預應力鋼筒混凝土管(PCCP)發(fā)展回顧與前景展望

　　預應力鋼筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，簡稱PCCP)是采用薄鋼板與承插口接頭鋼環(huán)焊成筒體，然后用立式振動法在簡體內外澆灌混凝土制成管芯(對于小口徑管可用臥式離心法在簡體內成型管芯)，經(jīng)養(yǎng)護后在管芯的外表面上纏繞環(huán)向預應力鋼絲，使管壁混凝土建立環(huán)向預應力，最后在纏絲管芯的外表面噴制砂漿保護層而制成的一種新型復合管材，包括內襯式預應力鋼筒混凝土管(PCCPL)和埋置式預應力鋼筒混凝土管(PCCPE)。這種管材不僅接口密封性能好、管體強度高和剛性好，而且具有高抗?jié)B透性，它兼有鋼管和預應力混凝土管優(yōu)點和性能，成本比鋼管低，使用壽命比鋼管長一倍以上，設計使用壽命為50年以上。美國給水協(xié)會耐腐蝕委員會的研究認為，可以用1OO年。PCCP能滿足城市引水工程、供水工程、大型火力發(fā)電廠和核電站的循環(huán)水管道工程、大型排水、排污管道工程的要求，尤其適合鋪設高工壓、大口徑長距離的輸水管道工程。這種管材已有6O多年的發(fā)展史。

　　一、國外生產(chǎn)使用PCCP情況

　　1893年法國人邦納(Bonna)設計制造了由鋼管與鋼筋混凝土復合的鋼筒混凝土管，1939年法國邦納管道公司利用剛發(fā)現(xiàn)的預應力混凝土的原理，制造了預應力鋼筒混凝土管，即PCCP。1942年美國洛克昭公司(LookJoint)引入后制造成功預應力鋼筒混凝土管。經(jīng)過幾十年的研究與發(fā)展，現(xiàn)有4家公司生產(chǎn)口徑DN400mm～DN4500mm，有效長度5100mm～8000mm，工作壓力為0.6MPa～4MPa預應力鋼筒混凝土管。他們分別是阿麥隆(Ameren)、奇福特·赫爾(Gifferdhill)、普萊斯兄弟(Price Brothers)、美國聯(lián)合混凝土公司(United Concrete Pipe)。其中普萊斯兄弟公司和阿麥隆公司生產(chǎn)規(guī)模較大。

　　迄今為止，美國是當今世界各國中生產(chǎn)使用PCCP最多的國家。在美國已使用PCCP28000km，其中最大管徑達7600 mm。除美國外，目前PCCP已在美洲、歐洲、非洲及亞洲的十多個國家和地區(qū)(包括我國臺灣省)得到廣泛使用。近年來使用PCCP最多的國家是位于非洲的利比亞。1983年11月美國普萊斯公司與韓國東亞國際財團共同承建了被譽為世界土木工程史上第八大奇跡的利比亞“大人工河”工程。普萊斯公司主要提供制管工藝技術、制管設備與鋪設技術、培訓120名工程師和100名技術工人。該工程建設了2個大型制管廠，有5條生產(chǎn)PCCP的生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線日生產(chǎn)能力為44根口徑DN4000 mm、長度為7500 mm的管材。

　　第一期工程總投資30.3億美元，管線全長1872Km，80％是口徑DN4000mm管材，其余是口徑DN2800mm、DN2000mm、DN1600mm管材，工作壓力為0.6MPa~1.8MPa，1984年建廠，1991年建成通水。

　　第二期工程，投資50億美元，管線長1731km，工作壓力為2.0MPa，有3.5km管線，工作壓力為2.6MPa，與一期工程不同之處，管材接口密封圈用雙膠圈，工程于1991年開始，1996年9月1日建成通水。目前正在進行第三期工程建設。

