JPCCP管節拼接施工技術

張 海 鋒

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

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JPCCP管節拼接施工技術

張 海 鋒

(上海市基礎工程集團有限公司，上海 200433)

以黃浦江上游閔奉原水支線工程為例，針對JPCCP自身管材高精度的特點，詳細闡述了JPCCP管節拼接多階段施工技術，突出強調了JPCCP管節拼接不同于一般頂管施工的關鍵性措施，以期實現JPCCP管節高精度拼接的技術目的，為JPCCP頂管的順利實施提供有利保障。

JPCCP頂管，高精度，管節，承插口

0 引言

近年來國內逐步開展了預應力鋼筒混凝土管頂管(簡稱JPCCP)的設計和施工研究，并出現少量工程實例，但頂進距離都極短，國內單次頂進距離超200 m的JPCCP頂管甚少，單次頂進距離超800 m的無先例，因此很有必要開展JPCCP的施工技術研究，以拓展其施工技術空間。

JPCCP管作為新型管材，其管節自身具有多層復合型結構和質量大、接口精度高的特點，大大增加了拼接施工技術難度。本文JPCCP管節拼接施工技術的研究就是針對JPCCP管接口允許偏差極小的條件下，從拼接準備、拼接操作和拼接完成質量檢驗三個階段，對管節尺寸配對技術、管節姿態動態調整技術以及管節單口打壓三項核心關鍵技術進行研究，把控施工質量，實現背景工程JPCCP管節的順利拼接。

1 背景工程概況

黃浦江上游閔奉原水支線工程是黃浦江上游水源地連通管工程的支線工程，位于上海市奉賢區，創新實施了上海地區首次應用的新型鋼筋預應力鋼筒混凝土管材頂管技術，分別在JN14～JN13(頂進距離830 m)和JN14～JN15(頂進距離273 m)兩段區間段采用了外徑3 600 mm、單節長度3 m的JPCCP管節用于頂管施工，按照設計要求，單口水壓試驗壓力為1.8 MPa，試驗壓力為0.9 MPa，運行壓力達到0.6 MPa。

2 JPCCP頂管特點

JPCCP是一種預應力鋼筋混凝土與非預應力鋼筋混凝土復合而成的新型管材，其中預應力部分主要負責承擔內水壓力和外部荷載，非預應力部分主要負責承擔軸向頂力和預應力鋼絲的防腐。

JPCCP管接口采用前后管承插的柔性接口方式，管節接口依靠2 mm精度的拼接間隙，將止水橡膠條壓縮充盈在槽口中，保證接口不漏水。

管節結構效果圖見圖1。

JPCCP頂管管節間止水橡膠圈密封性能良好是保證水壓試驗通過，整條JPCCP管區段合格的必要條件。因此在管節拼接過程中如何保證止水橡膠圈性能不會受到損害，直接對JPCCP管節具體施工操作帶來了影響，見圖2。

JPCCP管的接口允許偏差在±2 mm以內，稍有不慎就將會極大的威脅到密封橡膠圈的安全，強行承插易出現止水橡膠條被剪切失效或鋼套環變形的情況，導致管節接口失效需要重新拼接的情況。

判定接口拼接是否失效需進行單口打壓，打壓達到1.8 MPa，是實際運行壓力的3倍，且穩壓3 min，對于橡膠圈密封性又是極大的考驗。故在JPCCP頂管施工過程中，拼管階段為關鍵階段，關系著管節自身性能的發揮，管節拼接時間也關系著整體頂管的施工工期。

3 背景工程JPCCP頂管拼接關鍵技術

3.1 管節尺寸量測配對技術

管節尺寸量測配對技術主要是針對管節進入施工現場后進行管節各個部位尺寸的量測檢驗。單根管節的承插口是最為關鍵的檢驗對象，插口的檢驗能夠保證與前一根管節的承口有效配對，而承口的檢驗同樣能夠保證與后一個管節的插口進行配對拼接。每根管節經過檢驗都在允許偏差范圍內方可進入下一工序，增加有效拼接的幾率，對于后續的施工至關重要。現場管節的尺寸偏差檢驗包括承插口的外觀情況、承口局部圓度、插口局部圓度以及外壁局部圓度。

3.2 管節姿態動態調整技術

3.2.1 動態調整拼接原理

JPCCP管節拼接是整個頂管工程的關鍵，直接關系著整個管道密封性能是否良好，而管節姿態動態調整技術是這關鍵技術中的關鍵。尺寸量測配對技術是能順利拼接的前提，順利拼接的關鍵則是動態調整。

鋼管頂管管節拼接通常是利用氣保焊進行管與管接口的焊接，滿足焊接要求即完成了管節拼接。混凝土管則是直接利用后座千斤頂頂進拼接，一般混凝土管道都用于無壓管道，對管道的密封性能要求低，只需管口頂接即可。而JPCCP管道需承受一定壓力，故管節接口應有較強的密封性能，管接口是其薄弱環節。JPCCP接口的高精度拼接標準，給現場施工帶來了極大的挑戰。若管節拼接出現偏差，則必導致接口橡膠密封圈摩擦受損甚至剪短，從而導致密封功能失效。

