玻璃钢管顶进技术

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012-9-28,#,2.8,玻璃夹砂管,排水管道长距离顶进施工技术,玻璃钢夹砂管简介：,玻璃纤维增强塑料夹砂管（,FRPM,），简称玻璃钢夹砂管，是一种新型柔性非金属复合材料管道。具有重量轻、承压能力好、比阻小、无污染、耐腐蚀能力强等特点，且安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等特点，目前极具发展前景,。,玻璃钢管道,玻璃钢管道断面结构示意图,长距离顶管施工技术,中继站法,将需顶进的管线全长分成若干段，在相邻两段之间设置一个与所顶进管相同管径的工作管，其中布置顶进设备，此工作管节称中继间。中继间以前的管段用中继间的顶进设备顶进。,泥浆套法,在顶管过程中，以高压泵向管外壁与土层之间注入触变泥浆，以减小阻力的措施。,大直径管道人工控制注浆法,中继站工作原理,玻璃钢管与混凝土管经济技术比较,技术经济性能,玻璃钢顶管,混凝土顶管,耐腐蚀性能,主要材料为高分子成分，能抵抗侵蚀，无需防腐处理,易受酸碱腐蚀，只有在腐蚀性要求不高的情况下无需内外防腐,抗冻性能,柔性管道，具有优异的抗冻性能，,-20,下管道结冰后不会发生冻裂,抗冻性较差，低温下管内容易结冰，发生冻裂,工程寿命,大于,50,年,一般为,15,年,重量,为同等混凝土管道的,1 10,，对地基，吊装、下管机具要求低,自重很重，对地基，吊装设备要求高，软土地基下，易栽头且纠偏困难,强度,顶管压缩强度高，管道不易破坏，管端压缩强度可达,100MPa,管端压缩强度约为,55MPa,单次顶进长度,外表光滑、顶力小，土壤内聚力对其几乎不起作用，几乎不存在抱管、死管现象，单次顶进长度长，对顶进设备要求低,顶管在故障停顿时，因土壤内聚力发生抱管，使顶力成倍增加，单次顶进长度短,抗不均匀沉降性能,柔性管道，对周围土壤要求低，抗不均匀沉降性能高,地质情况变化时易产生不均与沉降，造成混凝土顶管断裂、密封接头拔出等致命情况,纠偏性能,几乎不产生扭转错位，容易做到直线顶进，纠偏时一般的纠偏方法即可纠正，操作简便,因自重大，顶进时很难做到直线顶进，且常发生栽头现象，一般纠偏方法很难纠正，施工复杂,水力性能及能耗,粗糙系数为,0.0084,，水力性能良好，经济效益显著,粗糙系数,0.013,，同等输水量下管径加大，能耗较高,工程案例（一）,工程简介,南洲路污水主干管是广州市沥窖污水处理厂厂外收集系统的关键工程,管道起点在广州大道南洲路口立交处,止点在沥窖污水处理厂厂内提升泵房,全长,4858m,平面走向呈,L,形,其中在规划南洲路段长,4173m,为东西走向,;,在厂外西侧规划路上长,685m,为南北走向。南洲路从广州大道至少管所一段为旧路,路面狭窄,车流、人流密集,该路段是附近沥窖村、小洲村、土华村的进出必经之路,地面标高,7.2-7.5m(,广州城建高程,以下同,);,从少管所至沥窖污水处理厂为规划路段,沿线为农田、果树保护区、河涌,地面标高,6.5-5.8m,最低点,5.6m,。,工程地质水文条件,根据岩土报告显示，地质情况见下表,场区开阔低平,属珠江三角洲冲积平原,是地下水和地表水的排泄区,地下水丰富,此外,人工填土层还含有限的上层滞水。,排水设计,南洲路污水主干管为重力流管道,沿规划南洲路布置,南洲路设计标高约,7.8,8.0m,，管径有,2,种规格,:,从广州大道规划新光快速路,2200,玻璃纤维夹砂管,(2600,钢筋混凝土管,),，长度,2145m,，流水标高,-0.198,-1.483m,；从规划新光快速路沥窖污水处理厂，,2500,玻璃纤维夹砂管,(3000,钢筋混凝土管,),长度,2713m,，流水标高,-2.183,-3.811m,。管道设计埋置深度,9.4,12m,。