　　二、我國研制、生產(chǎn)PCCP情況

　　我國開發(fā)研制、生產(chǎn)PCCP起步較晚，20世80年代才開始研制。1984年蘇州混凝土水泥制品研究院與遼寧省營口市自來水公司管廠合作采用簡易方法研制了直徑φ600mm的PCCPL，并在輸水管線上試用；1985年江蘇省南京市水泥管廠與北京市政工程研究所合作，采用自應力混凝土試制了口徑DN600mm和口徑DN1200mm的PCCPL，并分別安裝在福建建陽水電站工程和南京市供水管線上試用。盡管這些用簡易方法制作的管材數(shù)量不多，管經(jīng)也較小，但卻是成功的探索了研制PCCP的可能性。在此之后，山東電力管道工程公司于1989年從美國阿麥隆公司(Ameron)引進PCCP制管工藝技術和關鍵設備(鋼筒螺旋焊機、制作承插口鋼圈設備、管模、振動器等)和國內配套設備(纏絲機和輥射機等)建立了生產(chǎn)線，使用專用的制管設備組織生產(chǎn)，才拉開了我國生產(chǎn)PCCP的序幕。20世紀90年代至今得到快速發(fā)展。1992年深圳太陽管道有限公司從美國普萊斯兄弟公司(Price Brothers)引進全套PCCP制管工藝技術和設備；1995年江蘇省無錫華毅管道有限公司也從美美國阿麥隆公司(Ameron)公司引進PCCP制管工藝技術和關鍵設備組建生產(chǎn)線。國家電力公司杭州和達混凝土機械工程有限公司與山東電力管道工程公司、無錫華毅管道有限公司密切合作，開發(fā)研制了生產(chǎn)PCCP專用立式纏絲機和輥射機等專用設備，并在鋼筒螺旋焊機方面的研發(fā)與生產(chǎn)上也取得了成功，從而結束了我國不能制造PCCP設備的歷史，為我國PCCP行業(yè)發(fā)展作出了應有的貢獻。到目前為止，該所設計制造了立式差速纏絲機34套、立式輥射噴漿機27套、薄鋼筒螺旋焊機28套。

　　盡管我國生產(chǎn)使用PCCP的歷史僅有十七八年，但由于國民經(jīng)濟快速發(fā)展，城市化進程的加快對管材需求量日益增多和PCCP與其它管材相比具有的優(yōu)良性能以及適于鋪設高工壓、大口徑管道的優(yōu)點，深受生產(chǎn)企業(yè)、設計部門和使用部門的青睞，呈快速發(fā)展的勢頭。至今全國已有近50個生產(chǎn)企業(yè)建成了PCCP生產(chǎn)線，到2007年底，已累計生產(chǎn)口徑DN600ram～DN4000mm管材約5300 km，2007年生產(chǎn)PCCP1200多千米。

　　近20多年的發(fā)展，一批實力較強、生產(chǎn)規(guī)模較大且經(jīng)濟效益較好的生產(chǎn)企業(yè)已在PCCP行業(yè)中涌現(xiàn)出來，如：山東電力管道工程公司擁有資產(chǎn)總額51000萬元，有9條PCCP生產(chǎn)線(其中合資1條)，年設計生產(chǎn)能力320km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP1500 km，2007年生產(chǎn)PCCP180.536km，銷售收入84064萬元；新疆國統(tǒng)管道股份有限公司是新疆天山建材(集團)有限責任公司與我國臺灣的PCCP制造企業(yè)一臺灣國統(tǒng)國際股份有限公司(臺灣上市公司)于2001年聯(lián)合成立的外資股份制企業(yè)，擁有固定資產(chǎn)47758萬元，有9條PCCP生產(chǎn)線(其中合資3條)，年設計生產(chǎn)能力350km～400km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP460.84km，2007年生產(chǎn)PCCP11O.56km，銷售收入33645萬元；北京河山管業(yè)有限公司擁有資產(chǎn)總額32000萬元，有2條PCCP生產(chǎn)線，年設計生產(chǎn)能力DN4000mmPCCP管70km，2007年底累計生產(chǎn)DN4000mmPCCP管76.44km，2007年生產(chǎn)DN4000mmPCCP管61.44km，銷售收入47500萬元；山東淄博龍泉管道工程有限公司擁有資產(chǎn)總額30500萬元，有12條PCCP生產(chǎn)線(其中合資2條)，年設計生產(chǎn)能力223.69mi，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP610.35km，2007年生產(chǎn)PCCP232.35km，銷售收入48200萬元；成都金煒制管有限責任公司擁有資產(chǎn)總額11578萬元，有2條PCCP生產(chǎn)線，年設計生產(chǎn)能力100km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP579．78 km，2007年生產(chǎn)PCCP104.35 km，銷售收入38298萬元；吉林電力管道工程總公司注冊資金12138萬元，有12條PCCP生產(chǎn)線，年設計生產(chǎn)能力100km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP191km，2007年生產(chǎn)PCCP70．730 km，銷售收入17000萬元；寧夏青龍管業(yè)有限公司擁有資產(chǎn)總額70846萬元，有8條PCCP生產(chǎn)線，年設計生產(chǎn)能力150km，到2007年底累計生產(chǎn)DN400--DN2200 PCCP463.5千米，其中2007年生產(chǎn)PCCP 123.3千米，銷售收入32911萬元；無錫華毅管道有限公司擁有資產(chǎn)總額12121萬元，有4條PCCP生產(chǎn)線(其中合資2條)，年設計生產(chǎn)能力170km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP455.45km，2007年生產(chǎn)PCCP118.45km，銷售收入21777.76萬元；深圳太陽管道有限公司擁有資產(chǎn)總額10400萬元，有2條PCCP生產(chǎn)線，年設計生產(chǎn)能力68km，到2007年底累計生產(chǎn)PCCP482km，2007年生產(chǎn)PCCP51.26km，銷售收入3200萬元。

