玻璃鋼夾砂管頂管方案

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玻璃鋼夾砂管頂管方案
摘要：沈陽市崇山路道路改造工程在配套的排水改造項目中，無開挖地下頂進(jìn)玻璃鋼夾砂管管徑DN2100㎜的長度1650米，管徑DN1550㎜的長度390米。崇山路玻璃鋼夾砂頂管工程頂力之大，頂進(jìn)距離之長屬國內(nèi)首創(chuàng)，現(xiàn)從玻璃鋼夾砂頂管管材的應(yīng)用背景、管材特性、設(shè)計技術(shù)、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面做一技術(shù)總結(jié)。
關(guān)鍵詞：玻璃鋼夾砂管 頂管
 
   一、應(yīng)用背景
   崇山路上有兩座立交橋，在道路改造工程排水改造項目實施過程中，受立交橋下已有的地下管網(wǎng)和構(gòu)筑物等地下障礙很多，以及立交橋引橋高度的影響，無法采用地面開槽鋪設(shè)管涵施工方法，而只能采取無開挖地下頂進(jìn)的施工方案，同時又考慮到頂進(jìn)過程中不能對橋墩基礎(chǔ)造成影響，應(yīng)保證管材與橋墩之間的最小安全距離，只有玻璃鋼夾砂管材內(nèi)壁光滑，流通能力高，輸送相同流量的液體其管徑較其它管材的管徑要小得多，更能確保橋墩基礎(chǔ)不受影響。經(jīng)過專家從技術(shù)、經(jīng)濟、施工等方面進(jìn)行反復(fù)論證，最終決定使用玻璃鋼夾砂管作為頂管，在保證流量的前提下，將管徑縮小到DN2100㎜和DN 1550㎜。
   