,地区平面图,管道设计,管材选择,以往顶管管材多采用钢筋混凝土管、钢管。针对该工程情况,如采用钢筋混凝土管,两段管径分别为,2600,和,3000mm,，合适的施工机具寥寥无几,设备数量无法满足工期要求,;,如采用钢筋，则对其外表面防腐层保护不利,另外,焊缝数量多,工地焊接时间长,即使加大每节管长也无法满足工期要求；采用玻璃纤维夹砂管,其优点有,:,水力特性好、粗糙系数小、管径,2200,2500,即可、顶管设备数量相对较多,耐腐蚀、抗磨损性能好,重量轻、顶力小、工方便等。,刚度等级,目前玻璃纤维夹砂管行业标准中,无顶管品种,且在环初始挠度的径向变形率数据中,仅规定了,10kPa,以下管刚度等级，为满足远期规划南洲路车辆、填土等荷载作用下的变形要求,要求管道刚度等级不得小于,kPa,。,管道设计,管道接头,采用钢套环,F,型承插接头方式,钢套环起定位作用,增加接头的可靠性及可调性,在钢套环及后续管连接承插段设环型高弹性橡胶圈止水,保证两管对接后的封水作用,;,管壁周边设注浆孔,。,接头大样图,管材样图,施工方案优化,根据设计，管道平面位置,200,250m,设一座顶进工作井或接受工作井。顶管机在工作井内向两侧接收井顶管，并采用多台顶管机同时作业。,采用泥水平衡顶管机有利于快速穿越淤泥质、淤泥粉质细砂层，同时可满足长距离顶管要求。取最大顶力的,75,(9000KN),为设计顶力。,顶管最大顶力计算：,顶管阻力包括顶管迎面阻力和管道摩阻力，根据,GB50268,中第,6.3.4,公式计算,顶进阻力，,kN ,玻璃钢管外径，,m,L,管道设计顶进长度，,m ,平均摩阻力，,kN,管道迎面阻力，,kN,根据经验，顶进距离为,250m,时，最大顶力为,8700kN,9000kN,，满足要求,。,施工关键技术,实验施工阶段,该实验管段全长,108m,，玻璃钢夹砂管定长为,3m,，管道内径,2270mm,，采用定长缠绕工艺。实验表明，平稳顶进过程的实验数据与计算结果基本吻合；顶管机遇障碍或发生偏移时，所测得的数据离散较大。建议施工过程中，管材壁厚适当加厚。,沉井施工,始发工作井满足顶管过程中工作井结构的稳定、安全、且截面设计须满足顶管千斤顶、后靠背尺寸要求。本工程工作井采用钢筋混凝土矩形预制结构，采用不排水法下沉，水下混凝土封顶，截面尺寸为,9.2m5.5m,。井壁开孔须在下沉封顶后、顶管施工时用机械切割，接受工作井做法同始发工作井，直径,D=5.0m,。施工流程如下：,进出井施工,为防止出现“磕头”现象，对井口,5-10m,范围局部软弱土体用水泥搅拌桩进行加固，并在顶管过程中，在工作井与管道间设置橡胶止水带。,做垫层,支模,绑扎钢筋,现浇沉井下半部,下沉,接沉井上班部,下沉到位,水下混凝土封底,浇底板,工程结果,大管径玻璃夹砂管顶管施工创造了一次顶进最长（,236m,）、顶进速度最快（,69m,d,）顶管工程最长（约,5km,）的当时的国内记录，为玻璃夹砂管的顶管施工提供的宝贵经验。工程竣工后管线运行良好，并获得广州市年度优秀勘察设计一等奖和优质工程奖励。,工程案例（二）,工程概况,沈阳市崇山路玻璃夹砂管工程，顶管总长度为,2151 m,，其中顶进直径,2100mm,玻璃钢夹砂管长为,1771m,，顶进直径,1550 mm,玻璃钢夹砂管长为,380 m,。,由于该工程需在两高架桥桥墩基础间穿越，应保证桥墩与管材之间的最小距离，只有玻璃钢夹砂管内壁光滑，在相同流量条件下，可以缩小管径。,混凝土管腐蚀,玻璃钢夹砂管结构,管材优越性,施工速度快：单坑日进度不低于,6m,，而同流量混凝土管日单坑进度小于,1m,，钢管为,2m,；,顶力小：外表光滑，顶力小。目前最大顶力为,DN2100mm,的,800t,，,DN1500,的,500t,。