PCCP的基本情况.docx

PCCP的基本情况.docx

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PCCP的基本情况

PCCP行业基本概况

PCCP是世界上大中型输水工程中广泛使用的一种复合材料管材。

自二十世纪八十年代末引进至今，我国PCCP行业历时近20年，在经历了自行研发起步、引进消化提高、自主发展创新的三个发展阶段后，目前，我国PCCP行业正处于产品国家标准完善、制造技术成熟、市场发展已进入快速成长的阶段。

一、行业管理体制

（一）行业分类、主管部门及行业监管体制

    PCCP属于混凝土与水泥制品范畴，参照《中华人民共和国金融行业标准JR/T0020-2004》，属于其他非金属矿物制品业。

行业管理部门为国家建设部、水利部，地方各级建设、水利行政主管部门及其行业自律组织。

    PCCP行业自律组织为中国混凝土与水泥制品协会（CCPA），成立于1986年12月，名称为“中国建材工业协会水泥制品分会”，1991年更名为“中国水泥制品工业协会”，2007年1月25日，更名为“中国混凝土与水泥制品协会”。

（二）行业主要法律法规及政策

    PCCP主要用于大中型输水工程，大中型输水工程一般为大型基础设施、公用事业等关系社会公共利益、公众安全的项目，为保证项目质量和规范市场，我国主要规范该行业的法律法规为《建筑法》、《合同法》、《招标投标法》、《建设工程质量管理条例》、《水利工程建设项目招标投标管理规定》等，行业项目普遍实行公开招标制度、监理制度、保函制度，对项目实行从招标投标、生产制造、到建成维修的全程实施监督管理。

二、我国输水管道市场情况

（一）输水管材市场快速发展的原因——水资源短缺

    二十世纪以来，全世界工业、农业和城市用水量不断增长，根据统计工业用水增长20倍，农业用水增长7倍，城市用水增长12倍，进入二十一世纪后，水资源的供给已相当紧缺。

据不完全统计，世界已建、在建和拟建跨流域输水工程已达160多项，分布在24个国家，地球上的大江大河，如印度的恒河、埃及的尼罗河、南美的亚马孙河、北美的密西西比河等都可找到输水工程的踪影，其经济效益和社会效益明显。

如：

美国加州北水南调工程、科罗拉多-大汤普森工程、阿肯色河工程、中央河谷工程、中部亚利桑那工程等；加拿大的魁北克输水工程、邱吉尔河-纳尔逊河、奥果基河-尼比巩河工程等；澳大利亚雪山工程，法国的迪朗斯—凡尔顿输水工程，印度的恒河区工程，利比亚人工大运河工程等。

仅前苏联已建的大型输水工程达15项之多，年输水量达480多亿立方米，主要用于农田灌溉，其国内进行输水工程的研究所就有100多个。

此外，以色列、毛里求斯、巴基斯坦、埃及和沙特阿拉伯等许多国家多有著名的输水工程（资料来源：

2004年11月24日《中国水利报》）。

    与世界其他国家相比，我国与世界其他国家相比，我国属于水资源短缺的国家，部分地区工业与城市生活、农业生产及生态环境争水矛盾突出，水危机严重制约我国经济社会的发展。

我国水资源缺乏主要有以下原因：

    1、人均水资源少，是世界上水资源短缺的国家

    我国淡水资源总量约为2.7万亿立方米，居世界第6位，但人均占有量按照2004年人口计算为2,151.8立方米，仅为世界平均水平的四分之一，居世界第88位。

随着中国人口在本世纪中叶达到16亿，中国人均水资源量将跌至1,700立方米的缺水警戒线，水资源短缺形势将更为严峻。

    2、水资源在空间上分布极不均衡，导致我国部分地区缺水严重

    我国水资源在空间上分布极不均衡，主要体现在：

第一，中国82%的人口仅占据了47%的水资源。

据对我国30个省当地水资源分析，接近联合国公布的2,000立方米警戒线的有18个省（自治区、直辖市），其中10个省人均水资源占有量低于1,000立方米，特别是黄淮海及辽河流域，是我国人均水资源水平处于较为紧张、严重缺水区域；第二，与土地、矿产资源分布组合不相适应。

