淺談玻璃鋼夾砂管頂管技術在市政污水管施工中的應用

  摘要:介紹了常州市市政污水管玻璃鋼夾砂管采用泥水平衡式機械頂管的施工方案和技術措施,并提出在玻璃鋼夾砂管頂管施工前應嚴格控制玻璃鋼管材環向剛度等需要注意的問題。
  關鍵詞:污水管、玻璃鋼夾砂管、頂管施工。
  1.玻璃鋼夾砂管的優越性
  新型玻璃鋼夾砂管(RPMP)相對于鋼筋混凝土管(RC)相比有如下優特點:(1)耐腐性,可輸送腐蝕介質和任何污水,使用壽命達50年,且幾乎不用保修、維護。(2)高強度,環向強度500MPa,軸向拉伸強度320MPa。(3)外壁光滑,摩阻力小,頂進速度快,頂力?。?)內壁的光滑使其流通轉力明顯高于鋼管和混凝土管。(5)質輕,由于管徑縮小,管壁?。ɑ炷凉転?00mm,而DN1200玻璃鋼夾砂管39mm),避免了頂管過程中與其他管線交叉而形成施工困難而增加成本。(6)糾偏方便,由于自身重量輕,管節之間采用不銹鋼套環連接,待施工完成后再用手糊玻璃鋼密封,使得頂進過程中糾偏特別容易。(7)連接方便,各工作坑或接收坑內管的連接由于不是整數長度,如混凝土管則不可能截成任意長度對接,而玻璃鋼夾砂管則可截取任意長度,并在2-3小時內連接好。(8)管外表與土之間基本無內聚力,頂進中不死管。而混凝土管外表與土之間有很大的內聚力,頂進中容易死管。
  2.工程概況
  常州市某開發區管網一標段是常州市北片污水系統的關鍵工程,污水管沿線穿越的地質為粉質粘土和細砂,靠近長江,地下水位較高。管線長度為2549m,管徑DN1200,管長2.5m,壁厚3.9cm,采用不銹鋼套環連接,高強度橡膠止水帶密封。工作井18只,接收井16只,工程總造價1700萬元。筆者為該工程的項目經理,本工程于2006年元月7日開工,工期為三個月。
  3.施工部署
  3.1工作井、接收井位置的選取
  綜合施工現場實際情況,結合交通協調會,以及圖紙會審、監理、設計、業主方面的意見,快車道不得斷交通,路南慢車道沉井施工現場為彩鋼瓦維護全封閉施工,并且沉井和頂管施工不得影響原路各管線的安全。
  3.2頂管設備的進場安排
  由于本工程工期緊、任務重,所以選用5套TCC泥水平衡式頂管機,具體設備在現場依據平面布置圖進行合理擺放。工作沉井施工完畢后,立即安裝頂管設備,混凝土強度達到70%即可頂進。
  3.3頂管施工順序及路面修復
  頂管每500米為一施工段,5只泥水平衡頂管機可同時安裝和頂進。工作井和接收井中心長為100米,接收井的施工可在工作井和頂管過程中同時進行,待頂管過程完成后,抹帶和砌筑檢查井,并對基坑進行分層回填,每層使用振板壓實,修復路面。
  4.主要施工方案和技術措施
  4.1工作井施工技術措施
  根據圖紙要求,工作井井體要求深度7.5m,分兩節制作,工作井凈空3.8m*6.2m,井體混凝土強度為C25,抗滲等級為S6。工作井沉至設計標高后,采用C20鋼筋混凝土封底,厚度為0.40m。工作井在后座墻及前導墻外側,設各D=500mm水泥攪拌樁,攪拌樁在沉井封底后施工,工作井沉井預留頂管用的洞口。
  4.2接收井施工技術措施
  接收井采用沉井施工,接收井平面為圓形,內徑凈空D=3.5m,在頂管頂進方向,沉井外圍設置深層攪拌樁,攪拌樁的施工在沉井封底后進行。具體施工工藝同工作井施工技術措施。
  4.3頂管施工方案
  4.3.1頂管設備