混凝土管外表粗糙，顶力大，顶进机械要求高；,流通能力高：内壁光滑，压力相同时，管径可以减小一档，降低造价；,由于管径缩小，管壁薄，避免了顶管过程中与其他管线交叉而形成的困难；,纠偏容易,:,由于自身重量轻，管节之间采用钢套管连接，使得顶进过程纠偏特别容易；,连接方便：由于各工作坑或接受坑管子的连接不是整数段，混凝土管不能截成任意长度进行对接，采用钢管焊接需,24h,，采用玻璃夹砂管可以任意截取，并在,2-3,小时内连接好；,可带土顶进；,管外表与土之间基本无粘结力，顶进中不易抱死管；,使用机具简单，不需大型设备；,玻璃夹砂管耐腐性能优异、寿命长，几乎不用保修，无需维护。,玻璃钢管与混凝土管过流能力比较,同公称直径、近似顶力两种管材的壁厚、质量、流量比较见下表,公称直径,DN,管材,外径（,mm,）,壁厚（,mm,）,质量（,kgm,）,允许顶力（,kN,）,流量比（）,1000,混凝土顶管,1240,120,1013,2345,100,缠绕玻璃钢顶管,1076,38,240,2478,155,1200,混凝土顶管,1480,140,1414,3506,100,缠绕玻璃钢顶管,1292,46,349.1,3601,155,1400,混凝土顶管,1720,160,1882,4900,100,缠绕玻璃钢顶管,1510,55,487.4,5028,155,1600,混凝土顶管,1940,170,2269,6023,100,缠绕玻璃钢顶管,1722,61,617,6366,155,1800,混凝土顶管,2180,190,2851,7813,100,缠绕玻璃钢顶管,1941,70.5,803,8285,155,2000,混凝土顶管,2420,210,3499,9836,100,缠绕玻璃钢顶管,2158,79,1000,10320,155,工程设计要点,沈阳崇山路污水截流干管根据高架桥及立交桥实际情况，分三段设计：,污水节流干管穿越引导：采用玻璃钢夹砂管顶管施工，设计管径,2100mm,，壁厚,48.4mm,，坡度,0.7,，顶管全长,477.54m,。,污水管渠穿越桥台：两桥桥台处桥墩基础间距为,5m,，净距为,3m,桥墩基础深度为,8-8.5m,，桥墩基础为挖孔桩，设计采用了两根直径,1550,，壁厚为,34.8mm,的玻璃夹砂管，管道坡度为,0.7,，分别穿越桥台，施工方法采用顶管施工法，一次顶进长度最长为,50m,，顶管全长为,380m,。,污水管渠穿越桥区：设计采用玻璃夹砂管顶管施工，设计管径为,2100mm,，壁厚,48.4mm,，坡度为,0.7,，顶管全长为,1293.46m,。,顶管穿越桥墩基础详图,玻璃钢夹砂管管材的技术要求,管材的刚度：规格为,DN1550mm,、,DN2100mm,的玻璃钢夹砂管的刚度须,10kPa,；,管材巴氏硬度,40,管道初始挠曲值：管道覆土厚度大于,3.5mm,时须确保管道埋设后,24h,之内检测的初始挠曲值,2%,；,管道渗漏性能：带水施工作业时，须保证管体及连接部位不应有渗漏，须以管道压力等级（本工程顶管为无压管，按无压管的最大承受压力,0.25MPa,计）的,1.5,倍水压进行检验；,管道顶进：遇到砂土、淤泥等软土层时管道采用带土顶进作业应保证管道发生偏移的范围,15mm,；,在顶进过程中，管内运土时玻璃钢夹砂管内壁采取的垫层材料应确保管道内壁不受损伤；,管材的使用寿命,50,年。,玻璃钢夹砂管顶管生产原材料要求,树脂选材：采用国内名牌厂家生产的机械强度高、耐水性能好的缠绕型间苯不饱和聚脂树脂；,纤维选材,&,采用国内名牌厂家生产的无碱无捻玻璃纤维直接缠绕纱。,管材连接技术方法,检查井玻璃钢夹砂短管与管材连接采用同材质平口对接的裱糊连接方式。,管道连接,工程结果,沈阳市崇山路污水截流干渠工程历时,80d,的时间，现已圆满结束，并于,2002,年,9,月验收完毕，工程质量达到优良。,崇山路污水截流干渠工程的建成，对完善沈阳市北部排水系统起到了十分重要的作用，,同时也为北方地区大型玻璃钢夹砂管顶管工程积累了大量的施工经验。,