全国水资源的81%集中分布在长江及其以南地区，该地区耕地面积仅占全国的36%；而淮河及其以北地区，耕地面积占全国的64%，水资源量仅占全国的19%。

华北地区已探明的49种主要矿产资源的潜在价值占全国的41.2%，而水资源只占4.7%；江南地区矿产资源仅占全国10.2%，而水资源却占全国的42.6%，因而形成了南方水多耕地矿产少，水量有余；北方耕地矿产多，水资源短缺的局面。

    3、水资源在时间上的不均衡，导致可利用水资源更为短缺

    我国水资源年内年际变化大。

降水及径流的年内分配集中在夏季的几个月中，年际变化很大，连丰、连枯年份交替出现，造成一些地区干旱灾害出现频繁、水资源供需矛盾突出以及开发利用困难等问题。

    4、我国大部分河流水污染严重

    以下为水利部对水质类别的划分标准：

    2005年国家水资源质量公报数据显示，中国北方黄淮海辽河及松花江等五大主要河流的Ⅴ类和劣Ⅴ类水占评价河流总长的比例在35.7%－56.1%之间；珠江三角区占20.1%。

上述水污染现状，不但加剧了水资源短缺地区的水资源紧张局面，而且导致水资源富余地区出现了区域性的水质性缺水状况。

如珠江三角州、长江三角州部分地区已开始出现了区域性水资源紧张的情况。

    5、我国城市化水平的持续提高，使水资源分布不均和短缺问题更为突出

    近年来，我国城镇人口每年以约1%的水平增长，即每年有约1,300万左右的人口进入城市。

根据我国建设部“十一五规划”，到“十一五”末我国城镇化上的城市从10个增加到33个，100-200万人的城市从22个增长到141个，50-100万人口的城市从43个增长到274个。

    随着城市人口和城市规模的不断增加，城市供水不足矛盾日益突出。

据统计，全国666个城市中，有400多个城市供水不足，日缺水量1,600万立方米，年缺水量约60亿立方米，平均每年因缺水影响工业产值2,000多亿元。

    为解决上述我国水资源的短缺与安全供给问题，大力发展管道输水系统是我国水资源开发利用总体规划最重要的环节之一，也是城市化、工业化发展的内在要求，这给管材生产企业带来极大的发展机遇，输水管道市场的快速发展已是必然趋势。

（二）输水发展历史

    人类活动离不开水，合理的输水始终伴随着人类社会发展的历程，并随着科技的进步，输水方式也处于不断发展之中。

从历史上看，世界范围内引水、输水主要经历了明渠、暗渠、管道三个阶段：

    1、明渠输水方式

    如我国秦朝建设的都江堰、郑国渠水利工程，隋朝开凿京杭的大运河，上世纪80年代建设的“引滦入津”工程等，都属于明渠输水方式，水流主要通过地表落差流动，其缺点有：

需要占用大量的耕地（除了引水渠本身占地，水渠两侧还要占用大量耕地）；明渠建成后，交通受到了阻碍，需要建设大量的桥梁；容易受到污染；存在水渗漏和水蒸发问题，水损失率达40%左右；日常维护费用高，每年都需按计划维修。

    2、暗渠输水方式

    如我国的新疆吐鲁番地区的坎儿井地下引水工程，及方涵输水方式等，水流主要在地下流动，能减少部分蒸发，因而流量稳定。

其缺点是：

基本上不能承受内水压力，断面要求较大，不能适应地形的变化；漏水率高；维护费用高等。

    3、管道输水方式

    目前世界上普遍采用管道输水方式。

其优点有：

不占用耕地；可以通过压力输水，不受地形的限制；不受污染；不存在漏水和蒸发的损失；维护费用低。

    综上所述，管道引水是现代化输水不可替代的方式，随着经济的快速发展和人口的大量增加，越来越显现出其重要性。

（三）PCCP应用市场情况

    PCCP是由钢筒、预应力钢丝和混凝土构成的先进管材，其主要优点主要有：

能够承受很高的内压和外荷载；具有良好的抗渗性、密封性、耐腐蚀性；安装环境适应性好、抗震能力强；产品价格和维护费用低；使用寿命长，其设计寿命为50年，实际使用寿命可达100年以上。

