玻璃鋼夾砂管頂管工程技術(shù)總結(jié)

　　沈陽市崇山路道路改造工程在配套的排水改造項(xiàng)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(jì)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)。

　　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(xiàng)目實(shí)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(shí)又考慮到頂進(jìn)過程中不能對(duì)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)過老師從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、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(xiàng)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(diǎn)，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斄π?。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(jī)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(shí)，玻璃鋼夾砂管的管徑可以減小一檔，降低造價(jià)。

　　4、由于管徑縮小(由DN2400┨ DN2100)，管壁薄(砼管為200┨，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(duì)接，如用鋼管則兩條焊縫也需24小時(shí)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(shí)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(shí)際施工中，由于土質(zhì)大部分是砂土，以及考慮對(duì)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(jī)具簡單，不需大型設(shè)備。重量輕，運(yùn)輸?shù)跹b費(fèi)用少。本次工程卸管使用小型汽車吊車，下管用5t電動(dòng)葫蘆，頂進(jìn)用2個(gè)400t油壓千斤頂，大大節(jié)省了機(jī)具費(fèi)用。而砼管的重量約是玻璃鋼夾砂管的10~15倍，運(yùn)輸、吊裝費(fèi)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(hù)，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(yàn)，大力推廣使用。

　　三、設(shè)計(jì)技術(shù)

　　1、設(shè)計(jì)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(jí)別、土壤參數(shù)、設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)，為玻璃鋼夾砂頂管的結(jié)構(gòu)計(jì)算提供理論計(jì)算依據(jù)。

　　2、玻璃鋼夾砂頂管結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　依據(jù)已選定的設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)參數(shù)，按照我國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂加砂壓力管》(JC/T838-1998)和《頂管施工技術(shù)》以及計(jì)算機(jī)非線性有限元數(shù)值計(jì)算進(jìn)行玻璃鋼夾砂頂管的結(jié)構(gòu)計(jì)算。管材結(jié)構(gòu)計(jì)算包括頂力強(qiáng)度、剛度、撓曲變形、彎曲強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析、地震強(qiáng)度分析等計(jì)算、分析與校核，本工程設(shè)計(jì)各項(xiàng)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(yàn)報(bào)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(qiáng)一體化的設(shè)計(jì)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(jì)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(qiáng)的辦法實(shí)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(jī)自動(dòng)控制生產(chǎn)線，針對(duì)玻璃鋼夾砂頂管的特點(diǎn)和具體要求，對(duì)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(jì)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(shí)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(yàn)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(qiáng)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(jí)。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(diǎn)，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(yàn)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(diǎn)

　　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(shí)將純玻璃鋼處用玻璃纖維織物補(bǔ)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(bǔ)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(duì)夾砂段同樣重要)，以滿足實(shí)際施工頂力的要求。

　　2.6針對(duì)崇山路玻璃鋼夾砂頂管這一工程項(xiàng)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(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、《頂管接頭內(nèi)壁密封裱糊處理作業(yè)及驗(yàn)收規(guī)程》和《頂管技術(shù)設(shè)計(jì)書》等質(zhì)量計(jì)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，頂管進(jìn)到位后內(nèi)糊玻璃鋼口密封。頂管兩端車出一個(gè)平臺(tái)，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(duì)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(xiàng)目。通過實(shí)施該項(xiàng)目，公司積累了寶貴的玻璃鋼夾砂頂管的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)：在今后生產(chǎn)類似頂管任務(wù)時(shí)，應(yīng)及早準(zhǔn)備維向加強(qiáng)的無堿玻璃纖維布來補(bǔ)纏管兩端的純玻璃鋼部分，以便進(jìn)一步加強(qiáng)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(dòng)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(huì)做得更好。

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