预应力钢筒混凝土管(PCCP)发展回顾与前景展望

　　预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简称PCCP)是采用薄钢板与承插口接头钢环焊成筒体，然后用立式振动法在简体内外浇灌混凝土制成管芯(对于小口径管可用卧式离心法在简体内成型管芯)，经养护后在管芯的外表面上缠绕环向预应力钢丝，使管壁混凝土建立环向预应力，最后在缠丝管芯的外表面喷制砂浆保护层而制成的一种新型复合管材，包括内衬式预应力钢筒混凝土管(PCCPL)和埋置式预应力钢筒混凝土管(PCCPE)。这种管材不仅接口密封性能好、管体强度高和刚性好，而且具有高抗渗透性，它兼有钢管和预应力混凝土管优点和性能，成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上，设计使用寿命为50年以上。美国给水协会耐腐蚀委员会的研究认为，可以用1OO年。PCCP能满足城市引水工程、供水工程、大型火力发电厂和核电站的循环水管道工程、大型排水、排污管道工程的要求，尤其适合铺设高工压、大口径长距离的输水管道工程。这种管材已有6O多年的发展史。

　　一、国外生产使用PCCP情况

　　1893年法国人邦纳(Bonna)设计制造了由钢管与钢筋混凝土复合的钢筒混凝土管，1939年法国邦纳管道公司利用刚发现的预应力混凝土的原理，制造了预应力钢筒混凝土管，即PCCP。1942年美国洛克昭公司(LookJoint)引入后制造成功预应力钢筒混凝土管。经过几十年的研究与发展，现有4家公司生产口径DN400mm～DN4500mm，有效长度5100mm～8000mm，工作压力为0.6MPa～4MPa预应力钢筒混凝土管。他们分别是阿麦隆(Ameren)、奇福特·赫尔(Gifferdhill)、普莱斯兄弟(Price Brothers)、美国联合混凝土公司(United Concrete Pipe)。其中普莱斯兄弟公司和阿麦隆公司生产规模较大。

　　迄今为止，美国是当今世界各国中生产使用PCCP最多的国家。在美国已使用PCCP28000km，其中最大管径达7600 mm。除美国外，目前PCCP已在美洲、欧洲、非洲及亚洲的十多个国家和地区(包括我国台湾省)得到广泛使用。近年来使用PCCP最多的国家是位于非洲的利比亚。1983年11月美国普莱斯公司与韩国东亚国际财团共同承建了被誉为世界土木工程史上第八大奇迹的利比亚“大人工河”工程。普莱斯公司主要提供制管工艺技术、制管设备与铺设技术、培训120名工程师和100名技术工人。该工程建设了2个大型制管厂，有5条生产PCCP的生产线，每条生产线日生产能力为44根口径DN4000 mm、长度为7500 mm的管材。

　　第一期工程总投资30.3亿美元，管线全长1872Km，80％是口径DN4000mm管材，其余是口径DN2800mm、DN2000mm、DN1600mm管材，工作压力为0.6MPa~1.8MPa，1984年建厂，1991年建成通水。

　　第二期工程，投资50亿美元，管线长1731km，工作压力为2.0MPa，有3.5km管线，工作压力为2.6MPa，与一期工程不同之处，管材接口密封圈用双胶圈，工程于1991年开始，1996年9月1日建成通水。目前正在进行第三期工程建设。

