張 海 鋒

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)有限公司，上海 200433)

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JPCCP管節(jié)拼接施工技術(shù)

張 海 鋒

(上海市基礎(chǔ)工程集團(tuán)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(duì)JPCCP自身管材高精度的特點(diǎn)，詳細(xì)闡述了JPCCP管節(jié)拼接多階段施工技術(shù)，突出強(qiáng)調(diào)了JPCCP管節(jié)拼接不同于一般頂管施工的關(guān)鍵性措施，以期實(shí)現(xiàn)JPCCP管節(jié)高精度拼接的技術(shù)目的，為JPCCP頂管的順利實(shí)施提供有利保障。

JPCCP頂管，高精度，管節(jié)，承插口

0 引言

近年來國內(nèi)逐步開展了預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管頂管(簡稱JPCCP)的設(shè)計(jì)和施工研究，并出現(xiàn)少量工程實(shí)例，但頂進(jìn)距離都極短，國內(nèi)單次頂進(jìn)距離超200 m的JPCCP頂管甚少，單次頂進(jìn)距離超800 m的無先例，因此很有必要開展JPCCP的施工技術(shù)研究，以拓展其施工技術(shù)空間。

JPCCP管作為新型管材，其管節(jié)自身具有多層復(fù)合型結(jié)構(gòu)和質(zhì)量大、接口精度高的特點(diǎn)，大大增加了拼接施工技術(shù)難度。本文JPCCP管節(jié)拼接施工技術(shù)的研究就是針對(duì)JPCCP管接口允許偏差極小的條件下，從拼接準(zhǔn)備、拼接操作和拼接完成質(zhì)量檢驗(yàn)三個(gè)階段，對(duì)管節(jié)尺寸配對(duì)技術(shù)、管節(jié)姿態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)以及管節(jié)單口打壓三項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，把控施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)背景工程JPCCP管節(jié)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(qū)，創(chuàng)新實(shí)施了上海地區(qū)首次應(yīng)用的新型鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管材頂管技術(shù)，分別在JN14～JN13(頂進(jìn)距離830 m)和JN14～JN15(頂進(jìn)距離273 m)兩段區(qū)間段采用了外徑3 600 mm、單節(jié)長度3 m的JPCCP管節(jié)用于頂管施工，按照設(shè)計(jì)要求，單口水壓試驗(yàn)壓力為1.8 MPa，試驗(yàn)壓力為0.9 MPa，運(yùn)行壓力達(dá)到0.6 MPa。

2 JPCCP頂管特點(diǎn)

JPCCP是一種預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土與非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土復(fù)合而成的新型管材，其中預(yù)應(yīng)力部分主要負(fù)責(zé)承擔(dān)內(nèi)水壓力和外部荷載，非預(yù)應(yīng)力部分主要負(fù)責(zé)承擔(dān)軸向頂力和預(yù)應(yīng)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(jié)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(jié)結(jié)構(gòu)效果圖見圖1。

JPCCP頂管管節(jié)間止水橡膠圈密封性能良好是保證水壓試驗(yàn)通過，整條JPCCP管區(qū)段合格的必要條件。因此在管節(jié)拼接過程中如何保證止水橡膠圈性能不會(huì)受到損害，直接對(duì)JPCCP管節(jié)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(nèi)，稍有不慎就將會(huì)極大的威脅到密封橡膠圈的安全，強(qiáng)行承插易出現(xiàn)止水橡膠條被剪切失效或鋼套環(huán)變形的情況，導(dǎo)致管節(jié)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(jìn)行單口打壓，打壓達(dá)到1.8 MPa，是實(shí)際運(yùn)行壓力的3倍，且穩(wěn)壓3 min，對(duì)于橡膠圈密封性又是極大的考驗(yàn)。故在JPCCP頂管施工過程中，拼管階段為關(guān)鍵階段，關(guān)系著管節(jié)自身性能的發(fā)揮，管節(jié)拼接時(shí)間也關(guān)系著整體頂管的施工工期。

3 背景工程JPCCP頂管拼接關(guān)鍵技術(shù)

3.1 管節(jié)尺寸量測配對(duì)技術(shù)

管節(jié)尺寸量測配對(duì)技術(shù)主要是針對(duì)管節(jié)進(jìn)入施工現(xiàn)場后進(jìn)行管節(jié)各個(gè)部位尺寸的量測檢驗(yàn)。單根管節(jié)的承插口是最為關(guān)鍵的檢驗(yàn)對(duì)象，插口的檢驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC與前一根管節(jié)的承口有效配對(duì)，而承口的檢驗(yàn)同樣能夠保證與后一個(gè)管節(jié)的插口進(jìn)行配對(duì)拼接。每根管節(jié)經(jīng)過檢驗(yàn)都在允許偏差范圍內(nèi)方可進(jìn)入下一工序，增加有效拼接的幾率，對(duì)于后續(xù)的施工至關(guān)重要?，F(xiàn)場管節(jié)的尺寸偏差檢驗(yàn)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(jié)姿態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)

3.2.1 動(dòng)態(tài)調(diào)整拼接原理

JPCCP管節(jié)拼接是整個(gè)頂管工程的關(guān)鍵，直接關(guān)系著整個(gè)管道密封性能是否良好，而管節(jié)姿態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)是這關(guān)鍵技術(shù)中的關(guān)鍵。尺寸量測配對(duì)技術(shù)是能順利拼接的前提，順利拼接的關(guān)鍵則是動(dòng)態(tài)調(diào)整。