   二、管材特性
   沈陽市崇山路道路改造工程排水管DN2100㎜和DN1550㎜玻璃鋼夾砂管頂管施工項目于2002年6月15日開始施工，截止到8月31日全部完工，平均單坑日進(jìn)度6米以上，在施工過程中體現(xiàn)了許多優(yōu)點，具體如下：
   1.施工進(jìn)度快：單坑日進(jìn)度不低于6米，而同流量砼管日單坑進(jìn)度小于1米，鋼管為2米。
   2.頂力?。和獗砉饣?，頂力小。目前最大頂力為DN2100㎜的800t，DN 1550㎜的500t。而砼管外表粗糙，頂力大，頂進(jìn)難度大，頂進(jìn)機械要求高。
   3.流通能力高：玻璃鋼夾砂管的內(nèi)壁非常光滑，粗糙度為n=0.0084，流量系數(shù)Cp=150，明顯高于鋼管、鑄鐵管、砼管的流量系數(shù)Cp=100。因此，壓力相同時，玻璃鋼夾砂管的管徑可以減小一檔，降低造價。
   4.由于管徑縮小（由DN2400㎜   DN2100㎜），管壁?。殴転?00㎜，而玻璃鋼夾砂管僅為55㎜），避免了頂管過程中與其它管線交叉而形成的困難。
   5.糾偏簡單：由于自身重量輕，管節(jié)之間采用鋼套管連接，待施工完后再用手糊玻璃鋼密封，使得頂進(jìn)過程中糾偏特別容易。
   6.連接方便：各工作坑或接受坑內(nèi)管的連接由于不是整數(shù)長度，如用砼管則不可能截成任意長度對接，如用鋼管則兩條焊縫也需24小時才能焊接，而采用玻璃鋼夾砂管則可截取任意長度，并在2~3小時內(nèi)連接好。
   7.可帶土頂進(jìn)：由于外表光滑，頂力較小，即使帶土頂進(jìn)頂力也不是太大，在實際施工中，由于土質(zhì)大部分是砂土，以及考慮對橋墩的影響，一般采用帶土頂進(jìn)方法通過，而如采用砼管則勢必低頭而無法通過。
   8.管外表與土之間基本無內(nèi)聚力，頂進(jìn)中不死管。而砼管外表與土之間有很大的內(nèi)聚力，頂進(jìn)中易死管。
   9.使用機具簡單，不需大型設(shè)備。重量輕，運輸?shù)跹b費用少。本次工程卸管使用小型汽車吊車，下管用5t電動葫蘆，頂進(jìn)用2個400t油壓千斤頂，大大節(jié)省了機具費用。而砼管的重量約是玻璃鋼夾砂管的10~15倍，運輸、吊裝費用高。
   10玻璃鋼夾砂管耐腐蝕性能優(yōu)異，壽命長，幾乎不用保修，無需維護，確保使用壽命達(dá)50年。而砼管的鋼筋銹蝕問題嚴(yán)重影響使用壽命。
   玻璃鋼夾砂頂管在使用過程中顯示出了眾多的優(yōu)越性，尤其是在城市立交橋下面這樣復(fù)雜地段的試用成功，解決了傳統(tǒng)管材所不能解決的技術(shù)困難，值得總結(jié)經(jīng)驗，大力推廣使用。
   三、設(shè)計技術(shù)
   1.設(shè)計參數(shù)的確定
   根據(jù)沈陽市崇山路頂管工程玻璃鋼夾砂頂管的具體使用條件，確定管徑、管材剛度級別、土壤參數(shù)、設(shè)計載荷（包括內(nèi)壓、負(fù)壓、管頂垂直靜土壓載荷、地面車輛活載荷、堆土載荷）等設(shè)計參數(shù)，為玻璃鋼夾砂頂管的結(jié)構(gòu)計算提供理論計算依據(jù)。
   2.玻璃鋼夾砂頂管結(jié)構(gòu)計算
   依據(jù)已選定的設(shè)計條件和設(shè)計參數(shù)，按照我國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂加砂壓力管》（JC/T838-1998）和《頂管施工技術(shù)》以及計算機非線性有限元數(shù)值計算進(jìn)行玻璃鋼夾砂頂管的結(jié)構(gòu)計算。管材結(jié)構(gòu)計算包括頂力強度、剛度、撓曲變形、彎曲強度、穩(wěn)定性分析、地震強度分析等計算、分析與校核，本工程設(shè)計各項性能指標(biāo)全部達(dá)到國家有關(guān)玻璃鋼夾砂管道標(biāo)準(zhǔn)要求，以及本工程玻璃鋼夾砂頂管的特殊要求，主要技術(shù)參數(shù)和檢驗報告見附件。
   四、生產(chǎn)工藝
   采用純玻璃鋼與玻璃鋼夾砂復(fù)合增強一體化的設(shè)計方案和生產(chǎn)工藝。
   1、工藝路線
   采用12米長定長纏繞玻璃鋼夾砂管生產(chǎn)工藝，在每根模具上一次生產(chǎn)出4段3米長的玻璃鋼夾砂頂管。按設(shè)計層數(shù)間斷夾砂，每段頂管兩端300~800mm的純玻璃鋼部分采用玻璃纖維織物局部增強的辦法實現(xiàn)。每段頂管間采用特制的設(shè)備磨削和切斷，修整達(dá)到規(guī)定形狀和尺寸后一次性脫模即可。生產(chǎn)效率完全可以滿足規(guī)定的工程進(jìn)度要求。
   
   2、生產(chǎn)設(shè)備
   采用本公司新購置的2套可生產(chǎn)DN3000mm玻璃鋼夾砂管微機自動控制生產(chǎn)線，針對玻璃鋼夾砂頂管的特點和具體要求，對纏繞設(shè)備稍加改造，添置必要的磨削修整裝置即可生產(chǎn)出達(dá)到規(guī)定要求的玻璃鋼夾砂頂管。
   3、生產(chǎn)工藝
   1）確定并認(rèn)可設(shè)計生產(chǎn)方案；
   2）內(nèi)襯制作；
   3）玻璃纖維環(huán)向和交叉纏繞內(nèi)結(jié)構(gòu)層；
   4）用特種夾砂布間斷夾砂（夾砂布在純玻璃鋼處連續(xù)但停砂）；
   5）每層夾砂后及時制作純玻璃鋼部分；
   6）玻璃纖維環(huán)向和交叉纏繞外結(jié)構(gòu)層；
   7）修整、切斷達(dá)到統(tǒng)一的形狀和規(guī)定的尺寸；
   8）脫模，檢驗合格后上鋼套環(huán)出廠。