　　二、我国研制、生产PCCP情况

　　我国开发研制、生产PCCP起步较晚，20世80年代才开始研制。1984年苏州混凝土水泥制品研究院与辽宁省营口市自来水公司管厂合作采用简易方法研制了直径φ600mm的PCCPL，并在输水管线上试用；1985年江苏省南京市水泥管厂与北京市政工程研究所合作，采用自应力混凝土试制了口径DN600mm和口径DN1200mm的PCCPL，并分别安装在福建建阳水电站工程和南京市供水管线上试用。尽管这些用简易方法制作的管材数量不多，管经也较小，但却是成功的探索了研制PCCP的可能性。在此之后，山东电力管道工程公司于1989年从美国阿麦隆公司(Ameron)引进PCCP制管工艺技术和关键设备(钢筒螺旋焊机、制作承插口钢圈设备、管模、振动器等)和国内配套设备(缠丝机和辊射机等)建立了生产线，使用专用的制管设备组织生产，才拉开了我国生产PCCP的序幕。20世纪90年代至今得到快速发展。1992年深圳太阳管道有限公司从美国普莱斯兄弟公司(Price Brothers)引进全套PCCP制管工艺技术和设备；1995年江苏省无锡华毅管道有限公司也从美美国阿麦隆公司(Ameron)公司引进PCCP制管工艺技术和关键设备组建生产线。国家电力公司杭州和达混凝土机械工程有限公司与山东电力管道工程公司、无锡华毅管道有限公司密切合作，开发研制了生产PCCP专用立式缠丝机和辊射机等专用设备，并在钢筒螺旋焊机方面的研发与生产上也取得了成功，从而结束了我国不能制造PCCP设备的历史，为我国PCCP行业发展作出了应有的贡献。到目前为止，该所设计制造了立式差速缠丝机34套、立式辊射喷浆机27套、薄钢筒螺旋焊机28套。

　　尽管我国生产使用PCCP的历史仅有十七八年，但由于国民经济快速发展，城市化进程的加快对管材需求量日益增多和PCCP与其它管材相比具有的优良性能以及适于铺设高工压、大口径管道的优点，深受生产企业、设计部门和使用部门的青睐，呈快速发展的势头。至今全国已有近50个生产企业建成了PCCP生产线，到2007年底，已累计生产口径DN600ram～DN4000mm管材约5300 km，2007年生产PCCP1200多千米。

　　近20多年的发展，一批实力较强、生产规模较大且经济效益较好的生产企业已在PCCP行业中涌现出来，如：山东电力管道工程公司拥有资产总额51000万元，有9条PCCP生产线(其中合资1条)，年设计生产能力320km，到2007年底累计生产PCCP1500 km，2007年生产PCCP180.536km，销售收入84064万元；新疆国统管道股份有限公司是新疆天山建材(集团)有限责任公司与我国台湾的PCCP制造企业一台湾国统国际股份有限公司(台湾上市公司)于2001年联合成立的外资股份制企业，拥有固定资产47758万元，有9条PCCP生产线(其中合资3条)，年设计生产能力350km～400km，到2007年底累计生产PCCP460.84km，2007年生产PCCP11O.56km，销售收入33645万元；北京河山管业有限公司拥有资产总额32000万元，有2条PCCP生产线，年设计生产能力DN4000mmPCCP管70km，2007年底累计生产DN4000mmPCCP管76.44km，2007年生产DN4000mmPCCP管61.44km，销售收入47500万元；山东淄博龙泉管道工程有限公司拥有资产总额30500万元，有12条PCCP生产线(其中合资2条)，年设计生产能力223.69mi，到2007年底累计生产PCCP610.35km，2007年生产PCCP232.35km，销售收入48200万元；成都金炜制管有限责任公司拥有资产总额11578万元，有2条PCCP生产线，年设计生产能力100km，到2007年底累计生产PCCP579．78 km，2007年生产PCCP104.35 km，销售收入38298万元；吉林电力管道工程总公司注册资金12138万元，有12条PCCP生产线，年设计生产能力100km，到2007年底累计生产PCCP191km，2007年生产PCCP70．730 km，销售收入17000万元；宁夏青龙管业有限公司拥有资产总额70846万元，有8条PCCP生产线，年设计生产能力150km，到2007年底累计生产DN400--DN2200 PCCP463.5千米，其中2007年生产PCCP 123.3千米，销售收入32911万元；无锡华毅管道有限公司拥有资产总额12121万元，有4条PCCP生产线(其中合资2条)，年设计生产能力170km，到2007年底累计生产PCCP455.45km，2007年生产PCCP118.45km，销售收入21777.76万元；深圳太阳管道有限公司拥有资产总额10400万元，有2条PCCP生产线，年设计生产能力68km，到2007年底累计生产PCCP482km，2007年生产PCCP51.26km，销售收入3200万元。

