J—PCCP 壓力管道泥水平衡機械頂管接口拼接控制研究

張寶華

摘要：J-PCCP管節因其結構中軸向承壓面較小；直接影響管節傳力面允許最大頂力。提高拼裝精度；保證拼裝質量；合理設 置傳力墊板；有助于管道頂進時的端口保持；故有必要對其管節拼裝技術進行研究。

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0165-01

前言

隨著城市的快速發展和城市規模的不斷擴大，水資源的調用越

來越多，開槽施工的PCCP（Prestressed Concrete Cylinder Pipe 預應力鋼筒混凝土管）管道以其造價低、輸水量大的優勢，被越來 越多的應用于水資源引流、調用工程中。

為解決不開槽施工而開發的 J-PCCP（Jack Prestressed

Concrete Cylinder Pipe 頂管用預應力鋼筒混凝土管），因其接口

特殊且是多層復合結構，在頂管施工的管節拼接過程中，直接影響

管材最大許用頂力，不合格的管節拼裝常常導致管口頂裂，甚至嚴

重影響管段的使用功能，造成較大經濟損失。

管節各部位尺寸 1 工程概況

幸福河綜合治理及生態景觀提升工程，引水管線上游連接漕運 明渠尚苑路暗涵出口，接入幸福河排洪箱涵，以解決幸福河截污后 清水補給問題。管道埋深 8-10 米，地下水位 12 米，采用 D1800 的 J-PCCP管道，單節管長3米，井段最大頂進長度310 米。J-PCCP 管 節與鋼承F口鋼筋混凝土管節相比，其允許最大頂力僅為后者的56%，

在其他減阻措施實施前保證傳力面尺寸，均勻有效傳遞頂進壓力是 其他減阻措施實施的前提保障。

傳力面允許最大頂力對比

2 管道拼接技術

2.1安裝前準備

2.1.1 為避免管間傳力應力集中，需對進場管材進行檢測，重

點檢測管材橢圓度、管口傾斜度和墊板尺寸，并逐根檢查承插口和 管材有無損壞，出現損壞需修復合格后方可使用。

2.1.2 要保證頂鐵與管材間傳力均勻，使用專用的環形 頂鐵，需對頂鐵進行檢查，剔除翹曲的不合格頂鐵；檢查頂 鐵的承壓能力，確保頂進施工時不產生較大的變形。

2.1.3 因為軌道作為工作井內管道接口拼接的作業面，軌道的 承載能力、剛度與鋪設精度直接影響拼接質量。軌道應采用鋼軌或 優質型鋼制作，鋪設前要檢查基礎承載力與混凝土強度，校核管道 軸線；鋪設軌道時對軌道間距、高程進行精密測量，確保軌道與管 道軸線平行。

2.1.4 橡膠圈應逐個檢查是否有裂縫、破損、氣泡等現 象，并應保存在陰涼場所，遠離燃油、汽油和其他易損壞橡 膠的物料。

2.1.5 應檢查墊板抗壓性能，壓縮模量不應大于140MPa，厚度為 15mm。墊板在頂進時，作為傳力的中間介質，要發生一定塑性變 形而同時又不會變硬，以補償管端的不平整度；同時木墊板彈性不 需要很大，千斤頂卸載時的回彈導致推頂的損失要小；管道頂進結 束后墊板應具有一定的防滲性能。

2.2拼接安裝技術

2.2.1 橡膠圈安裝

安裝橡膠圈時因井下空間受限，宜采取在井上安裝，特殊情況 可井下安裝。橡膠圈安裝前，先將承插口清理干凈，用潤滑脂對承 插口槽面予以充分潤滑，對飛邊、毛刺予以處理，以防劃破橡膠圈 引起接頭滲漏。

橡膠圈放入插口槽前，應用潤滑脂充分涂刷，并將其繃在插口 槽內。膠圈必須拉伸均勻不得有扭曲翻轉現象，以保證密封良好。

2.2.2 墊板安裝

墊板的安裝位置與直接影響頂力傳壓，根據管端傳壓區域加工

與安裝墊板以滿足管材最大許用頂力的需要。根據計算分析安裝時 以管節外保護層為外界，以承口鋼承板為內界設置墊板安裝位置， 可有效防止頂進中保護層頂裂與剝落。

墊板的安裝時需讓開觸變泥漿孔的位置，以免影響注漿減阻施

工。

2.2.3 管節吊運下井

管節吊運應采用橫擔吊運，保證垂直起吊，水平運輸，垂直下

井。吊運過程中密切關注鋼絲繩與吊裝扣件的情況，并調整好管道 與主軌之間的位置關系。坐軌前度要慢，以免與軌道產生碰撞，管 道完全坐落在軌道后，用清潔的干布擦拭前管承口工作面，在無明 顯污漬后在工作面上涂抹一層植物性潤滑脂。

2.2.4 管道拼接與頂進

管道拼接應分步進行，分別在端口相距 170mm、100mm、70mm、

15mm 時均應暫停油缸 30s。相距 170mm 時暫停油缸，檢查前后管節 間隙偏差，確保管端平行；相距 100mm、70mm 時暫停油缸，分別使 兩道密封橡膠圈產生的不均勻扭轉內力釋放，促使橡膠圈姿態歸位；

相距15mm 或油缸壓力表出現壓力時，停止推進。 2.2.5 接口試壓

后管推進到位，應對管道接口進行水壓檢驗，確保膠圈密封合 格。先將插口環試壓孔上的螺栓缷下，并清理試壓孔周邊的灰及異

物。將手動試壓泵上的試壓接頭擰入管道試壓孔，注意檢查密封墊 是否安放和完好。

手動加壓，使試壓泵上的壓力表逐步升高到規定壓力恒壓3min， 無壓力明顯下降及無管接口出現滲漏水為合格。如在加壓過程中發現壓力表明顯下降，則首先檢查試壓泵與管 道試壓孔的密封以及試壓泵的完好情況，發現問題及時排除后重新 加壓。

如在加壓過程中發現管道承插口有滲水或加壓壓力表上不去，則表 明管道的接口密封失效，需將管道拔出后重新對接。

重新對接前，應更換已使用過的膠圈，用兩根新的膠圈進行對 接，對接完畢應再次進行密封試驗，直至符合要求為止。

接口密封試驗合格后，拆除試壓泵，安裝泥漿管路，開始頂進 施工。

3 效果驗證

本工程研究的管道拼接技術與管節涂蠟減阻技術、觸變泥漿套

減阻技術、中繼間接力技術相結合，順利的完成的背景工程中最長 310m 管段在砂層大曲率半徑的泥水平衡頂進。該工程 3245m 的 J-PCCP中水管道已全部施工完畢并順利通過了竣工驗收，施工中單 口打壓試驗一次驗收通過合格率 98%，管道拼接技術為頂進施工提 供了可靠的端面許用頂力保證。

參考文獻

[1]曹曄.泥水平衡機械頂管穿越富水砂層施工控制技術[J].

安徽建筑， 2014， 21（2）：79-80.