浅覆土玻璃钢夹砂管顶管应用

浅覆土玻璃钢夹砂管顶管应用

摘要：顶管覆土要求1.5倍管道外径，对于大管径来说，覆土相对较大，对下游管道深度影响较大，如能合理的控制顶进精度，及采取一定措施，覆土深度小于1.5倍管外径顶管也成为成功案例，减小管道埋深，降低造价。

关键词：玻璃钢夹砂管顶管；浅覆土；控制精度

天津市纪庄子污水处理厂迁建进水管道项目中，由于纪庄子污水处理厂迁建进水管道需沿津港高速绿化带铺设，需横穿梨双路和加油站，由于梨双路下各种专业管线众多以及无法断交施工，无法采用地面开槽铺设管道的施工方法，经过经济技术比较，此段管径DN2800mm，长度655米管道采用顶管法施工，按照规范规定，顶管最小覆土厚度为1.5倍管道外径，而受本段管道下游高程限制及避免大管道倒虹，本段管道只能在覆土只有1倍管外径的条件下进行浅覆土顶管，考虑到玻璃钢夹砂管重量较混凝土管道轻及内壁光滑的特点，本段采用玻璃纤维增强塑料夹砂顶管管材。现从玻璃钢夹砂顶管管材的应用背景、管材特性、设计技术、生产工艺和产品质量控制等方面做一技术总结。一、地质概况

1、本工程场地属稳定场地，适宜本工程建设。

2、本工程场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，属设计地震第二组，本场地属不液化场地，场地土为中软土，场地类别为Ⅲ类。对建筑抗震属一般地段。

3、本工程浅层地下水主要为潜水，静止水位埋深0.50～1.60m，相当于标高1.56～0.47m。年变幅一般为0.50～1.00m。本场地标准冻结深度为0.60m。

4、地下水对混凝土结构的腐蚀性评价：按Ⅲ类环境，无干湿交替作用时，地下水对砼结构有弱腐蚀性,腐蚀介质为SO42-；有干湿交替作用时，地下水对砼结构有弱腐蚀性，腐蚀介质为SO42-；按地层渗透性判定，地下水对砼结构有微腐蚀性。

5、地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性评价：在长期浸水作用时，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性，腐蚀介质为CL-；在干湿交替作用时，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋有中等腐蚀性，腐蚀介质为CL-。

6、参考《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）第12.2.5条判定，地下水对钢结构有中等腐蚀性，腐蚀介质为CL-、SO42-。

7、触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力

二、管材

1、采用DN2800玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管专用管材（RPM管），最大顶距315米。玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管专用管材每节长度不应大于4米。

2、管材优点：

外表光滑、顶力小、过流能力高、纠偏简单、连接方便、可带土顶进、顶进中不死管、重量轻吊装费用少、耐腐蚀性能强、施工速度快。

3管材结构计算

根据本工程玻璃钢夹砂顶管的具体使用条件，确定管材刚度级别、土壤参数、设计载荷（包括内压、负压、管顶垂直静土压载荷、地面车辆活载荷、堆土载荷）等设计参数，为玻璃钢夹砂顶管的结构计算提供理论计算依据已选定的设计条件和设计参数，按照国标《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GB/T21238-2007和《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008以及计算机非线性有限元数值计算进行玻璃钢夹砂顶管的结构计算。管材结构计算包括顶力强度、刚度、挠曲变形、弯曲强度、稳定性分析、地震强度分析等计算、分析与校核，本工程设计各项性能指标全部达到国家有关玻璃钢夹砂管道标准要求，以及本工程玻璃钢夹砂顶管的特殊要求

4、管道接口

管道接口施工前应由各管材供应商提供相应管材管道工程施工、安装手册，并指导施工单位施工。玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管专用管材采用钢套环双橡胶圈柔性接口。顶管结束后，管节接口的内侧间隙应及时采用石棉水泥、弹性密封膏或水泥砂浆密封。填塞物应抹平压实，不得凸出管壁内表面。

三、施工方法及措施

1、管道顶进

（1）采用泥水平衡顶管机，触变泥浆减阻。

（2）依据机械设备能力、结合土质情况进行泥浆厚度、泥浆配比、注浆程序、注浆压力、注浆量及注浆孔的数量、位置等施工技术要点的确定。

（3）泥水平衡式顶管：在掘进过程中，应密切注意和观察地下水压力的变

化并及时采取相应的措施和对策，以确保挖掘面的稳定。应随时检查泥水的浓度和相对密度、进排泥泵的流量及压力，防止排泥管淤积堵塞。当掘进机停止工作时，应注意防止泥水流失造成的挖掘面失稳。

（4）在粉砂土层中为了防止泥浆的失水,必须确保浆液拌制质量,泥浆的拌制必须均匀,制成的泥浆排放入贮浆池内的贮存时间应≥10h ,确保膨润土、水、碱发生置换作用,形成稳定性良好、且有一定粘度的泥浆,使用时用泵压至管道外围。

（5）每一施工段管道顶进完成后,采用水泥浆等易于固结、稳定性较好的浆液将润滑泥浆置换出来,确保管道外围土体有足够的支撑能力和减少渗漏水。

（6）拆除注浆管路后，及时将管道上的注浆孔进行严密封堵。

（7）在顶管顶进施工中,采取24h不间断施工,使管道处于动态平衡之中。

（8）当设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的55%（二者取较小值）时，加设第一个顶管中继间并启用，后续中继间可在设备顶力达到允许最大顶力或顶管工作坑后背墙允许最大顶力的65%（二者取较小值）时设置并启用。

（9）泥水平衡式顶管应做好泥浆处理和回用及外运，减少对周边环境的污染。

（10）由于顶管覆土不满足1.5倍管道外径，在顶进施工中，严密控制管道高程，每顶进一节管道即3米就进行横向、纵向纠偏复核，整个顶进过程中，无明显偏移，顶进完成后，效果良好，地面观测无隆起现象。

2、顶管基坑

（1）顶管沿线工作坑及接收坑共计5座。顶管工作坑和接收坑均设置在检查井位置。每个顶管工作坑可向两个方向顶进。顶坑支护结构设为钻孔灌注桩，止水结构为水泥搅拌桩。

（2）a做好基坑支护和封闭的止水帷幕。b确保顶管进出洞时周围土体的稳定，在管道进坑和出坑处施做双层止水帷幕或注浆加固洞口土体。c顶管机外壁与工作坑洞圈之间设置洞口止水装置，防止顶进施工时泥水渗入工作坑。d在出洞口前事先将洞口周围的灌注桩连接成为整体，防止顶管出洞时洞口上方灌注桩下落。

（3）在顶管基坑外侧应布置地下水位观测井及地面沉降观测点，实时观测地下水位和地面沉降的变化，如有异常应及时采取有效措施迅速解决。

3、顶管施工质量要求及施工方法等均按照《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）和《天津市市政工程施工技术规范（排水工程部分）》