 五、質(zhì)量控制
   1、 玻璃鋼夾砂頂管企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
   目前玻璃纖維增強塑料夾砂管行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，無“頂管”品種，且在“初始撓曲性的徑向變形率”數(shù)據(jù)中，僅規(guī)定了10000N/m2以下管剛度等級。為滿足市場需要與用戶要求，現(xiàn)參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合頂管產(chǎn)品的特點，制定該產(chǎn)品的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為組織生產(chǎn)與質(zhì)量檢驗的依據(jù)。玻璃鋼夾砂頂管企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)附后。
   2 質(zhì)量控制要點
   2.1 原材料
   必須按規(guī)定要求選擇優(yōu)質(zhì)原材料，特別是原材料的工藝性，這在頂管制作中格外重要。
   2.2嚴(yán)格執(zhí)行工藝
   每層間斷夾砂后及時將純玻璃鋼處用玻璃纖維織物補平，與砂層形成良好的連接狀態(tài)，以保證端面軸向壓力的傳遞和延伸，使管盡可能整體受力不致?lián)p壞；否則，如夾砂數(shù)次后再補純玻璃鋼，純玻璃鋼和砂層間勢必出現(xiàn)界面，形成擠壓和剪切，導(dǎo)致管材于純玻璃鋼和加砂層交界處損壞。
   2.3 外表面光滑程度
   必須十分重視和保證頂管的外表面光滑程度。只有外表面達(dá)到一定的光滑程度，才能減小摩擦阻力和頂力，使管材順利頂進(jìn)不致?lián)p壞。
   2.4 端面垂直度
   必須滿足管材端面垂直度要求并使誤差盡可能小，只有這樣，才能保證頂進(jìn)方向，保持頂力不致過快增加。
   2.5純玻璃鋼部分的長度必須保證或略有增加，其固化度應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求（固化度對夾砂段同樣重要），以滿足實際施工頂力的要求。
   2.6針對崇山路玻璃鋼夾砂頂管這一工程項目，我們編制了《頂管連接部位尺寸單》、《頂管產(chǎn)品外觀及尺寸質(zhì)檢驗收標(biāo)準(zhǔn)》、《頂管接頭內(nèi)壁密封裱糊處理作業(yè)及驗收規(guī)程》和《頂管技術(shù)設(shè)計書》等質(zhì)量計劃性文件來指導(dǎo)生產(chǎn)和施工，以便進(jìn)一步確保產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量。
   3、連接方式：管段間采用嵌入式鋼套環(huán)連接定位方式，頂進(jìn)到位后內(nèi)糊玻璃鋼口密封。頂管兩端車出一個平臺，以便鋼套環(huán)套上管端后鋼套環(huán)外徑與頂管本身外徑一致。外鋼套環(huán)內(nèi)塞厚度相當(dāng)?shù)母邚椥灾顾鹉z環(huán)，兩管對接后起封水作用，鋼套環(huán)起定位作用，并增加部分抗不均勻沉降的能力。
   結(jié)束語
   在各方面的大力支持下，本公司順利完成了沈陽市崇山路道路改造工程玻璃鋼夾砂頂管供應(yīng)項目。通過實施該項目，公司積累了寶貴的玻璃鋼夾砂頂管的生產(chǎn)經(jīng)驗：在今后生產(chǎn)類似頂管任務(wù)時，應(yīng)及早準(zhǔn)備維向加強的無堿玻璃纖維布來補纏管兩端的純玻璃鋼部分，以便進(jìn)一步加強管端所能承受的軸向頂力；通過設(shè)備技術(shù)改造，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動化程度，以確保頂管的外徑一致，減小頂力。我們有理由相信，通過我們的不斷努力，在以后的類似工程中遼寧水業(yè)玻璃鋼管道有限公司會做得更好。