JPCCP管節的姿態動態調整技術也可稱作三維立體式姿態調整技術，在頂管主軌內安裝設置副軌，利用副軌升降千斤頂來調節管節接口處的縱橫向姿態，利用副軌增加了管體上下、左右兩個方向的調節機制，與軸線推進方向形成三維立體式調節機制，猶如一只無形的手將“笨重”的JPCCP管進行動態的拼接。另在頂鐵中安裝副頂，后座千斤頂頂力過大極易間接導致密封橡膠圈因摩擦而破壞，采用副頂，即小千斤頂進行末端小頂力推進，推進速度按毫米計，同時配備人工輔助測量，機動推進，大大提高接口拼接成功率。

3.2.2 JPCCP管節拼接設備

增加副頂設備，緩慢拼接管節。4座小千斤頂副頂設備放置于C型頂鐵內，通過調節4只小千斤頂的行程來調整管節的水平姿態。在主軌下方設兩個副軌，各由4個千斤頂油缸組成，利用副軌控制JPCCP管節拼接時管節的升降，從而動態的調整前后管的姿態位置，使得前后管能處于較好的對準狀況，消除前后管接口間隙偏差(見圖3，圖4)。

3.2.3 拼接操作及數值標準

1)拼管間隙控制。

管節落在軌道的位置其插口距離前一管節承口為40 cm處，用主頂下部的兩個油缸頂進,當距離為20 cm時停止頂進。左右間距控制在0.5 cm之內。利用副軌前面兩個油缸上抬，調整上下部水平間距，控制在1 cm之內。

2)油缸壓力控制。

拼接過程中由副頂推進管節進行拼接，油壓大小變化間接地反映出推進過程中管節承插狀況的變化。油壓宜控制在4 MPa左右，如油壓超過5 MPa，則很有可能兩管軸線有偏差。接著頂進，至最終水平間距5.5 cm時，油壓會快速升高，達到7 MPa～8 MPa，則可以停止副頂頂進，承插口基本頂進到位。

3.3 管節單口打壓技術

管節拼接完成后立即進行單口打壓試驗，驗證拼接接口質量，檢測合格后方允許進入后續頂進環節，按照設計要求，管節拼接完成后，單口打壓試驗壓力為1.8 MPa。

安裝打壓設備試壓，打壓孔有水流出，而管節接口連接部位無水流出，表明在小壓力情況下接口拼接良好，若其他部位有水流出，則認為拼接失敗，橡膠圈在拼接過程中已經破壞，密封失效。

完全松開打壓孔螺絲，繼續打壓，讓管道內水和空氣盡量排盡，當另一個打壓孔有流暢的水柱流出，判定雙橡膠圈內間隙已經排盡空氣，然后擰緊螺絲，開始正式打壓。

正式打壓階段。首先打壓到1 MPa，看是否指針下落，若很平穩，則繼續打到1.8 MPa，穩定3 min。若指針有下落，則需要看管節接口處和打壓孔是否有水流出，前者若有則判定拼接失敗，準備拔管重拼，后者若有，則打壓孔更換密封墊片，重新打壓直至指針于1.8 MPa，穩定3 min。

4 結語

本文針對閔奉支線C2標工程實際，所研發的JPCCP頂管拼接施工技術很好的解決了JPCCP管頂進過程中高精度管節接口拼接的技術難題，順利完成了超長距離JPCCP管頂管的施工任務，填補了該種新型管材在上海等軟土地區成功應用的空白。基于JPCCP管節拼接施工技術的開發研究，使得JPCCP頂管工程在實際施工過程中得到經濟效益最大化，為該套技術的推廣與發展提供了有利保障。

[1] 楊繼林.PCCP頂管施工技術及質量控制[J].建設監理,2013(6):83-84.

[2] 關志剛，申成斌.長距離JPCCP頂管技術在工程中的應用與研究[J].山西水利科技,2016(4):24-29.

[3] 翟之陽，彭春強，周質炎，等.超大直徑裝配式頂管結構設計研究[J].城市道橋與防洪,2015，8(8):210-212.

Splicing construction technologies of JPCCP jacking pipe

Zhang Haifeng

(ShanghaiFoundationEngineeringGroupCo.,Ltd,Shanghai200433,China)

Taking Min-Feng original water branch line engineering of Huangpu river as an example, in light of JPCCP pipe height accuracy features, the thesis specifically describes splicing construction technologies of JPCCP pipe, and emphasizes critical splicing measures of JPCCP pipe comparing to other pipes, with a view to realize the goal of JPCCP pipe high accuracy splicing technology and to provide some guarantee for JPCCP jacking pipe implementation smooth as well.

JPCCP jacking pipe, high accuracy, pipe joint, birdmouth

1009-6825(2017)18-0075-02

2017-04-17

張海鋒(1981- )，男，工程師

TU761

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