JPCCP管节拼接施工技术

张 海 锋

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)



JPCCP管节拼接施工技术

张 海 锋

(上海市基础工程集团有限公司，上海 200433)

以黄浦江上游闵奉原水支线工程为例，针对JPCCP自身管材高精度的特点，详细阐述了JPCCP管节拼接多阶段施工技术，突出强调了JPCCP管节拼接不同于一般顶管施工的关键性措施，以期实现JPCCP管节高精度拼接的技术目的，为JPCCP顶管的顺利实施提供有利保障。

JPCCP顶管，高精度，管节，承插口

0 引言

近年来国内逐步开展了预应力钢筒混凝土管顶管(简称JPCCP)的设计和施工研究，并出现少量工程实例，但顶进距离都极短，国内单次顶进距离超200 m的JPCCP顶管甚少，单次顶进距离超800 m的无先例，因此很有必要开展JPCCP的施工技术研究，以拓展其施工技术空间。

JPCCP管作为新型管材，其管节自身具有多层复合型结构和质量大、接口精度高的特点，大大增加了拼接施工技术难度。本文JPCCP管节拼接施工技术的研究就是针对JPCCP管接口允许偏差极小的条件下，从拼接准备、拼接操作和拼接完成质量检验三个阶段，对管节尺寸配对技术、管节姿态动态调整技术以及管节单口打压三项核心关键技术进行研究，把控施工质量，实现背景工程JPCCP管节的顺利拼接。

1 背景工程概况

黄浦江上游闵奉原水支线工程是黄浦江上游水源地连通管工程的支线工程，位于上海市奉贤区，创新实施了上海地区首次应用的新型钢筋预应力钢筒混凝土管材顶管技术，分别在JN14～JN13(顶进距离830 m)和JN14～JN15(顶进距离273 m)两段区间段采用了外径3 600 mm、单节长度3 m的JPCCP管节用于顶管施工，按照设计要求，单口水压试验压力为1.8 MPa，试验压力为0.9 MPa，运行压力达到0.6 MPa。

2 JPCCP顶管特点

JPCCP是一种预应力钢筋混凝土与非预应力钢筋混凝土复合而成的新型管材，其中预应力部分主要负责承担内水压力和外部荷载，非预应力部分主要负责承担轴向顶力和预应力钢丝的防腐。

JPCCP管接口采用前后管承插的柔性接口方式，管节接口依靠2 mm精度的拼接间隙，将止水橡胶条压缩充盈在槽口中，保证接口不漏水。

管节结构效果图见图1。

JPCCP顶管管节间止水橡胶圈密封性能良好是保证水压试验通过，整条JPCCP管区段合格的必要条件。因此在管节拼接过程中如何保证止水橡胶圈性能不会受到损害，直接对JPCCP管节具体施工操作带来了影响，见图2。

JPCCP管的接口允许偏差在±2 mm以内，稍有不慎就将会极大的威胁到密封橡胶圈的安全，强行承插易出现止水橡胶条被剪切失效或钢套环变形的情况，导致管节接口失效需要重新拼接的情况。

判定接口拼接是否失效需进行单口打压，打压达到1.8 MPa，是实际运行压力的3倍，且稳压3 min，对于橡胶圈密封性又是极大的考验。故在JPCCP顶管施工过程中，拼管阶段为关键阶段，关系着管节自身性能的发挥，管节拼接时间也关系着整体顶管的施工工期。

3 背景工程JPCCP顶管拼接关键技术

3.1 管节尺寸量测配对技术

管节尺寸量测配对技术主要是针对管节进入施工现场后进行管节各个部位尺寸的量测检验。单根管节的承插口是最为关键的检验对象，插口的检验能够保证与前一根管节的承口有效配对，而承口的检验同样能够保证与后一个管节的插口进行配对拼接。每根管节经过检验都在允许偏差范围内方可进入下一工序，增加有效拼接的几率，对于后续的施工至关重要。现场管节的尺寸偏差检验包括承插口的外观情况、承口局部圆度、插口局部圆度以及外壁局部圆度。

3.2 管节姿态动态调整技术

3.2.1 动态调整拼接原理

JPCCP管节拼接是整个顶管工程的关键，直接关系着整个管道密封性能是否良好，而管节姿态动态调整技术是这关键技术中的关键。尺寸量测配对技术是能顺利拼接的前提，顺利拼接的关键则是动态调整。

