预应力钢筒混凝土管PCCP行业分析分析报告.docx
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预应力钢筒混凝土管PCCP行业分析分析报告
预应力钢筒混凝土管PCCP行业分析报告
一、预应力钢筒混凝土管（PCCP）简介
1、预应力钢筒混凝土管（PCCP）简介
预应力钢筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe，简称PCCP）是由钢板、预应力钢丝、混凝土和水泥砂浆四种基本原材料在经过钢筒成型、混凝土浇筑、预应力控制技术的施加和保护层喷射等制造工艺后，构成的一种新型复合管材（见下图）。
根据钢筒在混凝土管芯中位置的不同，PCCP可分为埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE）和内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）两种类型。
（1）埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE），公称内径通常在DN1400mm以上，埋置式是将薄钢筒嵌置于内外模之间，立式浇注混凝土，振动成型，经养护在混凝土管芯上缠绕预应力钢丝，最后辊射水泥砂浆保护层而制成。
（2）内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL），公称内径通常在DN1400mm以下，内衬式是在薄钢筒内浇筑混凝土，采用离心或浇筑成型，经养护在钢筒表面上缠绕预应力钢丝，再喷制水泥砂浆保护层而制成。
PCCP不仅包括各种口径的标准管，还包括与其相配套的各种异形管和配件，如斜口管、短管、弯管、T形管、Y型管、十字形四通管、变径管等。
2、预应力钢筒混凝土管（PCCP）的特点
PCCP是一种复合结构的管材，通过将钢的柔性和混凝土的刚性有机结合而兼具两者的优点。
在相同的应用领域中，与其他管材综合比较，PCCP在性能、质量、成本、应用范围等方面具有不可比拟的优越性和竞争力。
（1）承压能力高
PCCP是根据公称内径、工作压力、外荷载、覆土深度和当地气候等工况，依据美国AWWAC304设计规范，合理地计算出管芯强度、管芯壁厚、预应力钢丝缠绕在管芯的螺距和层数（可二到三层），以达到管芯和预应力钢丝共同承担高工作压力和深覆土的能力。
美国中央亚利桑纳（CentralArizona）工程：
该工程位于亚利桑纳州中南部，为工业用水、灌溉和城市供水。
工程内径6401mm，工作压力1MPa，覆土深度10.67m，管芯壁厚533mm，单管重量225t。
苛司太克（Castic）工程：
该工程位于南加州大城供水区，构成该地区一系列倒虹吸和连接隧洞管道，工程内径5105mm，工作压力0.95MPa，覆土深度14.77m，管芯壁厚508mm，单管重量150t。
圣弗里普（SanFelipe）工程；该管道工程位于加里福尼亚（California）州，为工业用水和四个城市供水，公称内径2438~3048mm，工作压力17.58MPa，覆土深度4.0m，管芯壁厚1080~1524mm。
（2）抗渗性能强
混凝土管芯中有经过水压试验合格的钢筒，起到了抗渗的作用，解决了一般普通混凝土管材渗水问题，同时，管材的接头采用承插式橡胶圈滑动柔性密封。
焊接在钢筒两端的承插口环由钢板冷加工工艺制成，尺寸精确，半径方向的配合公差在1mm以内，密封用橡胶圈截面直径公差±0.4mm。
在特制的胶圈槽内与承插口对接后，胶圈三面受压，从而保证了接头的密封。
在我国目前使用的PCCP项目中一直运行良好。
（3）耐久能力好
管体有坚固混凝土管芯和外包坚韧的砂浆保护层。
在使用中，根据混凝土的特性，其本身的强度和硬度，往往随着年代的增加而增强。
PCCP经过防腐处理的承插口安装后，其外露部位都用水泥砂浆灌注封口，因此，它们自然就受到水泥中的游离子石灰体的碱性保护。
根据科学论证，当石灰变湿的时候，会产生氢氧化钙，水泥的氢离子浓度高达PH12.5，在这样高碱的环境中，钢材表面产
生钝化作用，形成非活性的金属氧化膜，可以抵抗土壤中离子的侵蚀，实现了PCCP的抗腐蚀能力，延长了使用寿命。
1976年国际壳体结构协会在加州圣地亚哥（SanDiego）举行会议，美国工程试验中心主任司祖勒（A.B.Szule）等发表论文“大口径预应力混凝土管”，评估PCCP的寿命可达100年以上。