　　以上是我国生产PCCP的基本情况。

　　三、我国PCCP使用情况

　　由于PCCP具有的独特的优良性能和优点，深受生产企业和使用部门、设计部门的青睐。在我国城乡建设、工矿企业建设、农田水利建设的输水管道工程中得到广泛使用，取得了显著的社会效益和经济效益。例如：山东电力管道工程公司是我国最早生产PCCP的企业，也是累计生产PCCP最多的企业，所生产的DN600mm--DN4000mmPCCP已在全国20个省市140多个工程中使用，均安全运行。其中典型的工程是山西省万家寨引黄工程，是目前我国在建的三峡和小浪底之后的第三大水利工程。该工程联接段全长约138.6km，其中从汾河水库至太原市呼延水厂，有43.2km设计采用DN300 0mmPCCP，工作压力为0．6MPa-1．0MPa，覆土为2m、4m、6m和8m，水平弯头、垂直弯头、立体弯头多达190多个。该公司承担26.7km，无锡华毅管道有限公司承担16.5km。此项工程一期于2002年10月18日建成通水，至今运行良好。

　　新疆引额济乌一期工程，由新疆国统管道股份有限公司承担了三个泉倒虹吸PCCP生产和安装以及钢管标段的DN2700mm可绕度接头制造任务，该工程位于新疆准葛尔盆地古尔班通古斯特沙漠边缘，气候和施工条件极为恶劣，是我国综合难度系数最高的PCCP工程，它的倒虹吸段采用DN2800mmPCCP双排平行铺设，单线长度7250.03m，工作压力为1.6MPa，管顶覆土深度4m，2006年竣工验收，运行情况良好；新疆国统管道股份有限公司在新疆塔克拉玛干方圆数百公里荒无人烟的沙漠中，完成了和田皮墨垦区引水灌溉工程，该工程采用口径DN1200mm--DN2400mmPCCP，铺设管线全长35km，工作压力为1.0MPa，覆土深度6m。该工程于2004年建成通水，运行良好。哈尔滨磨盘山供水工程，是由亚洲开发银行提供贷款进行建设的国家重点工程，该工程是给哈尔滨市供水为主，兼有下游防洪、农田灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。分两期建设，一期工程铺设一条176.22km输水管道，其中PCCP管线长度135km，管道口径DN2200mm，工作压力为1.0MPa，覆土深度为2m~6m，新疆国统公司承担其中的67.836km，成都金炜制管有限公司承担34km，无锡华毅管道有限公司的合资单位哈尔滨华庆管道有限责任公司承担34.4176km。该工程于2006年建成验收。

　　成都金炜制管有限公司在成都市供水项目中，为府南河综合整治中水回用工程提供了管材，该工程是成都市跨世纪的城市综合整治工程，是成都市一号重点总工程，管线采用DN1800mmPCCP铺设，管线长度13km。工作压力为O．6MPa，管顶覆土深度为2m，运行至今良好；成都市自来水五期BOT项目配套工程及三环路给水网工程，该工程采用DN2400mm和DN2200mmPCCP铺设管道2O多千米，工作压力为0.6MPa，是目前成都市自来水工程中使用的最大口径管道；成都市三环路给水管网工程，该工程采用DN1800mmPCCP铺设管道15km，工作压力O.6MPa，2003年投入使用至今运行状况良好。