PCCP主要用于跨流域引水、农业输水、城市输水、配水、工业园区输水等。

    PCCP在水资源建设体系中的应用结构示意图如下：

    如上图所示，PCCP在水资源建设中主要用于以下5个领域：

    1、一级水资源地至二级水资源地

    从大江河与水源区水库引水至分支河流与区域性水库，管径一般为DN2600-DN4000mm。

一般具有管线距离长、使用管径大的特点，如山西省万家寨引黄工程，该工程联接段全长约138.6Km，从汾河水库至太原市呼延水厂，其中PCCP有43.2Km，采用管径DN3000mm。

    2、从二级水资源地至工业园区

    从分支河流与区域性水库输水至工业园，管径一般为DN1200-DN2400mm，如辽宁国电康平输水项目，采用管径DN1200mm，输水距离为80公里。

    3、从二级水资源地至城市取水口、自来水厂、调节池

    从分支河流与区域性水库输水至城市取水口、自来水厂、调节池，管径一般为DN1200-DN3000mm，如广州南沙自来水厂输水一期工程，采用管径DN1600mm，输水距离35公里。

    4、城市取水口、自来水厂、调节池至分水站

    一般采用管径DN600-DN1600mm，如博州阿拉山口配水工程，采用管径DN800-DN900mm，配水距离47公里。

    5、从二级水资源地至农业节水灌溉地

    从分支河流与区域性水库输水至农业节水灌溉地，一般采用管径DN1200-DN2400mm，如和田皮墨垦区农业节水灌溉工程，采用管径DN1400-DN2400mm，输水距离31公里。

（四）PCCP市场容量情况分析

    1、解决目前水资源的短缺及老管网更新所需PCCP市场分析

    根据中国工程院重大咨询项目—《中国水资源现状评价和供需发展趋势分析》和《中国城市水资源可持续开发利用》报告，全国666个城市中，有400多个城市供水不足，城市人口和城市规模的不断增加，城市供水不足矛盾日益突出，到2010年我国城市人口将增至5.5亿，人均用水量为173m³/年，总缺水量约为460亿m³；目前农业用水的供需缺口约为600亿m³，仅这两项合计就已经达到1,060亿m³；加之目前的的输水管网严重老化，每年需要更新大量的管道，以配合城市原有输（排）水管网的改造工程。

为解决上述问题，经保守计算，需要最近10年共新增26,285公里PCCP标准管，平均每年新增PCCP标准管约2,628公里，其市场需求如下表：

    测算情况如下：

    ①解决缺水的跨地区、跨流域调水工程中总干管、分支干管PCCP用量为N1

    到2010年城市新增水量为460亿m³，农业缺水量600亿m³，两项缺水量共计为1,060亿m³，上述缺水量假设为最近10年解决，根据估算跨流域长距离引水与输水以及城市输水管线市场容量中所需要PCCP用量为：

