0、前言

输水管道是水利工程的重要组成部分，近年来随着水利工程项目增多，如何选择管道材质成为一个关注要点。PCCP是预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe），因强度高、密封性好，抗压和耐腐蚀性强，成为长距离、深覆土、大口径输水管道工程的首选管材，在市政、农业、工业等领域均有广泛应用^[1]。

目前世界上生产的PCCP管的最大直径已达6.0m。PCCP优点可概括如下:①高强度:由于复合结构的特点,国内应用其输水工作压力已达2.0 MPa。覆土深度已达12 m;②高抗渗性:最优化地利用钢材和混凝土，薄钢板起到高抗渗的作用;③高密封性:采用钢制承插口接头和两道密封胶圈，密封性得到了保证;④耐久性好:管体外表面采用环氧煤沥青防腐涂料，管材使用寿命得到了延长;⑤接口尺寸精确,因可使用限制接口，管道转弯时可免去支墩,安装方便,加快了施工进度^[2]。

1、工程概况

李家岩水库是国家重大工程项目，也是成都市重要的第二个水源工程，其开发任务是以城乡供水为主，并为城市提供应急备用水源，兼顾灌溉、发电等综合利用。主要用于完成从李家岩水库至成都市中心城区主水厂（水六厂和水七厂）的原水输送，管路采用单线双管敷设，单线总长约50.0㎞。其中PCCP管管线长度约58.2km，压力钢管管线长度约47.6km，PCCP管及配件生产范围主要包含DN3000、DN2800、DN2000及相关对应管径的承插口转换件，管材工作压力为1.0MPa及1.2MPa。

2、全封闭式厂区布置及设备配置

PCCP全封闭式厂区位于成都市邛崃羊安工业园区，占地面积约192.2亩，最大长度约628m，最大宽度约216m。PCCP全封闭式厂区产能为PCCP标准管30节/日（单节6m）、750节/月，管材配件9.1m/日、227.5m/月。

厂区布置1条PCCP标准生产线、1条配件生产线及1条螺旋钢管生产线。PCCP管钢筒车间、配件车间，占地5500m²（钢筒车间3700m²，配件生产车间1800m²），配置有钢筒及配件生产用的专用设备；PCCP生产线占地约9800m²，配置有双主梁桥机、浇筑平台、缠丝机、喷浆机及全自动PCCP净浆喷涂机等PCCP管材生产设备；PCCP成品管材及管配件堆存区，占地27500m²，可存放至少1200节DN3000PCCP管材及钢管（按最大管径考虑），配置移动式倾管机用于管材倒运及发货。螺旋钢管车间占地6400m²，主要由卷材存放区、螺旋钢管制作及检测区、管端平头及液压试验区、外壁抛丸区、钢管中转区、聚氨酯喷涂区等组成；钢管成品存放区占地8000m²。

2.1骨料储存及拌和系统

骨料存储区位于厂区最上端，采用受料坑，胶带机上料。料仓采用钢筋混凝土结构，总高度11m，料仓高度8m，占地面积283m²，其中包含碎石料仓3个、砂料仓2个，每个料仓容积约400m³，满足3天满负荷生产的砂石骨料用量需求。料仓建有轻钢结构防雨棚，对骨料起到防雨、防晒避免二次污染的作用。

厂区配置1套HZS120拌和站及废水处理系统，拌和站生产所需砂石骨料由胶带机进行上料运输，并配置3个300t水泥罐，1个300t粉煤灰罐。拌和站采用全封闭结构。

2.2钢筒制作及制管车间

（1）钢筒制作车间采用钢结构厂房（长度×跨度=203.6m×27m），高22.5m，车间占地约5500m²，钢筒制作车间布置在生产线上侧，靠近管芯浇筑工序，便于成品钢筒向管芯浇筑区的运输。钢筒制作车间内布置1套承插口制作设备包含：胀圆机、钢筒螺旋卷焊机、立式钢筒水压机（采用半地下式结构）、桥式起重机等。

