JPCCP管道在水利工程上的應(yīng)用

王 芃

（泰州市水利局海陵分局，江蘇 泰州 225300）

隨著社會的日益進步和經(jīng)濟的快速發(fā)展，大口徑的輸排水地下管道工程應(yīng)用越來越多，而頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后發(fā)展起來的一種新型地下管道施工方案，它能夠穿越道路、鐵路、河湖、地面建筑物、地下構(gòu)筑物以及各種地下管線且不需要對面層進行開挖[1]。按頂管材料分，可分為鋼管頂管、混凝土頂管、鋼筒混凝土管等，其中預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管是一種復(fù)合管材，具有高密度、高強度、高抗?jié)B性的技術(shù)特征[2]，其制造和安裝技術(shù)發(fā)展很快，且均已成熟，已全面應(yīng)用到我國長距離輸水工程中[3]。本文結(jié)合淮河流域重點平原洼地近期治理工程中的海陵區(qū)境內(nèi)工程，對較大直徑頂管管道穿越328國道方式進行比較分析。

1 概況

江蘇省淮河流域重點平原洼地近期治理工程涉及海陵區(qū)境內(nèi)兩座涵閘工程，即大寨河涵閘、后塘河涵閘，為當(dāng)?shù)刂饕艥惩ǖ馈９艿佬璐┰?28國道，為減少對道路交通的影響，擬采用頂管的施工方式。其中大寨河涵閘頂管內(nèi)徑為φ3000mm，長度為63m，后塘河涵閘頂管內(nèi)徑為φ2000mm，長度75m。管道覆土深度為5m～6m。地質(zhì)情況為：頂部為道路路基層，埋深2m，上部為輕粉質(zhì)壤土，深度為3m～5m，底部為粉質(zhì)粘土。道路等級為一級公路，頂管持力池層為粉質(zhì)粘土層，允許承載力為180kPa～185kPa，力學(xué)性能較好。

2 幾種頂管管材優(yōu)缺點

目前，國內(nèi)常用的給排水管道敷設(shè)非開挖技術(shù)有盾構(gòu)法、頂管法、定向鉆拖拉法、隧道施工法等。一般來說，頂管直徑大于3.5m管道的敷設(shè)適用盾構(gòu)法，主要是預(yù)制鋼筋混凝土管管片拼裝而成的管道；中大口徑（管徑在0.6m～3.5m）鋼筋混凝土管、PCCP、鋼管的敷設(shè)適用頂管法；中小口徑（管徑小于1.2m）PE管、鋼管的敷設(shè)適用定向鉆拖拉法。本工程排水管徑為2.0m、3.0m，應(yīng)采用頂管施工方法。適用于大直徑頂管的管材有鋼管、鋼筋砼管和JPCCP 管，從頂管管材、施工難易、施工工期、工程投資等4 個方面進行比較分析，選擇合適的施工方法，見表1。

3 頂管方案技術(shù)比較分析

根據(jù)公路部門要求，穿越高等級公路的管道，為保證道路安全，需采用套管方式。本著技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理的原則，對本工程頂管內(nèi)穿鋼管和直頂JPCCP方案進行比選。

3.1 方案一：頂套管內(nèi)穿鋼管

穿328 國道時，為保證上部道路安全，采用的施工工藝為內(nèi)穿鋼管于頂管內(nèi)，即鋼筋混凝土Ⅲ級管頂進結(jié)束后將鋼管內(nèi)穿于原鋼筋混凝土管道內(nèi)，內(nèi)外管間為施工方便，需預(yù)留操作空間0.5m。為解決鋼管防腐問題，需將鋼管外至管頂0.5m 范圍內(nèi)圍包裹C15 自密實混凝土。由于鋼管一體性較強，即接頭密封強，需要對接頭處進行焊接，焊接質(zhì)量容易受外部條件影響，保證施工質(zhì)量的前提下，工期勢必會相應(yīng)延長，且鋼管施工壽命低于JPCCP管材。

表1 管材優(yōu)缺點對比表

3.2 方案二：直頂JPCCP管道方案

直頂JPCCP 管道方案具體為：將高強度混凝土管芯纏繞預(yù)應(yīng)力鋼絲置于鋼筒內(nèi)，外部輔以水泥砂漿作為保護層，在鋼筒內(nèi)焊制鋼制承插口，承插口設(shè)有凹槽和膠圈，組成柔性接頭，是一種集鋼板、混凝土、高強預(yù)應(yīng)力鋼絲和水泥砂漿所有優(yōu)點于一身的復(fù)合材料。其中高強預(yù)應(yīng)力鋼絲由于其強度高，管內(nèi)水壓和外部以及部分頂管的軸向頂力均能承擔(dān)，而水泥砂漿和混凝土能使鋼管具有較好的防滲抗裂、耐磨防腐的性能。

JPCCP 制造工藝具體如下：前期制作混凝土管芯，按設(shè)計要求在外圍纏繞高強鋼絲，并制作鋼筋骨架，最后外層澆筑一層混凝土進行封實。相鄰管道間采用承插的柔性接口方式，接口拼接間距為2mm，槽口中設(shè)置止水橡膠條，避免接口處漏水。

圖1 管節(jié)結(jié)構(gòu)效果圖

圖2 管節(jié)接口大樣圖

管節(jié)結(jié)構(gòu)效果見圖1，管節(jié)接口大樣見圖2。

3.3 方案比選

本工程穿越公路方案為：（1）頂套管（DN3800頂進用混凝土Ⅲ級排水管）內(nèi)穿鋼管（DN3000）方案總長63 m；（2）頂套管（DN2800頂進用混凝土管）內(nèi)穿鋼管（DN2000）方案，總長75 m。（3）直頂PCCP（DN3000直頂PCCP）63 m及直頂PCCP（DN2000 直頂PCCP）75 m 方案，主要包括管材采購、管道頂進、內(nèi)穿管道安裝等項目。工作井、接收井開挖和支護在頂管工程各方案投資相差不大，且所占比重較小，本次不做比較。三種方案的費用單價比較見表2。

表2 頂管管材方案費用單價對比表

由表2可知，直頂PCCP管方案工程費用，遠低于套管方案，具有很好的經(jīng)濟優(yōu)勢，可以作為經(jīng)濟優(yōu)選方案。

4 結(jié)論

綜合現(xiàn)有的頂管設(shè)計規(guī)范和規(guī)程（《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》、《給排水管道施工及驗收規(guī)范》），頂管施工管頂覆蓋層深度至少大于1.5倍頂管外徑，才能保證施工安全。頂管穿越道路更需要格外慎重，道路的下沉乃至塌陷造成的危險不可估量，更需要進行頂管方案的比較和優(yōu)選。

若采用頂套管方案，套管的存在使得管徑較大，上部覆蓋層深度相應(yīng)變薄，同時對頂管兩側(cè)管井提出更高要求，不利于施工；若采用直頂管方案，既能避免上述方案的不足，又能提高施工質(zhì)量和安全，對鄰近交叉建筑物影響范圍小，更能開展后續(xù)工作。

通過對幾種頂管管材各個方面的比選可以看出，直頂JPCCP 管方案優(yōu)于傳統(tǒng)的套管方案。結(jié)合國內(nèi)外已實施的頂管工程實際運行情況，直頂管式由于能規(guī)避地上建筑物及地下管線設(shè)施，施工靈活性和可操作性大大加強。故本工程采用直頂管方案，同時也能為同類型的水利工程提供參考，進一步優(yōu)化頂管工程設(shè)計方案。