    将P=1060亿m³；Q=1060亿m³/31104000s＝3407.92m³/s；V=1.5m³/s；S=3.7994m²带入公式

（2）得：

A=598排

    将A=598排；L=80Km/排；K=20%带入公式

（1）得：

    N1=9568KmPCCP标准管，10年内平均每年为957Km。

    ②解决城市增容和工业发展增加的管道工程中PCCP用量为N2

    为解决城市发展生活用水和工业用水总缺水量460亿m³，估算城市配水主干管线中PCCP市场容量：

    将P=460亿m³；Q=460亿m³/31104000s＝1478.9m³/s；V=1.5m/s；S=3.7994

    m²带入公式

（2）得：

A=260排，将A=260排；L=50Km/排；K=65%带入公式

（1）得：

    N2=8450KmPCCP标准管，10年内平均每年为845Km。

    ③解决农业缺水、降低农业用水量的节水喷灌工程中的PCCP用量为N3

    为解决目前农业缺水600亿m³的供需缺口，据此估算解决农业缺水，降低农业用水量的节水喷灌工程中的PCCP市场容量：

    将P=600亿m³；Q=600亿m³/31104000s＝1929m³/s；V=1.5m/s；S=3.7994m²带入公式

（2）得：

A=338排

    将A=338排；L=20Km/排；K=20%带入公式

（1）得：

    N3=1354KmPCCP标准管，10内平均每年135Km。

    ④城市原有输（排）水管网的改造工程与更新工程的PCCP用量为N4

    目前中国城市自来水供水总量约为460亿m³,城市公共供水管道长度合计约27.7万公里，其中1953年以前铺设（使用年限在50年以上）的管道占6.2%。

1954-1965年之间铺设（使用年限在40-50年）的管道占8.1%；1966-1978年之间铺设（使用年限在27-40年）的管道占13.2%；1979-1995年之间铺设（使用年限在10-26年）的管道占37.5%；1996年以后铺设（使用年限在10年内）的管道占35.1%。

在严重老化的管网中，主干管占59%。

（以上数据来源于《全国城市供水管网改造近期规划》）

    《全国城市供水管网改造近期规划》要求，2006-2007年，建设部有关部门规划供水管网改造项目共314个，建设规模16,796Km，约占规划范围内城市公共供水管网总长度的9%，其中运行使用年限超过50年的供水管网改造工程建设规模3,613Km，约占同类管网总长的三分之一。

基于城市原有输水管网的管径以DN1200mm的管材为主，在对城市原有输排水管网的改造与更新工程中的PCCP分析计算，未来十年内城市原有输（排）水管网的改造工程与更新工程PCCP的需用量：

    N4=277000Km×47%（管网老化率）×59%（主干老化率）×30%（PCCP使用率）×30%（管径系数）；得：

    N4=6913KmPCCP标准管，10年内平均每年691Km。

    据上述分析，未来10年我国PCCP需求总量测算将约有26,280公里的标准管，每年需新增2,628公里。

    同时，由于PCCP可用于火电厂和核电厂输水、循环水管道以及大型压力排污管道，随着我国大力发展核电政策，以及对排污系统的日益重视，其市场前景会越来越广阔。

    2、城市第二水源建设，将使全国输水主干线市场需求非常巨大

    建设部在《城市供水2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》中明确提出：

“城市供水安全已经成为现代化城市安全和防灾体系的重要组成部分，有条件的城市应当建设备用水源，城市供水水源原则上不应少于两个”。

而目前我国所有城市中，仅哈尔滨市因松花江污染事件，已基本完成第二水源一期建设。

    目前因污染事件导致城市供水安全危机的典型案例有：

一、2005年底因某石化公司发生爆炸事故，笨类污染物流入松花江，导致松花江发生严重污染，使松花江沿岸城市受到严重影响，特别是哈尔滨市，整个城市停止供水长达4天之久；二、2005年12月发生的珠江水系中的北江镉污染事件，因一企业违法超标排放导致严重环境污染事故，北江下游韶关、清远、英德三个城市的饮用水受到威胁，广东省紧急通知沿线居民不要饮用江水；三、2007年5月的太湖蓝藻大面积暴发，造成无锡饮用水源地水质恶化，城市居民自来水管腥臭难闻，难以饮用。

    随着我国经济的发展，以及对城市水安全的日益重视，城市第二水源的建设将迅猛发展。

目前已计划或开始启动第二水源建设的城市有：

哈尔滨、无锡、苏州、东莞、深圳、上海、沈阳、佛山、广州等城市。

    城市第二水源的建设，要求重新选择取水口、重新铺设主干线管道线路，主干线管道的市场规模将较原城市主干线增加一倍以上，此市场容量十分巨大。

三、行业及产品状况

（一）PCCP行业发展概况

    1、行业发展简史

    1939年法国邦纳公司最早制造了PCCP，并铺设于巴黎郊区。

1942年美国洛克昭公司（lockJoint）从法国引进了预应力钢筒混凝土管，其后，相继在美国出现了阿麦隆公司（Ameron）和普赖斯兄弟公司（PriceBrothers），并在技术上有了迅猛的发展。