（2）制管车间是整个生产线的主体，主要包括管芯成型区、缠丝区、喷浆区、防腐区、承插口防腐区和成品存储区等。厂区建有1条PCCP生产线，根据工艺流程布置于钢结构厂房内（长度×跨度=363.6×27），高22.5m，生产线占地约9800m²，生产线配备桥式起重机、半门式起重机、缠丝机、喷浆机、自动防腐喷涂回转平台等设备。

1）管芯成型区

管芯成型区位于整条生产线端部，占地约2450m²，配置有混凝土拌和站（全封闭结构）、混凝土布料机、起重设备、模具、浇筑平台等生产设备。管芯成型区浇筑池采用全埋式设计，深度5.0米。

2）缠丝、喷浆区

缠丝区紧接管芯存储区，该区域布置有缠丝机、喷浆机、砂浆搅拌机及桥机配合生产作业。缠丝机与喷浆机分区布置，可堆存半成品管材220节。喷浆管材养护存放区配置洒水喷淋系统，高温季节进行保护层洒水养护作业，该区域还设置了蒸汽管网，低温季节采用蒸汽对保护层砂浆进行蒸汽养护。

3）防腐区

防腐区紧邻终喷管材养护存放区，待管材砂浆保护层满足要求检验合格后，吊运至防腐区进行防腐喷涂作业。该区域配置防腐自动喷涂回转平台，达到防腐作业机械化，并设置蒸汽管网，对涂料进行预热，提高效率、保证施工质量。

2.3成品存储区

成品管存储区主要分为一区和二区，堆存面积为27500m²，最少可放置1200节DN3000PCCP管（按本工程最大管径管材考虑），配有65t龙门吊车及移动式翻管机等设备用于管材装车。

2.4其它相关附属设施

其它相关附属设施包括地磅、空压机、锅炉、试验室、物资仓库等。

3、全封闭式厂房设计与建设要点

与传统只将钢筒及承插口制作工序进行封闭的PCCP生产厂房相比，全封闭式厂房在设计与建设中有如下要点：

3.1 全封闭式生产线设计与建设

根据PCCP管材生产工艺与相关技术要求，PCCP管生产车间采用连跨钢结构厂房，相关钢筒制作、浇筑成型、缠丝喷浆等生产工位均布置于钢结构厂房内。钢结构厂房采用连跨厂房，跨度为54m，长433.5m，其中PCCP生产车间采用27+27m连跨厂房结构，厂房高度22.5m，桥机起吊高度16m。通过将PCCP全生产流程纳入进钢结构厂房内，实现钢筒焊接、管芯成型、缠丝辊射及防腐喷涂等全流程生产线封闭生产，并对混凝土生产过程（储料、运输、卸料、废水处理）、辊射料回收利用及防腐环保等生产过程进行优化设计，解决PCCP全流程生产线的环保问题，可有效降低生产过程中粉尘、噪声及漆雾等造成的环境污染。

3.2全封闭式环保型骨料输送及拌和系统设计与建设

该系统主要包含受料坑、封闭式胶带机骨料输送系统、封闭式骨料仓、封闭式拌和系统及砂石机与压滤机等废料污水处理系统。粗细骨料由汽车运送至受料坑进行卸料，由全封闭式胶带机将骨料运送至骨料仓储存，生产时由骨料仓地下廊道的卸料口进行卸料，运送至封闭式混凝土拌和系统，各项原材料经拌制后，由电动运输平车运送至成型坑，等待浇筑。全套混凝土生产工艺采用封闭式生产，实现了混凝土生产全流程的自动化控制，避免了扬尘现象的发生。

3.3全地下式管芯浇筑成型坑设计与建设

PCCP管浇筑成型坑长70m，宽12m，深5.5m，设置浇筑成型工位24个，采用全地下钢筋混凝土结构，并做抗渗及墙壁吸声处理。采用全地下式可有效阻挡声波传送路径，降低噪声污染。成型坑外侧设置隔音降噪屏，通过对噪声的传播路径、声波衍射情况及噪声频率等进行理论分析，通过理论研究指导实际生产，优化隔声屏的设置位置、高度、长度及隔声降噪采用，确保有效的将噪声降低至合理范围。