　　以上是我國生產(chǎn)PCCP的基本情況。

　　三、我國PCCP使用情況

　　由于PCCP具有的獨特的優(yōu)良性能和優(yōu)點，深受生產(chǎn)企業(yè)和使用部門、設計部門的青睞。在我國城鄉(xiāng)建設、工礦企業(yè)建設、農田水利建設的輸水管道工程中得到廣泛使用，取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。例如：山東電力管道工程公司是我國最早生產(chǎn)PCCP的企業(yè)，也是累計生產(chǎn)PCCP最多的企業(yè)，所生產(chǎn)的DN600mm--DN4000mmPCCP已在全國20個省市140多個工程中使用，均安全運行。其中典型的工程是山西省萬家寨引黃工程，是目前我國在建的三峽和小浪底之后的第三大水利工程。該工程聯(lián)接段全長約138.6km，其中從汾河水庫至太原市呼延水廠，有43.2km設計采用DN300 0mmPCCP，工作壓力為0．6MPa-1．0MPa，覆土為2m、4m、6m和8m，水平彎頭、垂直彎頭、立體彎頭多達190多個。該公司承擔26.7km，無錫華毅管道有限公司承擔16.5km。此項工程一期于2002年10月18日建成通水，至今運行良好。

　　新疆引額濟烏一期工程，由新疆國統(tǒng)管道股份有限公司承擔了三個泉倒虹吸PCCP生產(chǎn)和安裝以及鋼管標段的DN2700mm可繞度接頭制造任務，該工程位于新疆準葛爾盆地古爾班通古斯特沙漠邊緣，氣候和施工條件極為惡劣，是我國綜合難度系數(shù)最高的PCCP工程，它的倒虹吸段采用DN2800mmPCCP雙排平行鋪設，單線長度7250.03m，工作壓力為1.6MPa，管頂覆土深度4m，2006年竣工驗收，運行情況良好；新疆國統(tǒng)管道股份有限公司在新疆塔克拉瑪干方圓數(shù)百公里荒無人煙的沙漠中，完成了和田皮墨墾區(qū)引水灌溉工程，該工程采用口徑DN1200mm--DN2400mmPCCP，鋪設管線全長35km，工作壓力為1.0MPa，覆土深度6m。該工程于2004年建成通水，運行良好。哈爾濱磨盤山供水工程，是由亞洲開發(fā)銀行提供貸款進行建設的國家重點工程，該工程是給哈爾濱市供水為主，兼有下游防洪、農田灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程。分兩期建設，一期工程鋪設一條176.22km輸水管道，其中PCCP管線長度135km，管道口徑DN2200mm，工作壓力為1.0MPa，覆土深度為2m~6m，新疆國統(tǒng)公司承擔其中的67.836km，成都金煒制管有限公司承擔34km，無錫華毅管道有限公司的合資單位哈爾濱華慶管道有限責任公司承擔34.4176km。該工程于2006年建成驗收。

　　成都金煒制管有限公司在成都市供水項目中，為府南河綜合整治中水回用工程提供了管材，該工程是成都市跨世紀的城市綜合整治工程，是成都市一號重點總工程，管線采用DN1800mmPCCP鋪設，管線長度13km。工作壓力為O．6MPa，管頂覆土深度為2m，運行至今良好；成都市自來水五期BOT項目配套工程及三環(huán)路給水網(wǎng)工程，該工程采用DN2400mm和DN2200mmPCCP鋪設管道2O多千米，工作壓力為0.6MPa，是目前成都市自來水工程中使用的最大口徑管道；成都市三環(huán)路給水管網(wǎng)工程，該工程采用DN1800mmPCCP鋪設管道15km，工作壓力O.6MPa，2003年投入使用至今運行狀況良好。

[Page]

　　無錫華毅管道有限公司為無錫市自來水總公司于2004年在無錫貢湖水廠管線中先后制造了DN2000mm、DN2200mm、DN1800mmPCCP，鋪設管道24.7km，通水使用至今情況良好；蘇州工業(yè)園區(qū)清源水業(yè)，從1996年~2006年已使用DN1400mm~DN2200mmPCCP鋪設管道30.126km，工作壓力為0.2MPa~0.8MPa，通水使用至今情況良好。

