內徑4m鋼筋混凝土頂管管節設計和試驗研究

蔣平 宋曉陽 王強 黃意兵 王長祥

(中國市政工程華北設計研究總院有限公司 天津300381)

引言

目前,隨著我國海綿城市建設的發展,對城市水環境、水安全提出了更高的要求,其中深層排水管道發揮了非常重要的作用[1]。由于排水管道越埋越深,直徑越來越大,造成了管道內水壓和口徑超出已有國家標準和行業標準的要求。國家標準《混凝土和鋼筋混凝土排水管》 (GB/T11836-2009)和行業標準《頂進施工法用鋼筋混凝土排水管》(JC/T640-2010)中規定的內徑上限為DN3500,內水壓力最大為0.1MPa。

某海綿城市溢流污染綜合治理工程中的截流主干管建設,是實現源頭削減、中途轉輸和末端調蓄全流程綜合性技術手段的重點工程。截流主干管工程擬采用頂進法施工工藝,采用的鋼筋混凝土管(DRCP-F)是國內應用較早、比較傳統的頂管管材,較為典型的參考工程有云南滇池昆明主城污水處理廠尾水外排及資源化利用建設工程(DN4000,覆土深度約15m,單次最大頂進距離1193m),該工程管道采用內徑4m 鋼承口式鋼筋混凝土頂管,覆土深度近30m,管內內水工作壓力0.2MPa,管外外水壓力達0.275MPa,且經常需要排空檢修,對管材的抗滲性能和接口的密封性能有較高要求,單次曲線最大頂進距離1304m,這些難點對設計和施工都具有很大的挑戰。

為了實現截流主干管建設的安全、經濟和高效,確保本工程的安全實施和運行,管材的受力性能和結構安全至關重要。本文針對上述荷載條件對管材進行了內力計算和結構設計,并通過混凝土原型管材結構受力性能及密封性能試驗進行進一步驗證,為大口徑鋼筋混凝土頂管管節的設計計算、管節制作和頂進施工驗收標準的制定提供技術支持,同時為類似工程的設計提供參照。……