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　　无锡华毅管道有限公司为无锡市自来水总公司于2004年在无锡贡湖水厂管线中先后制造了DN2000mm、DN2200mm、DN1800mmPCCP，铺设管道24.7km，通水使用至今情况良好；苏州工业园区清源水业，从1996年~2006年已使用DN1400mm~DN2200mmPCCP铺设管道30.126km，工作压力为0.2MPa~0.8MPa，通水使用至今情况良好。

　　呼和浩特万联兄弟管道有限公司于2003年完成了呼和浩特引黄工程，该工程采用了DN2000mmPCCP，铺设长度63公里，工作压力1.0MPa。

　　深圳太阳管道有限公司在深圳城市输水工程中采用DN3000mmPCCP，铺设长度10公里，工作压力0.6MPa，通水使用至今情况良好。

　　随着PCCP的大力推广，PCCP在一些国家重点、特大型工程中被受青睐，其中举世瞩目的南水北调中线京石段管道总供水工程，北京段全长80km，惠南庄～大宁段管道输水总长56.359 km使用PCCP铺设，52.375km为DN4000mm的PCCP，2.280km为DN4000mmPCCP隧洞内穿管；1．7034km为DN4000mm及DN3600mm钢制配件，采用双排铺设DN4000mm管线总长112km，工作压力为O.8MPa，覆土深度为3m～10.5m。这些管材由北京河山管业有限公司、山东电力管道工程公司和新疆国统管道股份有限公司中标制造，于2007年10月底完成管材制造任务，该工程现已通水使用，运行良好。

　　我国生产的PCCP不仅在国内国家重点工程上使用，满足建设需要，而，且还出口到国外，如山东电力管道工程公司1994年生产的DN1600mmPCCP及其管件1.5km销往新加坡，在PULAU SAKRA联合电厂循环水工程中使用；2000年生产的DN900mm、DN1200mmPCCP及其管件(各种弯头、三通、短管)10 km，销往毛里求斯，用于污水管道工程上使用；深圳太阳管道有限公司1999年为亚洲开发银行项目越南胡志明市供水管道工程生产了DN2400mmPCCP10.6KM，工作压力为0.4MPa～0.72MPa，该工程于2001．年10月通水使用，至今运行良好。

　　以上，这些国内外使用PCCP铺设管道的成功典型事例，充分证明了在铺设高工压、大口径管道时，选用PCCP是经济合理的，是最佳的选择。完全符合国家发改委、水利部、建设部等七部委联合下发的《中国节水技术政策大纲》所规定的大口径管材(DN>1200)优先考虑预应力钢筒混凝土管的规定要求。

　　四、PCCP前景展望

　　党的十六届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划建议》，提出了“十一五”时期经济社会发展的主要目标：在优化结构，提高效益和降低消耗的基础上，实现2010年人均国内生产总值比2000年翻一番；资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源消耗比“十五”期未降低20％。并要统筹城乡经济社会发展，扎实推进社会主义新农村建设等。可以预见，整个“十一五”期间，我国建设和发展的任务相当繁重，随着我国国民经济快速协调健康发展和社会全面进步，向全面建设小康社会目标的迈进，这必将为水泥制品工业发展带来千载难逢的发展机遇，其主要依据如下：

　　1、国民经济保持快速协调健康发展，必将带动水泥制品工业大发展

　　“十一五”是我国向全面小康社会迈进的十分重要的关键的五年，要实现2010年人均国内生产总值比2000年翻一番的目标，国民经济将快速协调健康发展，宏观经济平稳运行，国内生产总值年均增长7.5％，这必将带动水泥制品工业的发展。

　　2、加快城镇化健康发展和扎实推进社会主义新农村建设，将促进建筑业的高度繁荣与发展，也将带动建材工业(其中也包括水泥制品工业)的发展

　　2004年我国城镇化水平已达到41.7％，随着我国经济的快速发展，必将促进城镇化水平的提高，据有关专家分析，在未来20年，我国城镇化水平年均提高1个百分点左右。到2010年，我国城镇化水平将达到47％，2020年达到58％-60％；我国目前各类建筑保有量为400亿平方米，到2020年，我国将新造各类建筑300亿平方米，平均每年新建造建筑面积20亿平方米。如此大规模的建设，必将促进建筑业的高度繁荣与发展，从而带动材料工业(其中包括水泥制品工业)的大发展。

