玻璃鋼夾砂管頂管施工的頂力分析

摘要：玻璃鋼夾砂頂管是一種輕質、耐腐蝕的新型復合管材，它不僅安裝非常方便，而且具有使用壽命長、頂力小、容易糾偏的優勢。文章對玻璃鋼夾砂頂管在施工過程中頂力的相關問題進行了分析，總結出了在施工過程中使用玻璃鋼夾砂頂管的一些使用方法以及經驗。

關鍵詞：玻璃鋼；夾砂頂管；施工頂力

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0072-02

1 玻璃鋼夾砂管的優越性

玻璃鋼夾砂管是一種新型的復合型材料，它的基本原料是樹脂，還有增強作用的材料——玻璃纖維以及作為填充材料的石英砂。這種新型的復合材料的耐腐蝕性能很強、水力性很強、高強輕質、輸送流量很大、安裝方便、投資很小，所以它是排水工程和化工工業的最好選擇。其中它與傳統的混凝土管道有不同的特性，而且還比混凝土管道有更多的優點。

2 砂管進行頂進的準備工作

（1）做好頂進記錄。砂管的頂進工作的重點需要放在頂力的控制上，進行操作的人員需要仔細地觀察在砂管頂進的過程中土質和頂進參數的變化，然后必須仔細地做好記錄工作。

（2）注漿管的控制。在注漿的過程中首先要對所有的注漿管進行排序，為了不讓注漿的漿液被泥水帶走，所以注漿將從第二節開始注漿。我們進行注漿的注漿管的順序是2、3、5、7、9、11、14、16、18、21，在注漿的過程中，如果出現了少漿的時候要視情況進行補漿。

（3）防止膠皮漏水。在頂進過程中要保護好止水圈的膠皮，不能使膠皮破損或者是外翻，以防止漏沙、漏水、漏漿等情況發生，保障好注漿過程的順利進行。

（4）繪制頂力曲線圖。在整個頂進的過程中要進行頂進圖的繪制，對所有關鍵事件點做好記錄，方便以后的查驗。

3 頂進過程中的頂進曲線圖的階段分析詳解

根據實際情況作出頂力的數據曲線圖。如圖1，在圖中反映出了在頂進過程中每一節的頂力變化數據，在曲線中一共分了9個階段，根據圖中關鍵事件點分析在頂進過程中的各個因素。

3.1 第一個上升的頂力高峰分析（①～②）

在第一階段主要是因為工具頭在通過洞口和止水旋噴樁的時候產生了摩擦力，而這個摩擦力很小，所以達到的峰值僅將近50t。在此階段要保護好止水圈的膠皮，防止因為刀盤的旋轉或者是破碎塊將止水圈擠爛。

3.2 工具頭進入土體（②～③）

在圖中第一次頂力在開始階段出現了下降，由此可以知道此時的工具頭已經通過了旋噴樁，并且工具頭已經開始進入土體，土體的正面壓力減小，此時觀察土的具體情況，基本的組成是中砂。在注漿過程中實行頂進的是第三節管子，而第二節則是注漿管，在開始頂進的時候，第二節管子的摩阻力逐漸增大，隨著注漿的開始，它的摩阻力在不斷減小，頂力穩定在大概60t大小。

3.3 第四到第七節的頂管力度增加了40t（③～④）

從整個頂進的曲線圖，依據其中的數據，可以看出工具頭在④點的位置比在③的位置抬高了15cm。由于土質的影響，此時出土的主要是粗砂，沙粒的顆粒明顯增大，并且還夾雜著大小約為0.5～1cm的礫石，這時刀盤的電流比較大，指針在上下不停地擺動。

在此階段出現如此變化的原因是：砂礫質量和體積都在變大，在管道內泥水的運行很難將砂礫帶出，使得砂礫在工具頭不斷地沉積，從而導致了工具頭在不斷地抬高。此時堆積的砂礫對整個管道的外壁形成了擠壓，使得整個管道管壁的摩阻力在不斷地升高，頂力迅速增大。對于這個問題我們可以在水里面加入一定的膨潤土，以此來提高泥水的濃度，從而加大水的比重。

3.4 在圖中曲線頂力保持較高的水平卻又急劇下降原因分析（④～⑥）

在此階段，曲線圖中管子的頂力在第11節到12節的時候頂力在不斷地上升，飆升至100t，在此時循環水的濃度和注漿量以及濃度都符合標準，但是頂力卻是一直上升，其原因分析應該是：通過觀測儀表的參數可以發現進水壓力和排泥壓力都比正常值的數值要高，很有可能是由于排泥泵的使用時間比較長，造成葉輪的磨損程度嚴重，泵的抽吸能力已經下降，從而導致了這種情況的產生。

但是在第14節的管子時候頂力又在激烈地劇增，達到了110t，它在半截管子的時間上升了將近20t。其主要原因可能是：在第13節管子頂完之后，進行退油缸操作，此時管子也跟著退出，一起帶出了止水圈的膠皮，造成了膠皮的外翻，使得非常多的潤滑漿液流出，從而形成了摩阻力的增大，故頂力在不斷地上升。

3.5 在⑥～⑦階段頂力降幅很大的具體分析

在這個階段頂力的降幅很大，經過判斷主要是在頂進的前方土質發生了變化，通過對出土情況的觀察，此時土的主要組成是細沙，造成了工具頭的摩阻力減小，此時就可以換用清水作為循環水來用，以提高整個頂進的前進速度。

3.6 土質變化導致頂力的變化分析

從曲線圖中可以看出在第18節管頂力上升了20t，其主要的原因是：土質發生了變化，頂油泵的功開至最大，頂速不斷加快，由于這種原因造成頂速過快，注漿的速度跟不上頂速，此時漿液不能及時將工具頭挖開的部分填滿，管壁重新被砂石包圍，即使是調整注漿的壓力也很難將管壁穿透，造成了管壁摩阻力增大。

從圖1的曲線分析，可以看出存在土質影響頂力的主要在第三和第四個階段以及第六和第七階段，由于土質的變化不僅影響管道里面水的循環，而且還影響到各種頂進參數的變化。

3.7 注漿對整個頂進環節頂力的影響分析

在整個頂進的過程中注漿對頂力大小的影響很大，在圖中都是有所表現的，其中的四個階段可以說明注漿的重要，在圖中分別是②～③、⑤～⑥、⑦～⑧、⑧～⑨等階段。對待注漿出現的問題，我們可以在注漿之前提高循環水的量以及整個系統的排泥的能力，以此來達到減小摩阻力和糾偏的作用。

4 結語

對于玻璃鋼夾砂管的頂管的頂力進行了一個數據的分析，在頂進的過程中其主要的影響因素來自于客觀，即地下水的分布以及土質的差異。在施工過程中，要注意頂進技術水平的高低在使用過程中要根據頂力的變化采取不同的措施來解決。在不同的土質狀況下出現了不同的頂力變化，都存在著不一樣的原因，這些都需要在場的技術人員和研究人員不斷地發現問題，從根本上解決頂管施工的頂力增幅變化過大問題。

參考文獻

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作者簡介：夏天（1983—），男，甘肅蘭州人，甘肅省引洮工程建設管理局助理工程師，研究方向：水利水電工程建設。