1997年美国陆军工兵设计规范（EM111a2-2902）中列举了使用PCCP的寿命为75~100年。
美国混凝土管协会将混凝土管使用寿命评定为100年以上，美国土木工程学会和材料学会认为PCCP可使用至100年。
1997~1998年加州圣地亚哥的SouthBayOceanOutfall工程业主将PCCP的寿命定为75年。
2002~2003年，美国著名的麻省辛普森顾问工程公司（SimpsonGumpertz&HegerInc.）资深专家扎米博士（MehdiS.Zarghamee）等对怀俄明州（Wyoming）夏尼市（Cheyenne）四条运行50年的PCCP管线进行了深入的实地检测和研究，包括开挖后管道外部检测，停水后管道内部检测，材料试验、化学分析、结构计算分析，最后的结论是50年运行的PCCP情况良好，水泥砂浆保护层断面均匀而坚硬，钢丝断面没有减少。
（4）通水性能好
管芯混凝土成型工艺是采用钢制薄壁模具在高频振动下完成的，使混凝土形成非常光滑的表面，管内水流好，水摩阻力小。
天津水利研究所试验PCCPL管的n=0.012，PCCPE管的n=0.0107，同时由于管内壁混凝土表面光滑，因此在使用中也不会结瘤，水流通畅无阻。
中国市政工程华北设计研究总院在对哈尔滨磨盘山一期工程通水后进行的测试中，n值完全符合设计要求。
（5）抗震能力强
地震时，地震波传至管子后产生压缩、拉伸或转角，PCCP管体虽为刚性管，但接头采用承插式橡胶圈柔性接口，因而具有较大的挠性，其接头能够转动一定的角度，抵抗不均匀沉降的能力较强，对基础的要求不高，抗震性能优良，适应地基变化的性能比其它管材要好。
1971年美国圣费尔南多地震，钢管遭受破坏的很多，加州地区的PCCP安然无恙。
1994年美国北顶地震（Northrige）输水和配水的钢管都有破坏，管径3.1m的钢管也破裂，PCCP只有在山坡上管径1.2m的接头出现了漏水，经修理，继续服务。
1999年我国台湾地震，各种管材都有破坏，PCCP没有一处损坏，如距震中10km，管径4m的PCCP和距震中30km，管径为2.0m、管径为1.75m的PCCP都安然无损。
（6）管配件齐全
PCCP不仅有标准管，还能够根据设计需要生产与其配套的异型管和配件等，如：
斜口管、短管、T形管、Y形管、十字形四通管、弯管、缩径管。
我国PCCP工程中，有实力的企业已广泛地运用。
（7）地质适应广
PCCP虽然它的重量较重，但设计科学，不仅有常规接头，同时还有长接口、大转角接头、球型接头和限制性接头等，适用于软土地基、膨胀土壤和水下运行等特殊要求的地质条件，给设计单位提供了便利。
海水下的管道施工是难度较大的，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3048mm至5486mm，管厚254mm至387mm，管道在海底埋土1.2m，海水深20m，总长度6250m，设计内压1.4MPa采用宽27m，长度87.6m的特制专门船舶下管。
1980年弗吉尼亚（Virginia）有一个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，采用PriceBrother公司的PCCP才顺利完工。
（8）安装速度快
PCCP采用胶圈密封的自对中钢制接头，管线一般一次打压成功，而钢管采用现场焊接的方法，其铺设速度相对PCCP较慢，且管线往往需要多次试压才能成功。
PCCP安装时，对管座无特殊要求，回填土可以用就地挖出的原土，方便快捷，人力消耗少。
同时，PCCP接头设计为双胶圈形式，可以边安装边进行接头水压试验，保证了管线安装质量，加快了安装进度。
以DN3000mm管子为例，每根管材安装大约需要10至15分钟。
（9）能运行开孔
PCCP管线可以在不停水的情况下，用专门的技术和设备，能够带压开孔，以解决新增支线的需要。
这在其它管材的运行中是不具备的。
国外已普遍采用，我国正在开展这项技术。
（10）运行费用低
PCCP具有很强的承受外压能力，使之对基础和回填土的要求比柔性管低得多，从而铺设成本优于柔性管材；同时PCCP具有使用寿命长的优点，与其它管材相比运行维护费用最低，基本为零，综合社会效益好。
美国混凝土压力管协会1991～1995在北美地区（包括加拿大）对不同管材的管道运行和维护费用进行了调查，调查结果表明PCCP的运行和维护费用约为球墨铸铁管的1/3，钢管的1/5，同时PCCP的寿命还高于其他管道的2倍。
