结构示意图 PCCP输水安全可靠性 PCCP用于大中型引调水工程是安全可靠的。 美国供水协会1997年统计数据，PCCP在北美地区的失事率为十万分之七。 我国未见统计数据，也有少数工程发生过爆管事件，爆管原因为多方面的，如： 管材质量原因 使用了不合格管材，由于管材质量原因发生爆管的都是几个规模小，设备简陋、无相关技术人员的企业生产的质量不合格的PCCP； 设计原因 强腐蚀环境未采取措施、工压选择不合理、盲目设置阴极保护导致过保护造成严重断丝等； 运行管理原因 实际上各种管材都发生过接头漏水和爆管，迄今为止，找不出一种未发生过爆管的管材。只是大口径管材爆管后的影响大，包括供水影响范围、次生灾害等，另外，应用得多的管材爆管的相对数量多，按应用总量和爆管数量比较，PCCP爆管率相对较低。 某省×××工程PCCP爆管 某省×××工程DIP接头漏水 2017年5月某省×××工程DIP爆管 某省地下管道（SP）爆管 ×××工程钢管（SP）焊接接口开裂漏水 国内某工程PCP供水管道发生爆管 某省×××工程PE管接头漏水 某省×××工程PVC管发生纵裂 某省×××工程FRPM管发生爆管 ×××工程钢丝网增强聚乙烯复合管爆管 从已建PCCP供水管道工程的运行情况看，20多年前制作的管材，只要是合格的管材，都能做到安全可靠地运行。 随着管材质量的全面提升，特别是从原材料控制 、各生产工序的数字化控制，PCCP管材质量会更高、更稳定。 随着管线工程先进监测设备和监测系统的应用，采用PCCP作为输水管材的引调水工程会更加安全、更可靠。 来源：PCCP质量创新工作委员会（公众号）
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