  根據工程特點,由于泥水平衡式頂管機相比于土壓平衡式頂管機能有效平衡地下水,對付流砂和淤泥質地層,同時對于口徑較大的頂管,泥水平衡頂管機具有許多土壓式平衡頂管機無法媲美的有點。本工程采用TCC1200泥水平衡式頂管設備。全封閉式作業,適合該場地復雜地層施工,基本不會造成地面沉降,可以確保工程質量。
  4.3.2管材的質量要求
  本工程管材采用材料招標方式引進管材。為保證管材的加工質量,避免因運輸損壞而造成質量下降,確保投入使用的管材質量,特采用管材現場檢查措施。
  管材必須具有制造廠的合格證書,否則應該補做所缺項目的檢驗。按照:(1)管材表面光滑。(2)橡膠圈必須是遇水膨脹橡膠材質,不能太松,以必須用鋼筋輔助才能安裝上為標準,同時橡膠圈直徑不能小于管材直徑的3/4。橡膠圈外觀和任何斷面都必須致密均勻,無裂縫、凹痕等。(3)凹槽內固定有密封橡膠。(4)直管管口斷面應與管垂直,不得有機械損傷等。
  4.3.3頂管施工流程
  玻璃鋼夾砂管的頂管施工流程為工作井、接收井施工和制作管材→頂管設備安裝調試→吊裝機頭到軌道→連接好機頭→連接進排泥管線及各種電纜→開始頂管→出泥→千斤頂回縮→拆進出泥及各種管線→吊節管材→安裝管材接口并頂管→后管道貫通→機頭抵達接收井并起吊至地面→拆除管道內的進排泥管線及各種電纜以及注漿管→封堵管道破裂處以及注漿口→砌筑檢查井→閉水試驗→井位回填和恢復路面。
  4.4頂進施工
  4..4.1頂進前的檢查
  工作井設備安裝完畢,必須按照操作規程進行檢查。
  檢查動力電纜、信號電纜、視頻/音頻線、進排泥管線、電磁閥門,液壓系統、糾偏系統、注漿系統等等。確認各系統連接正常并處于良好狀態,即可開動機頭進行試運轉。
  由專職測量人員檢查激光經緯儀系統,查看其測量誤差是否在允許范圍之內。否則,立即送回儀檢中心校正。
  校測機頭水平及垂直標高是否符合設計要求,合格后即可頂進機頭,然后安放管節,處理好接頭,再次測量標高,核定無誤后,開動機頭進行試頂,待調整好各項參數后即可正常頂進。
  4.4.2頂進流程
  頂進施工主要利用機頭在前端切削土質。千斤頂在后背不動的情況下將管材向前頂進,其操作過程如下:(1)安裝好頂壓環并卡牢管后端,檢查頂進系統的安裝是否完好,校核管線標高核方向,各方面都準備好后方可操作頂進。(2)先開動機頭,轉速由慢轉快,然后啟動進排泥泵出泥,繼而操作主頂系統進行頂進,直到頂進一節管。(3)在地面安裝好注漿管內的注漿支管,并按照頂進的順序排放好注漿管的位置,按順序下管注漿。(4)停止機頭,進排泥系統旁通,清洗進排泥管道,千斤頂回縮。(5)拆除管線,下管,安裝管線、電纜后進行下一節管材頂進。
  5.結論及建議
  通過本工程玻璃鋼夾砂管頂管技術的施工得出如下結論:(1)必須根據土質條件、設計要求、認真選型、合理配套,才能得到良好的效益。(2)因頂管機的頂管不可能是完全意義上的直線,故需要在施工前嚴格控制玻璃鋼管材的環向剛度,符合檢驗的標準和要求。(3)純玻璃鋼部分的長度必須保證或略有增加,其固化度應達到規定要求(固化度對夾砂段同樣重要),以滿足實際施工頂力要求。(4)精心操作,嚴格按照技術規程運作,才能確保工程質量優異。
  建議應該注意的問題:(1)沉井洞口止水圈必須安裝牢固,頂管時不得漏水、漏漿,否則挖掘面會失穩。(1)大口徑玻璃鋼夾砂管機械頂管,應設中繼站,并可長距離頂進,以降低施工成本。(3)雖然玻璃鋼夾砂管頂管有許多優點,但本身管材目前價格太高,管材生產廠家應改造制管工藝,降低管材費用,其應用才能得到廣泛推廣。