鋼管頂管管節(jié)拼接通常是利用氣保焊進(jìn)行管與管接口的焊接，滿足焊接要求即完成了管節(jié)拼接?；炷凉軇t是直接利用后座千斤頂頂進(jìn)拼接，一般混凝土管道都用于無壓管道，對(duì)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(jié)接口應(yīng)有較強(qiáng)的密封性能，管接口是其薄弱環(huán)節(jié)。JPCCP接口的高精度拼接標(biāo)準(zhǔn)，給現(xiàn)場施工帶來了極大的挑戰(zhàn)。若管節(jié)拼接出現(xiàn)偏差，則必導(dǎo)致接口橡膠密封圈摩擦受損甚至剪短，從而導(dǎo)致密封功能失效。

JPCCP管節(jié)的姿態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整技術(shù)也可稱作三維立體式姿態(tài)調(diào)整技術(shù)，在頂管主軌內(nèi)安裝設(shè)置副軌，利用副軌升降千斤頂來調(diào)節(jié)管節(jié)接口處的縱橫向姿態(tài)，利用副軌增加了管體上下、左右兩個(gè)方向的調(diào)節(jié)機(jī)制，與軸線推進(jìn)方向形成三維立體式調(diào)節(jié)機(jī)制，猶如一只無形的手將“笨重”的JPCCP管進(jìn)行動(dòng)態(tài)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(dǎo)致密封橡膠圈因摩擦而破壞，采用副頂，即小千斤頂進(jìn)行末端小頂力推進(jìn)，推進(jìn)速度按毫米計(jì)，同時(shí)配備人工輔助測量，機(jī)動(dòng)推進(jìn)，大大提高接口拼接成功率。

3.2.2 JPCCP管節(jié)拼接設(shè)備

增加副頂設(shè)備，緩慢拼接管節(jié)。4座小千斤頂副頂設(shè)備放置于C型頂鐵內(nèi)，通過調(diào)節(jié)4只小千斤頂?shù)男谐虂碚{(diào)整管節(jié)的水平姿態(tài)。在主軌下方設(shè)兩個(gè)副軌，各由4個(gè)千斤頂油缸組成，利用副軌控制JPCCP管節(jié)拼接時(shí)管節(jié)的升降，從而動(dòng)態(tài)的調(diào)整前后管的姿態(tài)位置，使得前后管能處于較好的對(duì)準(zhǔn)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(shù)值標(biāo)準(zhǔn)

1)拼管間隙控制。

管節(jié)落在軌道的位置其插口距離前一管節(jié)承口為40 cm處，用主頂下部的兩個(gè)油缸頂進(jìn),當(dāng)距離為20 cm時(shí)停止頂進(jìn)。左右間距控制在0.5 cm之內(nèi)。利用副軌前面兩個(gè)油缸上抬，調(diào)整上下部水平間距，控制在1 cm之內(nèi)。

2)油缸壓力控制。

拼接過程中由副頂推進(jìn)管節(jié)進(jìn)行拼接，油壓大小變化間接地反映出推進(jìn)過程中管節(jié)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(jìn)，至最終水平間距5.5 cm時(shí)，油壓會(huì)快速升高，達(dá)到7 MPa～8 MPa，則可以停止副頂頂進(jìn)，承插口基本頂進(jìn)到位。

3.3 管節(jié)單口打壓技術(shù)

管節(jié)拼接完成后立即進(jìn)行單口打壓試驗(yàn)，驗(yàn)證拼接接口質(zhì)量，檢測合格后方允許進(jìn)入后續(xù)頂進(jìn)環(huán)節(jié)，按照設(shè)計(jì)要求，管節(jié)拼接完成后，單口打壓試驗(yàn)壓力為1.8 MPa。

安裝打壓設(shè)備試壓，打壓孔有水流出，而管節(jié)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(rèn)為拼接失敗，橡膠圈在拼接過程中已經(jīng)破壞，密封失效。

完全松開打壓孔螺絲，繼續(xù)打壓，讓管道內(nèi)水和空氣盡量排盡，當(dāng)另一個(gè)打壓孔有流暢的水柱流出，判定雙橡膠圈內(nèi)間隙已經(jīng)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(wěn)，則繼續(xù)打到1.8 MPa，穩(wěn)定3 min。若指針有下落，則需要看管節(jié)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(zhǔn)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(wěn)定3 min。

4 結(jié)語

本文針對(duì)閔奉支線C2標(biāo)工程實(shí)際，所研發(fā)的JPCCP頂管拼接施工技術(shù)很好的解決了JPCCP管頂進(jìn)過程中高精度管節(jié)接口拼接的技術(shù)難題，順利完成了超長距離JPCCP管頂管的施工任務(wù)，填補(bǔ)了該種新型管材在上海等軟土地區(qū)成功應(yīng)用的空白?；贘PCCP管節(jié)拼接施工技術(shù)的開發(fā)研究，使得JPCCP頂管工程在實(shí)際施工過程中得到經(jīng)濟(jì)效益最大化，為該套技術(shù)的推廣與發(fā)展提供了有利保障。

[1] 楊繼林.PCCP頂管施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J].建設(shè)監(jiān)理,2013(6):83-84.

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

[3] 翟之陽，彭春強(qiáng)，周質(zhì)炎，等.超大直徑裝配式頂管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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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