3、预应力钢筒混凝土管（PCCP）的用途
PCCP适用于跨区域水源地之间的大型输水工程，自来水、工业和农业灌溉系统的供配水管网，电厂循环水管道，各种市政压力排污主管道和倒虹吸管等。
PCCP在水资源建设体系中的应用结构示意图如下：
4、预应力钢筒混凝土管（PCCP）与其他主要供水管材比较表
从应用情况看，涉及输、排水的管道产品主要包括混凝土管道、金属管道和塑料管道三大类，不同的材质、性能决定了各类管道产品的适用范围不同。
下表为各类输水、排水管道适用范围及性能的比较。
国家发改委、科技部、水利部、建设部、农业部于2005年4月21日联合下发的《中国节水技术政策大纲》第4.4.2条提出：
推广应用新型供排水管材，包括：
大口径管材（DN>1200mm）优先考虑预应力钢筒混凝土管（PCCP）；中等口径管材（DN=300～1200mm）优先采用塑料管和球墨铸铁管，逐步淘汰灰口铸铁管；小口径管材（DN<300mm）优先采用塑料管，逐步淘汰镀锌铁管。
二、行业主管部门、行业管理体制
1、行业主管部门及行业监管体制
混凝土管道行业的主管部门有国家质量监督检验检疫总局全国工业产品生产许可证办公室、国家水泥混凝土制品质量监督检验中心、地方质量技术监督局、地方建设主管部门以及行业自律组织。
国家质量监督检验检疫总局全国工业产品生产许可证办公室负责混凝土管道生产许可证的统一管理。
其下设的混凝土管道产品生产许可证审查部受其委托组织起草输水管产品生产许可证实施细则；跟踪相关产品的国家标准、行业标准及技术要求的变化，及时提出修订、补充产品实施细则的意见；组织输水管产品生产许可证实施细则的宣贯，组织对相关产品申请企业的实地核查；审查、汇总申请取证企业的有关材料。
国家水泥混凝土制品质量监督检验中心是混凝土管道产品生产许可证审查部的主任单位，负责审查部的日常工作。
地方质量技术监督局负责本行政区域内混凝土供排水管产品的生产许可证监督管理工作。
地方建设主管部门负责核准混凝土管生产企业涉及安装业务的经营范围及资质许可。
行业自律组织为中国混凝土与水泥制品协会（CCPA），负责行业内企业的协调、监督、统计等工作。
2、行业主要法律法规及政策
目前国家已经制订了多项针对管道制造行业的法律法规和国家标准，并对压力管道生产企业实行生产许可证制度，其中包括公司所从事的PCCP管材生产许可。
目前规范混凝土管行业法规主要有：
《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》、《输水管产品生产许可证实施细则》、《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例实施办法》、《建设工程质量管理条例》、《水利工程建设项目招标管理规定》等。
涉及PCCP管行业的具体政策法规有：
（1）根据《输水管产品生产许可证实施细则》的有关规定，任何企业未取得生产许可证不得生产该实施细则范围内的输水管产品，任何单位和个人不得销售或者在经营活动中使用未取得生产许可证的该实施细则范围内的输水管产品。
（2）根据《建设工程质量管理条例》的有关规定，涉及线路管道和设备安装工程业务的企业须具备政府建设行政主管部门核发的资质证书。
规范混凝土管道行业产品的主要国家标准和行业标准有：
《预应力混凝土管》（GB5696-2006）、《混凝土和钢筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）、《预应力钢筒混凝土管》（GB/T19685-2005）、《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》（JC/T640-1996）、《混凝土低压排水管》（JC/T923-2003）。
三、预应力钢筒混凝土管（PCCP）行业发展状况
1、国外预应力钢筒混凝土管（PCCP）发展概况
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）引入上述技术工艺后制造成功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。
自PCCP问世以来，国外应用PCCP的典型工程有：