3.4防腐喷涂新工艺设计与建设

防腐涂层(环氧煤沥青涂层)。其原理为利用涂层的隔离作用阻断腐蚀介质向管体内部迁移的途径^[3],可依据GB/T 35490—2017《预应力钢筒混凝土管防腐蚀技术》^[4]进行设计。集绿色化与自动化为一体的防腐喷涂新工艺主要包含如下方面：

（1）防腐喷涂设备采用半地下式基础构造，降低设备安装高度，从而降低后续移动式喷漆房的安装高度，节约设备制安成本；基础结构设置地下式排风廊道，用于对喷漆房内的空气进行收集与净化。

（2）采用轨道型移动式喷漆房，在喷漆房顶部设置压风装置及卷帘门驱动装置，当管材进行防腐作业时，喷漆房自动移动到喷漆工位，开启压风系统，放下卷帘门，形成封闭式空间，避免漆雾对周边环境的影响。

（3）配置空气过滤及燃烧器等环保设备，通过密封管道与排风廊道进行连接，喷漆房内空气由地下排风廊道压入进空气净化设备，经过过滤及燃烧处理，达标后进行高空排放，实现了防腐工序的绿色化生产。

4、关于全封闭式厂房设计与建设的建议

根据已建成的PCCP绿色化全封闭式厂区，结合运行期间的管理要点，建议如下：

（1）由于PCCP承插口及钢筒制作区与螺旋钢管生产线相连，所以钢结构厂房高度采用22.5m。如单独建设PCCP生产线，建议承插口及钢筒制作区与成型、缠丝辊射制作区采用高低跨厂房结构，钢筒水压采用全地下式混凝土结构，节省建设成本。

（2）本项目生产线考虑为降低防腐工艺的喷漆房高度，遂将防腐转盘采用地下式结构，建议如采用地下式结构需要做好基坑防水及降水工作，避免因降雨等自然灾害造成设备损失。

（3）本项目全封闭式厂房高度22.5m，缠丝、辊射制作区起吊高度16m，主要考虑了缠丝、辊射设备高度及辊射砂浆搅拌系统的100t水泥罐高度，建议可将缠丝、辊射设备等均采用地下式结构，综合考虑水泥罐高度，从而降低结构厂房及起吊高度，进一步节省建设成本。

（4）PCCP管材生产主要噪声来源为管芯成型时的振捣工艺，本项目采用全地下式成型工艺+隔音降噪屏，可有效缓解噪声污染。另建议在前期厂区布置中应着重考虑噪声对周围环境的影响，考虑将成型工艺布置在厂区中央部位，可在有效降低后期运行的环境管理成本。

（5）随着国家对环境保护的高度重视，建议在PCCP防腐工序采用移动式喷漆房+空气处理设备等模式对防腐过程中的漆雾进行收集与处理。另钢筒焊接区域也可加赠焊烟收集系统，形成有组织排放的生产方式，有利用PCCP行业的健康平稳发展

5、结语

综上所述，在当前节能环保发展背景下，在李家岩输水管道工程中，DN3000直径PCCP实现了全封闭式工厂化生产，实现节能环保的理念，对大型混凝土预制构件实现绿色环保生产积累了宝贵经验。文章以案例的形式对大口径PCCP管材进行了分析与研究，基于特点研究了节能环保厂区布置，在未来的发展进程中，可作为参考依据。

[参考文献]

[1]宋斌.探讨机械加工工艺规划及管道制作技术[J].城市建设理论研究（电子版）,2015(16):969-970.

[2]胡少伟.PCCP在我国的实践与面临问题的思考[J].中国水利.2017（18）.

[3]阙小平,钮如嵩,赵琼芳.预应力钢筒混凝土管（PCCP）耐久性设计讨论[J].混凝土与水泥制品.2022.02.

[4]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.预应力钢简混凝土管防腐蚀技术:GB/T35490- 2017[S].北 京:中国标准出版社,2017.

作者简介：1、孙鹏（1989.11—）男，本科，工程师，研究方向为建筑工程。