　　呼和浩特萬聯(lián)兄弟管道有限公司于2003年完成了呼和浩特引黃工程，該工程采用了DN2000mmPCCP，鋪設長度63公里，工作壓力1.0MPa。

　　深圳太陽管道有限公司在深圳城市輸水工程中采用DN3000mmPCCP，鋪設長度10公里，工作壓力0.6MPa，通水使用至今情況良好。

　　隨著PCCP的大力推廣，PCCP在一些國家重點、特大型工程中被受青睞，其中舉世矚目的南水北調中線京石段管道總供水工程，北京段全長80km，惠南莊～大寧段管道輸水總長56.359 km使用PCCP鋪設，52.375km為DN4000mm的PCCP，2.280km為DN4000mmPCCP隧洞內穿管；1．7034km為DN4000mm及DN3600mm鋼制配件，采用雙排鋪設DN4000mm管線總長112km，工作壓力為O.8MPa，覆土深度為3m～10.5m。這些管材由北京河山管業(yè)有限公司、山東電力管道工程公司和新疆國統(tǒng)管道股份有限公司中標制造，于2007年10月底完成管材制造任務，該工程現(xiàn)已通水使用，運行良好。

　　我國生產(chǎn)的PCCP不僅在國內國家重點工程上使用，滿足建設需要，而，且還出口到國外，如山東電力管道工程公司1994年生產(chǎn)的DN1600mmPCCP及其管件1.5km銷往新加坡，在PULAU SAKRA聯(lián)合電廠循環(huán)水工程中使用；2000年生產(chǎn)的DN900mm、DN1200mmPCCP及其管件(各種彎頭、三通、短管)10 km，銷往毛里求斯，用于污水管道工程上使用；深圳太陽管道有限公司1999年為亞洲開發(fā)銀行項目越南胡志明市供水管道工程生產(chǎn)了DN2400mmPCCP10.6KM，工作壓力為0.4MPa～0.72MPa，該工程于2001．年10月通水使用，至今運行良好。

　　以上，這些國內外使用PCCP鋪設管道的成功典型事例，充分證明了在鋪設高工壓、大口徑管道時，選用PCCP是經(jīng)濟合理的，是最佳的選擇。完全符合國家發(fā)改委、水利部、建設部等七部委聯(lián)合下發(fā)的《中國節(jié)水技術政策大綱》所規(guī)定的大口徑管材(DN>1200)優(yōu)先考慮預應力鋼筒混凝土管的規(guī)定要求。

　　四、PCCP前景展望

　　黨的十六屆五中全會通過的《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃建議》，提出了“十一五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標：在優(yōu)化結構，提高效益和降低消耗的基礎上，實現(xiàn)2010年人均國內生產(chǎn)總值比2000年翻一番；資源利用效率顯著提高，單位國內生產(chǎn)總值能源消耗比“十五”期未降低20％。并要統(tǒng)籌城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展，扎實推進社會主義新農村建設等?？梢灶A見，整個“十一五”期間，我國建設和發(fā)展的任務相當繁重，隨著我國國民經(jīng)濟快速協(xié)調健康發(fā)展和社會全面進步，向全面建設小康社會目標的邁進，這必將為水泥制品工業(yè)發(fā)展帶來千載難逢的發(fā)展機遇，其主要依據(jù)如下：

　　1、國民經(jīng)濟保持快速協(xié)調健康發(fā)展，必將帶動水泥制品工業(yè)大發(fā)展

　　“十一五”是我國向全面小康社會邁進的十分重要的關鍵的五年，要實現(xiàn)2010年人均國內生產(chǎn)總值比2000年翻一番的目標，國民經(jīng)濟將快速協(xié)調健康發(fā)展，宏觀經(jīng)濟平穩(wěn)運行，國內生產(chǎn)總值年均增長7.5％，這必將帶動水泥制品工業(yè)的發(fā)展。

　　2、加快城鎮(zhèn)化健康發(fā)展和扎實推進社會主義新農村建設，將促進建筑業(yè)的高度繁榮與發(fā)展，也將帶動建材工業(yè)(其中也包括水泥制品工業(yè))的發(fā)展