（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，管顶覆土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，改用普赖斯兄弟公司的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（资料来源：
国统股份《PCCP行业基本概况》）。
2、我国预应力钢筒混凝土管（PCCP）发展状况
我国开发研制、生产PCCP起步较晚，20世纪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，管径也较小，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，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（资料来源：
中国混凝土与水泥制品协会《我国预应力钢筒混凝土管（PCCP）生产使用情况调查》）。
尽管我国生产使用PCCP的历史较短，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。
截至2007年底全国有近50家企业建立了PCCP生产线，累计生产PCCP近5,300公里。
在此期间我国从发达国家引进了先进的PCCP混凝土管制管技术和装备，生产了大量的各种钢筋混凝土管和预应力钢筒混凝土管。
经过二十多年的发展，我国制管企业在消化吸收国外先进技术的基础上，不断加大自主创新力度，取得了显著的成效，实现了混凝土管道生产装备的国产化，使我国PCCP混凝土管的制造技术和产品质量达到国际先进水平。
目前，我国已成为混凝土管道生产和应用的大国。
根据中国混凝土与水泥制品协会的统计，截至2005年底，我国累计生产口径DN600mm—DN4000mm的PCCP管材约3100Km，2006年生产PCCP718Km（资料来源：
中国混凝土与水泥制品协会《预应力钢筒混凝土管发展回顾与展望》）；2009年，PCCP全年产量达1,560Km，较2007年增长25%（资料来源：
中国混凝土与水泥制品网《国内混凝土管道行业发展及市场透析》）。
近年来，我国采用预应力钢筒混凝土管（PCCP）的国家级大型调水工程有：
山西万家寨引黄二期北干工程，全长128Km；广州—西江引水工程，管线总长97.4Km；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，全长265Km；哈尔滨磨盘山供水二期工程，全长135Km（资料来源：
中国混凝土与水泥制品协会《2009年度混凝土与水泥制品行业经济运行情况与分析》）。
四、我国预应力钢筒混凝土管（PCCP）的市场需求及市场容量
预应力钢筒混凝土管（PCCP）主要应用于跨区域引输水、城市供配水、农业节水灌溉系统等领域，因此其市场需求与我国的水资源条件、国民经济发展、城市化进程、社会主义新农村建设进程和国家的水利规划政策紧密相关。
而我国人均水资源贫乏和时空分布不均的国情，以及日益加快推进的工业化、城市化和社会主义新农村建设，将为长距离管道引水、管道输水、管道配水市场提供持久稳定的增长机遇，PCCP行业将面临着持续增长的市场前景。
1、我国水资源缺乏且分布不均，决定了跨区域调配水的长期性
（1）水资源的匮乏，是世界面临的难题；水是一种普通的物质，但在维持地球上人类和其他生物生存的过程中，却又弥足珍贵，是生命的源泉。
从整个水圈看，地表水中的海水约占整个水圈的97.5%，而真正能够被人类直接利用的淡水资源只占0.00768%，数量极为有限。
我国水资源总量位居世界第六，但人均占有量居于居世界第110位，接近中度缺水水平。
2009年，我国水资源总量为2.8万亿立方米，其中地下水0.83万亿立方米，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量0.73万亿立方米，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿立方米。
从人均水资源占有量看，我国人均水资源占有量仅为2,220立方米，约为世界人均的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第110位。
按照国际公认的标准，人均水资源低于3,000立方米为轻度缺水；人均水资源低于2000立方米为中度缺水；人均水资源低于1,000立方米为重度缺水；人均水资源低于500立方米为极度缺水。
