小口徑離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管技術(shù)在市政排水管道設(shè)計及施工應(yīng)用

方韜 蘇躍輝

（1.合肥市規(guī)劃設(shè)計研究院 安徽合肥 230041 2.浙江東方豪博管業(yè)有限公司 浙江溫州 325011）

1 小口徑頂管

非開挖是指利用各種巖土鉆掘設(shè)備和技術(shù)手段，通過導(dǎo)向、定向鉆進等方式在地表極小部分開挖的情況下，敷設(shè)、更換和修復(fù)各種地下管線的技術(shù)，在管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”，對交通、環(huán)境影響較小，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益[1]。

頂管技術(shù)作為一種成熟的非開挖施工方法，其具有施工精度高、適用土質(zhì)廣、適用管徑范圍大、綜合成本低等特點，廣泛應(yīng)用在市政排水管道施工中。

小口徑管道（直徑小于800mm）非開挖施工技術(shù)在發(fā)達國家起步較早，技術(shù)也比較成熟，已得到廣泛應(yīng)用。我國于20世紀80年代開始引進小口徑頂管施工技術(shù)，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，小口徑頂管技術(shù)已有了較大的發(fā)展。隨著城市經(jīng)濟迅速發(fā)展，城市化建設(shè)持續(xù)深入，市政建設(shè)作為傳統(tǒng)行業(yè)呈現(xiàn)規(guī)模化方向發(fā)展，難免會遇到大量管道施工，其中小口徑頂管技術(shù)作為一項現(xiàn)代化施工技術(shù)，具有占地面積較小，對環(huán)境影響較小、靈活性、高效性的優(yōu)勢[2]。

2 頂管管材選擇

常用的頂管管材有鋼筋混凝土頂管、鋼管等，本文擬介紹一種新型的頂管管材——離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管。離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管除具有一般玻璃鋼夾砂管的優(yōu)良性能外，還具有獨特的離心澆鑄工藝使其具有管壁質(zhì)地密實、均勻、強度高的優(yōu)點[3]。因此特別適合用于頂管施工和開挖埋管。離心澆鑄玻璃鋼夾砂管作為頂管，在歐洲、北美等發(fā)達國家已經(jīng)非常普遍，國內(nèi)在上海、浙江、江蘇等地區(qū)使用。

與鋼筋混凝土頂管相比，離心澆鑄玻璃鋼頂管在輸水能力、耐腐蝕、施工及運輸?shù)确矫婢哂幸欢▋?yōu)勢，見圖1。

表1 管材性能對比

3 小口徑離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管

3.1 管材規(guī)格

離心澆鑄玻璃鋼夾砂管用于小口徑頂管規(guī)格有：DN350、DN400、DN450、DN500、DN600、DN700。

圖1 離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管

3.2 接頭型式

小口徑非壓力離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管采用“FS”型接頭，套筒材質(zhì)為不銹鋼，密封材料為整體型橡膠密封圈，密封性好。密封橡膠材質(zhì)可根據(jù)使用環(huán)境選擇三元乙丙橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠。“FS”型接頭的結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2

3.3 接頭密封性能

“FS”型接頭密封性能較好，經(jīng)過最大允許偏轉(zhuǎn)角、最大管道平移、單邊加載和負內(nèi)壓等各種狀態(tài)下密封性試驗，均無發(fā)生滲漏現(xiàn)象，可適應(yīng)因地基沉降或地震等引起的管道偏移。

圖3 密封性能試驗

4 設(shè)計及施工應(yīng)用

合肥市北二環(huán)路規(guī)劃為城市快速路，擬按高架橋型式建設(shè)。根據(jù)城市排水規(guī)劃，某路段規(guī)劃污水量120L/s，新建管道位于車行道下，埋深6.5～8m，設(shè)計底坡0.001。根據(jù)巖土勘察報告，管道位于③層粘土層，土質(zhì)條件良好。擬采用頂管法施工。

通常設(shè)計頂管管徑選用d800的F型鋼承口Ⅲ級鋼筋混凝土頂管，其外徑尺寸為960mm，每延米出土量為0.72m3，設(shè)計流速為0.68m/s。本次設(shè)計選用管徑d600的玻璃鋼頂管，其外徑尺寸為616mm，每延米出土量為0.29m3，設(shè)計流速為0.96m/s。根據(jù)對比可知，玻璃鋼管的出土量明顯少于混凝土管，頂管速度更為快捷；玻璃鋼管的流速比混凝土管的更高，污水管道不易淤積，減少養(yǎng)護難度。

為節(jié)約造價，加快工期，減小對交通的影響，采用泥水平衡機械頂管法施工。頂管管材選用離心澆鑄玻璃鋼夾砂管，剛度不小于80kN/m2，本次頂管總長度680m，檢查井平均間距60m，額定頂力不小于990kN。接口采用FS不銹鋼整體膠圈接頭方式連接，套筒材質(zhì)為不銹鋼；密封圈采用三元乙丙橡膠。

頂管施工期間，為防止路面沉降、隆起等問題的發(fā)生，在地面布置沉降觀測點布置、加強施工期間沉降觀測、每段頂管完成后采用水泥砂漿置換觸變泥漿等。

目前該頂管工程已經(jīng)完工，管道施工偏差很小，均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。施工中，管道的實際頂力較小（僅440kN），個別區(qū)段因為遇到地下障礙物時，頂力接近允許頂力，但未超過。施工過程中，管道無一損傷，管道的頂進速度很快，平均50m/d。

圖4 頂管施工

圖5 頂管機機頭

5 結(jié)論

小口徑頂管在合肥市排水管道施工的成功應(yīng)用，主要歸功于優(yōu)良性能的管材和具有豐富經(jīng)驗的施工隊伍。工程的實施為今后離心澆鑄玻璃鋼頂管在小口徑頂管領(lǐng)域中的設(shè)計、施工提供了經(jīng)驗和參考。

我國頂管技術(shù)目前存在機械設(shè)備不夠先進、行業(yè)規(guī)范化不夠、各地技術(shù)水平參差不齊等問題。應(yīng)加快引進國外先進技術(shù)設(shè)備，通過創(chuàng)新研發(fā)和工程實踐，在我國經(jīng)濟高速增長的支持下，小口徑頂管技術(shù)的發(fā)展將面臨前所未有的機遇。