除了法国和美国公司外，在世界上还有英国的西通公司（Senton）、韩国优尼克公司、台湾国统等均能够生产大口径的PCCP。

    目前PCCP在全球普遍使用。

北美、法国、前苏联、日本、韩国、德国和比利时等国家、中东各国和中国台湾地区都有广泛使用。

    2、我国研究开发应用PCCP的历程

    我国于1988年引进美国阿麦隆公司（Ameron）制管关键设备和生产技术，形成了国内第一条正式的PCCP生产线，并于1991年试制成功管道口径为DN2600mm的大型PCCP项目；之后经过了10多年快速发展，目前国内已有PCCP生产企业近40多家共计建成了50多条生产线，覆盖的管道产品规格为DN400mm-DN4800mm，管道有效长度为5米或6米，使用的静水压力范围为0.0Mpa-2.0MPa，各种管径的PCCP年设计生产能力达1,800km左右（按标准管DN2200mm折算）。

    3、PCCP行业典型应用工程

    ①世界PCCP口径最大的工程—中央亚利桑那工程。

阿美隆公司为美国加州的中央亚利桑那工程制作了口径为DN6400mm的大型管道，工作压力0.98Mpa，管顶复土10.5m，修建长度10.5Km。

    ②使用PCCP最长的工程—利比亚大人工河工程。

普赖斯兄弟公司为利比亚的大人工河现场制作了大口径的PCCP，第一期工程为1,900Km，第二期工程为1,200Km，管道口径大部分为DN4000mm，现已通水运行，是目前世界上最长的PCCP输水管线工程。

    ③使用PCCP地质条件最复杂的工程—1980年弗吉尼亚（Virginia）350km管道工程，自中部山地经过森林，爬数百米的山地，然后往下直到海岸平原的湿地，地基松软。

共分五个标段，三个标段采用PCCP，两个标段采用球墨铸铁管（DIP），在恶劣的地质状况下，后二者的标段不得不放弃DIP，改用PriceBrother公司的PCCP，才顺利完工。

    ④使用PCCP在海水下工程—美国加州圣-昂弗瑞（SanOnfre）核电站输水工程，PCCP在海水下施工是难度较大的，保证寿命也是十分重要的。

1976-1979年美国在加州圣-昂弗瑞（SanOnfre）修建核电站，用海水循环冷却，选择PCCP，管径DN3048mm至5486mm，管厚254mm至387mm，管在海底埋土1.2m，海水深20m，总长度6250m，设计工作压力1.4Mpa。

采用宽27m，长度87.6m的特制专门船舶下管。

    ⑤我国PCCP应用的代表性工程有：

    山西万家寨引黄工程。

山西省万家寨引黄工程是最早规模化使用PCCP的项目、也是地形最复杂的PCCP工程，于2002年10月完成了山西省万家寨引黄一期工程。

该工程联接段全长约138.6Km，从汾河水库至太原市呼延水厂，其中PCCP有43.2Km，采用口径DN3000mm，工作压力为0.6Mpa-1.0Mpa，覆土深度为2m、4m、6m和8m，水平弯头、垂直弯头、立体弯头多达190多个，至今运行良好。

    新疆引额济乌工程。

新疆引额济乌工程中的三个泉倒虹吸工程是目前亚洲高工压、大口径、难度系数最大的PCCP工程。

该工程位于新疆准格尔盆地通古斯特沙漠中。

倒虹吸段采用平行双线，为PCCP和压力钢管的组合方案。

PCCP单线长度7,250.03m，口径为DN2800mm，工作压力最高达1.6Mpa，覆土深度4m。

经过系统水压试验，试验压力为工作压力的1.2倍，最高达1.92Mpa，水压试验均一次性通过。

其中，核心技术之一是伸缩节的设计，设计中采用的“U”型密封胶圈和不锈钢复合板，更加适应了沙漠地区的地形和温差的变化，实现了在动态条件下密封止水的目标，这项技术在国内首次采用，新疆引额济乌工程于2005年9月正式通水，目前正在申报国家大禹奖。

