JPCCP管道在水利工程上的應用

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濟的快速發展，大口徑的輸排水地下管道工程應用越來越多，而頂管施工是繼盾構施工之后發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，其中預應力鋼筒混凝土管是一種復合管材，具有高密度、高強度、高抗滲性的技術特征[2]，其制造和安裝技術發展很快，且均已成熟，已全面應用到我國長距離輸水工程中[3]。本文結合淮河流域重點平原洼地近期治理工程中的海陵區境內工程，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境內兩座涵閘工程，即大寨河涵閘、后塘河涵閘，為當地主要排澇通道。管道需穿越328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徑為φ3000mm，長度為63m，后塘河涵閘頂管內徑為φ2000mm，長度75m。管道覆土深度為5m～6m。地質情況為：頂部為道路路基層，埋深2m，上部為輕粉質壤土，深度為3m～5m，底部為粉質粘土。道路等級為一級公路，頂管持力池層為粉質粘土層，允許承載力為180kPa～185kPa，力學性能較好。

2 幾種頂管管材優缺點

目前，國內常用的給排水管道敷設非開挖技術有盾構法、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管道的敷設適用盾構法，主要是預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、鋼管的敷設適用頂管法；中小口徑（管徑小于1.2m）PE管、鋼管的敷設適用定向鉆拖拉法。本工程排水管徑為2.0m、3.0m，應采用頂管施工方法。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 頂管方案技術比較分析

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

3.1 方案一：頂套管內穿鋼管

穿328 國道時，為保證上部道路安全，采用的施工工藝為內穿鋼管于頂管內，即鋼筋混凝土Ⅲ級管頂進結束后將鋼管內穿于原鋼筋混凝土管道內，內外管間為施工方便，需預留操作空間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，焊接質量容易受外部條件影響，保證施工質量的前提下，工期勢必會相應延長，且鋼管施工壽命低于JPCCP管材。

表1 管材優缺點對比表

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應力鋼絲置于鋼筒內，外部輔以水泥砂漿作為保護層，在鋼筒內焊制鋼制承插口，承插口設有凹槽和膠圈，組成柔性接頭，是一種集鋼板、混凝土、高強預應力鋼絲和水泥砂漿所有優點于一身的復合材料。其中高強預應力鋼絲由于其強度高，管內水壓和外部以及部分頂管的軸向頂力均能承擔，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，槽口中設置止水橡膠條，避免接口處漏水。

圖1 管節結構效果圖

圖2 管節接口大樣圖

管節結構效果見圖1，管節接口大樣見圖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）內穿鋼管（DN3000）方案總長63 m；（2）頂套管（DN2800頂進用混凝土管）內穿鋼管（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，具有很好的經濟優勢，可以作為經濟優選方案。

4 結論

綜合現有的頂管設計規范和規程（《給水排水工程頂管技術規程》、《給排水管道施工及驗收規范》），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變薄，同時對頂管兩側管井提出更高要求，不利于施工；若采用直頂管方案，既能避免上述方案的不足，又能提高施工質量和安全，對鄰近交叉建筑物影響范圍小，更能開展后續工作。

通過對幾種頂管管材各個方面的比選可以看出，直頂JPCCP 管方案優于傳統的套管方案。結合國內外已實施的頂管工程實際運行情況，直頂管式由于能規避地上建筑物及地下管線設施，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，進一步優化頂管工程設計方案。