J—PCCP 压力管道泥水平衡机械顶管接口拼接控制研究

张宝华

摘要：J-PCCP管节因其结构中轴向承压面较小；直接影响管节传力面允许最大顶力。提高拼装精度；保证拼装质量；合理设 置传力垫板；有助于管道顶进时的端口保持；故有必要对其管节拼装技术进行研究。

中图分类号：TM921.5 文献标识码：A 文章编号：2095-3178（2018）06-0165-01

前言

随着城市的快速发展和城市规模的不断扩大，水资源的调用越

来越多，开槽施工的PCCP（Prestressed Concrete Cylinder Pipe 预应力钢筒混凝土管）管道以其造价低、输水量大的优势，被越来 越多的应用于水资源引流、调用工程中。

为解决不开槽施工而开发的 J-PCCP（Jack Prestressed

Concrete Cylinder Pipe 顶管用预应力钢筒混凝土管），因其接口

特殊且是多层复合结构，在顶管施工的管节拼接过程中，直接影响

管材最大许用顶力，不合格的管节拼装常常导致管口顶裂，甚至严

重影响管段的使用功能，造成较大经济损失。

管节各部位尺寸 1 工程概况

幸福河综合治理及生态景观提升工程，引水管线上游连接漕运 明渠尚苑路暗涵出口，接入幸福河排洪箱涵，以解决幸福河截污后 清水补给问题。管道埋深 8-10 米，地下水位 12 米，采用 D1800 的 J-PCCP管道，单节管长3米，井段最大顶进长度310 米。J-PCCP 管 节与钢承F口钢筋混凝土管节相比，其允许最大顶力仅为后者的56%，

在其他减阻措施实施前保证传力面尺寸，均匀有效传递顶进压力是 其他减阻措施实施的前提保障。

传力面允许最大顶力对比

2 管道拼接技术

2.1安装前准备

2.1.1 为避免管间传力应力集中，需对进场管材进行检测，重

点检测管材椭圆度、管口倾斜度和垫板尺寸，并逐根检查承插口和 管材有无损坏，出现损坏需修复合格后方可使用。

2.1.2 要保证顶铁与管材间传力均匀，使用专用的环形 顶铁，需对顶铁进行检查，剔除翘曲的不合格顶铁；检查顶 铁的承压能力，确保顶进施工时不产生较大的变形。

2.1.3 因为轨道作为工作井内管道接口拼接的作业面，轨道的 承载能力、刚度与铺设精度直接影响拼接质量。轨道应采用钢轨或 优质型钢制作，铺设前要检查基础承载力与混凝土强度，校核管道 轴线；铺设轨道时对轨道间距、高程进行精密测量，确保轨道与管 道轴线平行。

2.1.4 橡胶圈应逐个检查是否有裂缝、破损、气泡等现 象，并应保存在阴凉场所，远离燃油、汽油和其他易损坏橡 胶的物料。

2.1.5 应检查垫板抗压性能，压缩模量不应大于140MPa，厚度为 15mm。垫板在顶进时，作为传力的中间介质，要发生一定塑性变 形而同时又不会变硬，以补偿管端的不平整度；同时木垫板弹性不 需要很大，千斤顶卸载时的回弹导致推顶的损失要小；管道顶进结 束后垫板应具有一定的防渗性能。

2.2拼接安装技术

2.2.1 橡胶圈安装

安装橡胶圈时因井下空间受限，宜采取在井上安装，特殊情况 可井下安装。橡胶圈安装前，先将承插口清理干净，用润滑脂对承 插口槽面予以充分润滑，对飞边、毛刺予以处理，以防划破橡胶圈 引起接头渗漏。

橡胶圈放入插口槽前，应用润滑脂充分涂刷，并将其绷在插口 槽内。胶圈必须拉伸均匀不得有扭曲翻转现象，以保证密封良好。

2.2.2 墊板安装

垫板的安装位置与直接影响顶力传压，根据管端传压区域加工

与安装垫板以满足管材最大许用顶力的需要。根据计算分析安装时 以管节外保护层为外界，以承口钢承板为内界设置垫板安装位置， 可有效防止顶进中保护层顶裂与剥落。

垫板的安装时需让开触变泥浆孔的位置，以免影响注浆减阻施

工。

2.2.3 管节吊运下井

管节吊运应采用横担吊运，保证垂直起吊，水平运输，垂直下

井。吊运过程中密切关注钢丝绳与吊装扣件的情况，并调整好管道 与主轨之间的位置关系。坐轨前度要慢，以免与轨道产生碰撞，管 道完全坐落在轨道后，用清洁的干布擦拭前管承口工作面，在无明 显污渍后在工作面上涂抹一层植物性润滑脂。

2.2.4 管道拼接与顶进

管道拼接应分步进行，分别在端口相距 170mm、100mm、70mm、

15mm 时均应暂停油缸 30s。相距 170mm 时暂停油缸，检查前后管节 间隙偏差，确保管端平行；相距 100mm、70mm 时暂停油缸，分别使 两道密封橡胶圈产生的不均匀扭转内力释放，促使橡胶圈姿态归位；

相距15mm 或油缸压力表出现压力时，停止推进。 2.2.5 接口试压

后管推进到位，应对管道接口进行水压检验，确保胶圈密封合 格。先将插口环试压孔上的螺栓缷下，并清理试压孔周边的灰及异

物。将手动试压泵上的试压接头拧入管道试压孔，注意检查密封垫 是否安放和完好。

手动加压，使试压泵上的压力表逐步升高到规定压力恒压3min， 无压力明显下降及无管接口出现渗漏水为合格。如在加压过程中发现压力表明显下降，则首先检查试压泵与管 道试压孔的密封以及试压泵的完好情况，发现问题及时排除后重新 加压。

如在加压过程中发现管道承插口有渗水或加压压力表上不去，则表 明管道的接口密封失效，需将管道拔出后重新对接。

重新对接前，应更换已使用过的胶圈，用两根新的胶圈进行对 接，对接完毕应再次进行密封试验，直至符合要求为止。

接口密封试验合格后，拆除试压泵，安装泥浆管路，开始顶进 施工。

3 效果验证

本工程研究的管道拼接技术与管节涂蜡减阻技术、触变泥浆套

减阻技术、中继间接力技术相结合，顺利的完成的背景工程中最长 310m 管段在砂层大曲率半径的泥水平衡顶进。该工程 3245m 的 J-PCCP中水管道已全部施工完毕并顺利通过了竣工验收，施工中单 口打压试验一次验收通过合格率 98%，管道拼接技术为顶进施工提 供了可靠的端面许用顶力保证。

参考文献

[1]曹晔.泥水平衡机械顶管穿越富水砂层施工控制技术[J].

安徽建筑， 2014， 21（2）：79-80.