    哈尔滨磨盘山引水工程。

哈尔滨磨盘山引水工程是我国已通水PCCP项目中管线最长的工程。

磨盘山引水工程是以哈尔滨市城市供水为主，兼有下游防洪、农田灌溉等综合功能的大型水利枢纽工程，项目包括水库、输水管线、净水厂和配水管网4个子项，哈尔滨市磨盘山水库引水工程分两期建设。

一期工程投资估算34.31亿元，其中水库投资为6.61亿元，工程包括埋设一条长175.5公里的输水管线，建成一座日净水能力45万立方米的净水厂，埋设111公里市区配水管网，一期工程在2005年竣工，2006年实现了向道里区、道外区（包括原太平区）、南岗区和平房区供水。

二期工程投资估算18.81亿元，已于2007年开始建设，续建长175.5公里的输水管线和日净水能力45万立方米的净水厂，埋设81公里的市区配水管网，二期工程在2010年前完成。

    南水北调工程中线北京段PCCP管道工程。

该工程是目前我国PCCP管径最大的工程。

该工程口径DN4000mm、最大覆土深度10.5米、最大工作压力0.8Mpa，每节标准管道长5m,重约70t,单线长度56km，是继利比亚大人工河工程之后，国际上又一次大规模采用口径DN4000mm的PCCP的工程项目，象类似管径，采用双排铺设，埋深如此大的工程在国际上尚无先例，目前正在建设中，预计2008年4月竣工通水。

    新疆生产建设兵团农十四师皮墨垦区节水灌溉工程。

该工程位于塔克拉玛干沙漠中，为PCCP施工环境最恶劣的工程，也是农业节水灌溉的标志性工程。

它的建设解决了和田皮墨垦区的引水灌溉，是国家支持兵团发展壮大的重要项目，该工程最大口径DN2400mm，单线长度35km，最大工作压力1.0Mpa，于2004年7月竣工通水。

    上述标志性工程所需的PCCP全部由国内企业设计、生产、安装完成，表明我国企业已达到国际先进水平。

（二）PCCP产品简介

    PCCP是由钢筒和预应力钢丝、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外，运用预应力技术环向缠绕预应力钢丝，最后在管外部施喷水泥砂浆保护层而制成的管材。

PCCP有两种形式，一种是埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCP-E），是将薄钢筒嵌置于内外模之间，立式浇注混凝土，采用振动成形，经养护后在混凝土管芯外缠预应力钢丝，最后喷制水泥砂浆保护层，主要用于1.4米以上的中大口径管道。

另一种是内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCP-L），是在薄钢筒内浇注混凝土，采用离心或其他方式成形，经养护后在钢筒外表面缠预应力钢丝，再喷制水泥砂浆保护层，主要用于1.4米口径以下的管道。

    1、PCCP的结构

    PCCP产品主要由钢筒基础制成的高强度混凝土管芯、冷拉预应力钢丝、水泥砂浆保护层、钢制承、插口接头等部分组成。

各部分结构的功能为：

    高强度混凝土管芯：

它是管道的主要结构部分，可提供光滑的内表面以利水流。

该管芯内的钢筒起防渗作用和提供纵向抗拉强度，并可增加环向强度。

    冷拉预应力钢丝：

以一定的拉应力螺旋式缠绕在管芯上，在管芯上产生均匀的预压应力以抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。

    水泥砂浆保护层：

保护高强度钢丝和管芯，使之免受物理损坏和外界腐蚀。

    钢制承、插口接头：

焊在钢筒的两端，是PCCP的联接件和密封件。

    结构形式详见下图：

    2、PCCP的设计

    世界较早完善的PCCP设计是AWWAC304，所采用的设计原理是三种极限状态设计方法：

    正常使用极限状态：

控制管芯和保护层的拉应变，此规范目的是为确保正常使用荷载下的运行，包括：

管芯裂纹控制、径向张力控制、保护层裂