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预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)在大口径压力输水工程中的应用

 

      预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)是一种综合利用钢材的抗拉、抗渗性能和混凝土抗压性能,采用预应力工艺生产的复合管材,是在预应力钢筒混凝土管(PCCP)的基础上研制、开发的一种大口径新型管材。适合于非开挖大口径压力输水及带压排污工程中应用。
      预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)是采用带钢制承插口的钢筒经水压检验后在筒体内外浇注一定厚度的混凝土作为管芯,在管芯外根据工况需要缠绕一定密度的预应力钢丝后,在预应力钢筋外侧配以钢筋笼,再浇注一定厚度的混凝土,从而形成JPCCP顶管制成品,最大口径可达4米,具有较强的抗内压和外荷载的能力,确保地下输水管道运行安全。(见JPCCP顶管结构效果图)

        
一、主要特点:
     预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)与大口径卷板钢管相比具有以下主要特点:
     1、具有卓越的防腐性能和耐久性。
     2、较强的抗压和抗渗性能,可确保地下管线运行安全。
     3、施工快捷、方便、现场施工周期短。
     4、工程综合成本低,可大大降低工程建设投资费用。
二、施工工艺成熟,易推广。
     预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)施工工艺方法总体与F型接口的钢筋混凝土管相同,具体可参照中国非开挖研究技术协会2006年发布的《顶进施工技术及验收规范》。具有非开挖施工资质的,从事过F型接口混凝土管的施工单位及施工工具都可实施施工,只需对JPCCP的接口安装稍作培训即可。目前JPCCP施工工艺已成熟,施工规程已列入《2014年上海市工程建设规范和标准设计编制计划》。
    具体步骤如下:
1.吊起
                        
                                                   顶进工作坑示意图
    
                                                  专用吊具吊装示意图
   

2.JPCCP承插口对接安装

3.顶进

                                              主顶千斤顶布置示意图


4.接口复检

5.接口试压孔及注浆孔封堵

6.接口内环缝、接口试压孔及注浆孔的水泥砂浆封填


7.管内清洗
8.管道验收


三、预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)与钢管的比较
JPCCP管与卷板钢管(顶管)综合性价比较表

性能

钢管

JPCCP(预应力钢筒混凝土顶管)

耐久性

  钢管的内外防腐层在顶管施工中易遭破坏,内防腐砂浆或涂料在施工或管线运行中经常发生砂浆保护层开裂,脱壳或剥落现象,加速钢管锈蚀污染水质,地下管线又需阴极保护,使用寿命一般在20-30年。

JPCCP在工厂预制生产过程中已对钢筒、预应力钢丝等钢材进行防腐处理,所有钢材都包裹在混凝土中,使钢材处于碱性环境中,长期使用管体中钢材性能不变,因此管材耐久性长,不影响水质,又不需要阴极保护,JPCCP的寿命可达50-80年。

抗压、抗渗性能

    钢管制作主要是焊接,抗内压和抗外荷载主要是靠焊接质量和钢材的自身性能,抗内压性能是可靠和可控的。关键是抗外荷载,如遇地面沉降或路面承压,极易造成地下管线环向变形,造成焊缝开裂,从而造成管线渗漏或爆管。

    JPCCP在工厂预制生产过程中对管体内的钢筒体逐步经过试压检验管体的抗渗性能可靠,管接口采用特种型钢制造的柔性接口(双胶圈密封),并可在施工时逐步对接口进行试压检验。JPCCP还可根据工程实际要求设计预应力钢丝对管体施加的预应力值,从而确保管体的抗内压和抗外荷载的能力,确保管线生产运行的安全可靠性。由于采用柔性接口,方便顶管纠偏和曲线顶管。

施工
方面

    钢管接头需现场焊接,每天最快顶进3节(大约20米)。

    JPCCP采用承插式柔性对接,每节承插对接只需20-30分钟,每天至少可顶进30节(约90米),施工周期短,社会效益好。

综合
成本

    综合成本较高

    JPCCP管与同口径钢管价格约低30%左右,又可节约大量高能耗钢材,具有环保节能效应。施工周期短、效力高,施工费用相对较低,适合长距离非开挖顶管,可大大节约工程综合造价,经济效益好。


四、应用领域及市场前景
      预应力钢筒混凝土顶管(JPCCP)广泛适用于市政、工业、水利和农业灌溉系统的供、配水管线及各种压力排污主管道工程。也可用于倒虹吸管,压力隧道用衬管及高覆土下涵管等工程;
      适应于大口径承压、长距离输水管道施工。突破了大口径开挖排管的施工条件局限,具有广泛的市场前景。
      目前已在南水北调北京段、广州西江引水、辽西北引水、南通狼山水厂输水、无锡自来水高速通道输水及山西引黄等地方和国家级重点工程获得成功应用。
                                                                   

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