JPCCP管道在水利工程上的应用

王 芃

（泰州市水利局海陵分局，江苏 泰州 225300）

随着社会的日益进步和经济的快速发展，大口径的输排水地下管道工程应用越来越多，而顶管施工是继盾构施工之后发展起来的一种新型地下管道施工方案，它能够穿越道路、铁路、河湖、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线且不需要对面层进行开挖[1]。按顶管材料分，可分为钢管顶管、混凝土顶管、钢筒混凝土管等，其中预应力钢筒混凝土管是一种复合管材，具有高密度、高强度、高抗渗性的技术特征[2]，其制造和安装技术发展很快，且均已成熟，已全面应用到我国长距离输水工程中[3]。本文结合淮河流域重点平原洼地近期治理工程中的海陵区境内工程，对较大直径顶管管道穿越328国道方式进行比较分析。

1 概况

江苏省淮河流域重点平原洼地近期治理工程涉及海陵区境内两座涵闸工程，即大寨河涵闸、后塘河涵闸，为当地主要排涝通道。管道需穿越328国道，为减少对道路交通的影响，拟采用顶管的施工方式。其中大寨河涵闸顶管内径为φ3000mm，长度为63m，后塘河涵闸顶管内径为φ2000mm，长度75m。管道覆土深度为5m～6m。地质情况为：顶部为道路路基层，埋深2m，上部为轻粉质壤土，深度为3m～5m，底部为粉质粘土。道路等级为一级公路，顶管持力池层为粉质粘土层，允许承载力为180kPa～185kPa，力学性能较好。

2 几种顶管管材优缺点

目前，国内常用的给排水管道敷设非开挖技术有盾构法、顶管法、定向钻拖拉法、隧道施工法等。一般来说，顶管直径大于3.5m管道的敷设适用盾构法，主要是预制钢筋混凝土管管片拼装而成的管道；中大口径（管径在0.6m～3.5m）钢筋混凝土管、PCCP、钢管的敷设适用顶管法；中小口径（管径小于1.2m）PE管、钢管的敷设适用定向钻拖拉法。本工程排水管径为2.0m、3.0m，应采用顶管施工方法。适用于大直径顶管的管材有钢管、钢筋砼管和JPCCP 管，从顶管管材、施工难易、施工工期、工程投资等4 个方面进行比较分析，选择合适的施工方法，见表1。

3 顶管方案技术比较分析

根据公路部门要求，穿越高等级公路的管道，为保证道路安全，需采用套管方式。本着技术可靠、经济合理的原则，对本工程顶管内穿钢管和直顶JPCCP方案进行比选。

3.1 方案一：顶套管内穿钢管

穿328 国道时，为保证上部道路安全，采用的施工工艺为内穿钢管于顶管内，即钢筋混凝土Ⅲ级管顶进结束后将钢管内穿于原钢筋混凝土管道内，内外管间为施工方便，需预留操作空间0.5m。为解决钢管防腐问题，需将钢管外至管顶0.5m 范围内围包裹C15 自密实混凝土。由于钢管一体性较强，即接头密封强，需要对接头处进行焊接，焊接质量容易受外部条件影响，保证施工质量的前提下，工期势必会相应延长，且钢管施工寿命低于JPCCP管材。

表1 管材优缺点对比表

3.2 方案二：直顶JPCCP管道方案

直顶JPCCP 管道方案具体为：将高强度混凝土管芯缠绕预应力钢丝置于钢筒内，外部辅以水泥砂浆作为保护层，在钢筒内焊制钢制承插口，承插口设有凹槽和胶圈，组成柔性接头，是一种集钢板、混凝土、高强预应力钢丝和水泥砂浆所有优点于一身的复合材料。其中高强预应力钢丝由于其强度高，管内水压和外部以及部分顶管的轴向顶力均能承担，而水泥砂浆和混凝土能使钢管具有较好的防渗抗裂、耐磨防腐的性能。

JPCCP 制造工艺具体如下：前期制作混凝土管芯，按设计要求在外围缠绕高强钢丝，并制作钢筋骨架，最后外层浇筑一层混凝土进行封实。相邻管道间采用承插的柔性接口方式，接口拼接间距为2mm，槽口中设置止水橡胶条，避免接口处漏水。

图1 管节结构效果图

图2 管节接口大样图

管节结构效果见图1，管节接口大样见图2。

3.3 方案比选

本工程穿越公路方案为：（1）顶套管（DN3800顶进用混凝土Ⅲ级排水管）内穿钢管（DN3000）方案总长63 m；（2）顶套管（DN2800顶进用混凝土管）内穿钢管（DN2000）方案，总长75 m。（3）直顶PCCP（DN3000直顶PCCP）63 m及直顶PCCP（DN2000 直顶PCCP）75 m 方案，主要包括管材采购、管道顶进、内穿管道安装等项目。工作井、接收井开挖和支护在顶管工程各方案投资相差不大，且所占比重较小，本次不做比较。三种方案的费用单价比较见表2。

表2 顶管管材方案费用单价对比表

由表2可知，直顶PCCP管方案工程费用，远低于套管方案，具有很好的经济优势，可以作为经济优选方案。

4 结论

综合现有的顶管设计规范和规程（《给水排水工程顶管技术规程》、《给排水管道施工及验收规范》），顶管施工管顶覆盖层深度至少大于1.5倍顶管外径，才能保证施工安全。顶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险不可估量，更需要进行顶管方案的比较和优选。

若采用顶套管方案，套管的存在使得管径较大，上部覆盖层深度相应变薄，同时对顶管两侧管井提出更高要求，不利于施工；若采用直顶管方案，既能避免上述方案的不足，又能提高施工质量和安全，对邻近交叉建筑物影响范围小，更能开展后续工作。

通过对几种顶管管材各个方面的比选可以看出，直顶JPCCP 管方案优于传统的套管方案。结合国内外已实施的顶管工程实际运行情况，直顶管式由于能规避地上建筑物及地下管线设施，施工灵活性和可操作性大大加强。故本工程采用直顶管方案，同时也能为同类型的水利工程提供参考，进一步优化顶管工程设计方案。