钢管顶管管节拼接通常是利用气保焊进行管与管接口的焊接，满足焊接要求即完成了管节拼接。混凝土管则是直接利用后座千斤顶顶进拼接，一般混凝土管道都用于无压管道，对管道的密封性能要求低，只需管口顶接即可。而JPCCP管道需承受一定压力，故管节接口应有较强的密封性能，管接口是其薄弱环节。JPCCP接口的高精度拼接标准，给现场施工带来了极大的挑战。若管节拼接出现偏差，则必导致接口橡胶密封圈摩擦受损甚至剪短，从而导致密封功能失效。

JPCCP管节的姿态动态调整技术也可称作三维立体式姿态调整技术，在顶管主轨内安装设置副轨，利用副轨升降千斤顶来调节管节接口处的纵横向姿态，利用副轨增加了管体上下、左右两个方向的调节机制，与轴线推进方向形成三维立体式调节机制，犹如一只无形的手将“笨重”的JPCCP管进行动态的拼接。另在顶铁中安装副顶，后座千斤顶顶力过大极易间接导致密封橡胶圈因摩擦而破坏，采用副顶，即小千斤顶进行末端小顶力推进，推进速度按毫米计，同时配备人工辅助测量，机动推进，大大提高接口拼接成功率。

3.2.2 JPCCP管节拼接设备

增加副顶设备，缓慢拼接管节。4座小千斤顶副顶设备放置于C型顶铁内，通过调节4只小千斤顶的行程来调整管节的水平姿态。在主轨下方设两个副轨，各由4个千斤顶油缸组成，利用副轨控制JPCCP管节拼接时管节的升降，从而动态的调整前后管的姿态位置，使得前后管能处于较好的对准状况，消除前后管接口间隙偏差(见图3，图4)。

3.2.3 拼接操作及数值标准

1)拼管间隙控制。

管节落在轨道的位置其插口距离前一管节承口为40 cm处，用主顶下部的两个油缸顶进,当距离为20 cm时停止顶进。左右间距控制在0.5 cm之内。利用副轨前面两个油缸上抬，调整上下部水平间距，控制在1 cm之内。

2)油缸压力控制。

拼接过程中由副顶推进管节进行拼接，油压大小变化间接地反映出推进过程中管节承插状况的变化。油压宜控制在4 MPa左右，如油压超过5 MPa，则很有可能两管轴线有偏差。接着顶进，至最终水平间距5.5 cm时，油压会快速升高，达到7 MPa～8 MPa，则可以停止副顶顶进，承插口基本顶进到位。

3.3 管节单口打压技术

管节拼接完成后立即进行单口打压试验，验证拼接接口质量，检测合格后方允许进入后续顶进环节，按照设计要求，管节拼接完成后，单口打压试验压力为1.8 MPa。

安装打压设备试压，打压孔有水流出，而管节接口连接部位无水流出，表明在小压力情况下接口拼接良好，若其他部位有水流出，则认为拼接失败，橡胶圈在拼接过程中已经破坏，密封失效。

完全松开打压孔螺丝，继续打压，让管道内水和空气尽量排尽，当另一个打压孔有流畅的水柱流出，判定双橡胶圈内间隙已经排尽空气，然后拧紧螺丝，开始正式打压。

正式打压阶段。首先打压到1 MPa，看是否指针下落，若很平稳，则继续打到1.8 MPa，稳定3 min。若指针有下落，则需要看管节接口处和打压孔是否有水流出，前者若有则判定拼接失败，准备拔管重拼，后者若有，则打压孔更换密封垫片，重新打压直至指针于1.8 MPa，稳定3 min。

4 结语

本文针对闵奉支线C2标工程实际，所研发的JPCCP顶管拼接施工技术很好的解决了JPCCP管顶进过程中高精度管节接口拼接的技术难题，顺利完成了超长距离JPCCP管顶管的施工任务，填补了该种新型管材在上海等软土地区成功应用的空白。基于JPCCP管节拼接施工技术的开发研究，使得JPCCP顶管工程在实际施工过程中得到经济效益最大化，为该套技术的推广与发展提供了有利保障。

[1] 杨继林.PCCP顶管施工技术及质量控制[J].建设监理,2013(6):83-84.

[2] 关志刚，申成斌.长距离JPCCP顶管技术在工程中的应用与研究[J].山西水利科技,2016(4):24-29.

[3] 翟之阳，彭春强，周质炎，等.超大直径装配式顶管结构设计研究[J].城市道桥与防洪,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

张海锋(1981- )，男，工程师

TU761

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