　　3、我国城镇供水设施建设为水泥压力管行业发展提供了新的发展机遇

　　我国现有大中小城市660多个，其中近2/3的城市存在着不同程度的缺水问题，年缺水量约60亿立方米，为尽快解决这一问题，“十一五”期间将兴建一批大型重点输水工程，需要铺设输水管道，因而需要大量管材，为水泥压力管行业发展提供了新的机遇。如正在建设的哈尔滨磨盘山引水工程，是亚洲开发银行提供贷款进行建设的国家重点工程(由黑龙江省磨盘山水库向哈尔滨市调水)，整个工程分二期，一期工程管道全长175km，其中135km采用预应力钢筒混凝土管材铺设，管材直径DN2200mm，管道工作压力为0.6Mpa～0．8Mpa，第一期于2006年已建成验收。二期工程正在建设，还要铺设DN2200mm，长度为135km的PCCP管道，预计2009年建成通水；又如辽宁省重点引水工程，从大伙房水库引水向沈阳等城市供水，总投资52.18亿元，采用DN3200mm和DN2400mmPCCP铺设管道，全长265km，其中DN2400mmPCCP为200km，管道工作压力为0．6Mpa～1.0Mpa。这些管材由山东电力管道工程公司、四川金炜、华庆管道有限公司、辽宁省龙泉水利管道工程有限公司、辽宁华腾、华毅管道有限公司中标组织生产，现已基本完成管材生产任务，预计2009年建成通水。此外，目前正在招标的重点工程有：山西万家寨引黄二期北干工程，铺设DN 2 2 0 0—3 0 0 0mm管道，工作压力为1．6Mpa，全长128km；广州市西江引水工程，铺设DN3600mm管道，工作压力为0.6——1.OMpa，全长48.7km，双排铺设(管线总长97.4km)；大伙房水库输水入连工程，铺设DN2800mm管道，工作压力为0．6～1.0Mpa，全长144km。

　　4、国家加强环境治理，加大环保力度，为水泥制品工业发展，尤其是排水管行业发展，创造了有利条件

　　党中央、国务院高度重视环境保护工作，并于2005年12月3日作出关于落实科学发展观，加强环境保护的决定。到2010年重点地区和城市的环境得到改善，生产环境恶化趋势基本谒制。切实解决突出环境问题，以饮用水安全和重点流域治理为重点，加强水污染防治，把淮河、海河、辽河、松花江、三峡库区及上游，黄河小浪底水库库区及上游，南水北调水源地及沿线，太湖、滇池、巢湖作为流域水污染治理的重点，把渤海等重点海域和河口地区作为海洋保护工作重点；以强化污染防治为重点，加强城市环境保护。

　　目前，城市排水管网普及率仅有60％左右，城市污水处理率仅为42．12％，其中污水处理厂集中处理率仅有24％，到2010年，全国城市污水处理率不低于70％，生活垃圾无害化处理率不低于60％。为实现上述目标，必须大力加强城市基础设施建设，修建污水处理厂，需要截流污水，通过管道将污水输送到污水处理厂，因而需要大量混凝土排水管。可以预见，混凝土排水管行业将进入一个新的发展时期。

　　以上不难看出，未来城镇建设、工矿企业建设和农田水利建设以及南水北调工程的实施，都需要铺设输水和排水管道，需要大量的混凝土管材，为水泥制品工业、排水管和混凝土压力管行业的发展提供了千载难逢的机遇。可以预见，未来这五年到十年是水泥制品工业最好的发展时期，也是PCCP管行业最好的发展时期，是大有作为、大有可为的。