我国目前有16个省（区、市）人均水资源量（不包括过境水）低于1,000立方米（重度缺水），有6个省、区（宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏）人均水资源量低于500立方米（极度缺水）。
（2）水资源在地区分布不均，进一步加剧了水紧张状态；按流域划分，我国水资源共可分为10个主要流域，分别是松花江、辽河、海河、淮河、黄河、长江、东南诸河、珠江、西南诸河、西北诸河流域。
根据2004至2008年我国各流域水资源分布表，我国水资源主要分布在长江流域、西南诸河、珠江流域、东南诸河和西北诸河流域，2008年上述五大流域的水资源总量之和占我国水资源总量的88%，其中长江流域水资源总量最大，占我国水资源总量的34.48%。
从国土面积与水资源比例看，长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国水资源总量的19%。
从人口与水资源比例看，全国82%的人口仅占据47%的水资源。
全国共有16个省（区、市）人均水资源量（不含过境水）低于国际标准所划定的重度缺水线，有6个省、区处于极度缺水状态。
从矿产资源与水资源比例看，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。
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%，而水资源仅占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%。
综上分析，根据中国水资源禀赋条件判断，区域结构性缺水现象将长期存在，以解决生产生活用水为目的的跨区域、跨流域调配水工程将普遍而持续的开展，进而在宏观上为PCCP管材市场提供了持续成长空间。
（资料来源：
中国经济信息杂志2007年第8期，《我国水资源面临的形势与挑战》）。
2、我国城市化、工业化快速发展，决定了加速输配水管网建设的必要性
改革开放以来，中国经济保持了长达三十多年的高速增长，进入新世纪以来，GDP年均增速高达9.9%。
在宏观经济持续增长的环境下，我国城市化进程正逐年加速推进，目前正处于高速发展期。
根据中国社会科学院发布的《城市蓝皮书：
中国城市发展报告No.3》（2009年版），截至2009年末，我国城镇化率达到46.6%，拥有6.2亿城镇人口，形成建制城市655座，其中百万人口以上特大城市118座，超大城市39座，中国已进入城市化中期发展阶段。
据预测，我国城市化率到2015年达到52%左右，到2030年达到65%左右，从我国的城镇化规模来看，不论是年净增量还是城镇人口总量，都已长期处于世界第一，不足之处在于城镇化质量的提高较为缓慢，城镇化的速度与质量严重不协调。
再看城市的GDP、工业产值和利税占全国的75%～80%，城市在经济社会发展中占有极为重要的地位。
预计2020年，我国城市化发展水平将达到58%左右；到2050年随着我国达到中等发达国家水平，城市化率将达到70%~80%。
这意味着，从2000年到2050年的50年时间内，全国城市化增长率要以每年0.78%－0.98%的速度增长。
同期，中国将有7.2-8.8亿人口从农村转入城市，每年达1,000多万人。
在当前的城市化进程中，城市密集区的战略引擎作用将进一步凸显。
目前，国家正在抓紧制定成渝经济区、江苏沿海地区、辽宁沿海经济带和促进中部崛起等一系列区域发展规划，加快报批和实施《京津冀都市圈区域规划》及《长江三角洲地区区域规划》，以充分发挥大城市以及以大城市为核心的城市群在突破行政区划界限、优化资源配置中的重要作用。
因此，以大城市和以大城市为核心的城市群在中国未来发展和城市化进程中将承担重要的龙头辐射作用。
从国内用水现状看，2001年到2008年，国内城镇化率从38%提高到45.7%，
同期城市用水人口从25,833万人增加到34,800万人，年复合增长率为5.09%。
2008年，我国用水总量为5,910亿立方米，较2003年增加了590亿立方米，年均增长接近120亿立方米，年均增速为2.13%。
2007年，我国城镇生活用水量为457亿立方米，若按照2050年我国人口峰值达16亿，城市化率达6
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