　　2004年我國城鎮(zhèn)化水平已達到41.7％，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，必將促進城鎮(zhèn)化水平的提高，據(jù)有關專家分析，在未來20年，我國城鎮(zhèn)化水平年均提高1個百分點左右。到2010年，我國城鎮(zhèn)化水平將達到47％，2020年達到58％-60％；我國目前各類建筑保有量為400億平方米，到2020年，我國將新造各類建筑300億平方米，平均每年新建造建筑面積20億平方米。如此大規(guī)模的建設，必將促進建筑業(yè)的高度繁榮與發(fā)展，從而帶動材料工業(yè)(其中包括水泥制品工業(yè))的大發(fā)展。

　　3、我國城鎮(zhèn)供水設施建設為水泥壓力管行業(yè)發(fā)展提供了新的發(fā)展機遇

　　我國現(xiàn)有大中小城市660多個，其中近2/3的城市存在著不同程度的缺水問題，年缺水量約60億立方米，為盡快解決這一問題，“十一五”期間將興建一批大型重點輸水工程，需要鋪設輸水管道，因而需要大量管材，為水泥壓力管行業(yè)發(fā)展提供了新的機遇。如正在建設的哈爾濱磨盤山引水工程，是亞洲開發(fā)銀行提供貸款進行建設的國家重點工程(由黑龍江省磨盤山水庫向哈爾濱市調水)，整個工程分二期，一期工程管道全長175km，其中135km采用預應力鋼筒混凝土管材鋪設，管材直徑DN2200mm，管道工作壓力為0.6Mpa～0．8Mpa，第一期于2006年已建成驗收。二期工程正在建設，還要鋪設DN2200mm，長度為135km的PCCP管道，預計2009年建成通水；又如遼寧省重點引水工程，從大伙房水庫引水向沈陽等城市供水，總投資52.18億元，采用DN3200mm和DN2400mmPCCP鋪設管道，全長265km，其中DN2400mmPCCP為200km，管道工作壓力為0．6Mpa～1.0Mpa。這些管材由山東電力管道工程公司、四川金煒、華慶管道有限公司、遼寧省龍泉水利管道工程有限公司、遼寧華騰、華毅管道有限公司中標組織生產(chǎn)，現(xiàn)已基本完成管材生產(chǎn)任務，預計2009年建成通水。此外，目前正在招標的重點工程有：山西萬家寨引黃二期北干工程，鋪設DN 2 2 0 0—3 0 0 0mm管道，工作壓力為1．6Mpa，全長128km；廣州市西江引水工程，鋪設DN3600mm管道，工作壓力為0.6——1.OMpa，全長48.7km，雙排鋪設(管線總長97.4km)；大伙房水庫輸水入連工程，鋪設DN2800mm管道，工作壓力為0．6～1.0Mpa，全長144km。

　　4、國家加強環(huán)境治理，加大環(huán)保力度，為水泥制品工業(yè)發(fā)展，尤其是排水管行業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造了有利條件

　　黨中央、國務院高度重視環(huán)境保護工作，并于2005年12月3日作出關于落實科學發(fā)展觀，加強環(huán)境保護的決定。到2010年重點地區(qū)和城市的環(huán)境得到改善，生產(chǎn)環(huán)境惡化趨勢基本謁制。切實解決突出環(huán)境問題，以飲用水安全和重點流域治理為重點，加強水污染防治，把淮河、海河、遼河、松花江、三峽庫區(qū)及上游，黃河小浪底水庫庫區(qū)及上游，南水北調水源地及沿線，太湖、滇池、巢湖作為流域水污染治理的重點，把渤海等重點海域和河口地區(qū)作為海洋保護工作重點；以強化污染防治為重點，加強城市環(huán)境保護。

　　目前，城市排水管網(wǎng)普及率僅有60％左右，城市污水處理率僅為42．12％，其中污水處理廠集中處理率僅有24％，到2010年，全國城市污水處理率不低于70％，生活垃圾無害化處理率不低于60％。為實現(xiàn)上述目標，必須大力加強城市基礎設施建設，修建污水處理廠，需要截流污水，通過管道將污水輸送到污水處理廠，因而需要大量混凝土排水管?？梢灶A見，混凝土排水管行業(yè)將進入一個新的發(fā)展時期。

　　以上不難看出，未來城鎮(zhèn)建設、工礦企業(yè)建設和農田水利建設以及南水北調工程的實施，都需要鋪設輸水和排水管道，需要大量的混凝土管材，為水泥制品工業(yè)、排水管和混凝土壓力管行業(yè)的發(fā)展提供了千載難逢的機遇。可以預見，未來這五年到十年是水泥制品工業(yè)最好的發(fā)展時期，也是PCCP管行業(yè)最好的發(fā)展時期，是大有作為、大有可為的。