玻璃钢夹砂管顶管工程设计简介

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摘　要：介绍了沈阳市崇山路污水截流干渠顶管工程设计要点及技术要求，并叙述了污水截流干渠线位的确定和顶管管材的选择，探讨了污水截流干渠顶管穿越高架桥桥礅基础的方法。

　　关键词：污水截流干渠 玻璃钢夹砂管 高架桥 顶管

　　1 工程概况

　　沈阳市崇山路是沈阳市区一条主要交通干道，道路宽60 m，车流量大，是沈阳市重要的交通枢纽之一。随着社会经济的发展，崇山路上原有污水管渠已不能满足污水量排放要求，因此，决定修建崇山路污水截流管渠，以进一步改善沈阳市污水排放的条件，提高沈阳市污水排放的通畅性。由于道路两侧建筑物密集，地下管网纵横交错，决定采用顶管施工工艺。工程起点为七二四明渠，工程终点为崇山西路泵站。污水截流干渠由东向西，全长6.7 km，贯穿北陵大街高架桥、黄河大街立交桥，污水干渠设计断面为2.4 m×2.2 m单孔方渠，设计污水量为5.59 m3/s ，工程顶管总长度为2151 m，其中顶进直径2100 mm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，工程总投资为3800余万元。

　　2 污水截流干渠线位的确定

　　崇山路上目前有两座高架立交桥，它们分别为北陵大街高架桥和黄河大街立交桥。两座高架桥横断宽均为17 m，两高架桥中心线位于崇山路中心线上。 考虑到崇山路是沈阳市北部地区主要交通干道不能阻碍交通，最后经过详细论证和研究，确定在经过两高架桥桥区时，管线线位应选定在崇山路中心线上，即在两高架桥桥下。

　　3 玻璃钢夹砂管的施工特性

　　由于崇山路污水截流干渠线位处在两座高架桥桥区下，污水截流干渠需在两高架桥桥墩基础间穿越，线位比较特殊，因此我们对顶管的管材进行了综合比选。比选的因素包括工程造价、使用寿命和施工周期等，最终确定的顶管管材为玻璃钢夹砂管。

　　3.1 刚度和硬度大

　　此次崇山路污水截流干渠工程在桥区及桥台区的顶管采用两种规格的玻璃钢夹砂管。其中在桥区下采用的是单排直径2100 mm的玻璃钢夹砂管，在桥台区下采用的是双排直径1550 mm 的玻璃钢夹砂管，两种规格的玻璃钢夹砂管的刚度均须≥10 kPa，其管材的巴氏硬度均≥40.

　　由于管材的刚度和硬度大，因此完全满足崇山路地下地质条件顶管的要求。

　　3.2 在流量一定的条件下，过水断面积小

　　新建崇山路污水截流干渠总设计流量为5.59 m3/s.在两座高架桥桥区外，污水管渠设计为单孔暗渠，断面尺寸为2.4 m×2.2 m，坡度为0.7‰，设计充满度为0.75，流速为1.48 m/ s，过水能力为5.86 m3/s.在两座高架桥桥区内，污水管渠设计为玻璃钢夹砂管。由于玻璃钢夹砂管粗糙系数n为0.008 4～0.009，而钢筋砼暗渠的为0.013.因此玻璃钢夹砂管的过水断面比钢筋砼暗渠过水断面可缩小1.44倍以上。设计中在高架桥桥区下，污水管渠设计为单排直径2100 mm的玻璃钢夹砂管，设计充满度为0.75，流速为2.13 m/s，过水能力5.93 m3/s.在桥台区，由于桥台区桥礅之间的净距只有3 m，因此设计采用双排直径 1550 mm的玻璃钢夹砂管，设计充满度为0.75，流速为2.13 m/s，过水能力为6.45 m3/s.

　　3.3 顶进力小，对周围的土质扰动小

　　由于玻璃钢夹砂管管材粗糙系数小，壁面光滑。因此其在顶进时，阻力小。其次，由于玻璃钢夹砂管可最大程度地减小断面面积且壁薄，设计中直径2100 mm管壁厚为48.4 mm，直径1550 mm管壁厚为34.8 mm，其壁厚只为同管径钢筋砼顶管壁厚的1/4～1/5.因此玻璃钢夹砂管顶管在相同土质的情况下，顶力只为同管径钢筋砼管顶力的1/10左右，对顶管周围土质的扰动小。

　　4 工程设计要点及技术要求

　　4.1 工程设计要点

　　沈阳崇山路污水截流干渠由东向西，贯穿北陵大街高架桥、黄河大街立交桥。

　　北陵高架桥分引道、桥台、桥区三部分，东西引道全长314 m，桥区长为316 m；桥台处地下基础为3根钢筋混凝土桩，直径2 m，两桩之间的距离为5 m，净距为3 m，桩深为 8 m；桥区处地下基础为2根钢筋混凝土桩，直径2.4 m，两桩之间的距离为8.5 m，净距为 6.1 m，桩深为10 m.

　　黄河立交桥分引道、桥台、桥区三部分，东西引道全长297.612 m，桥区长为1308.59? m；桥台处地下基础为3根钢筋混凝土桩，直径2 m，两桩之间的距离为5 m，净距为3 m，桩深为8.5 m；桥区处地下基础为2根钢筋混凝土桩，直径2.5 m，两桩之间的距离为9 m，净距为6.5 m，桩深为8.5～9 m.

　　根据高架桥及立交桥的实际情况，分三段设计：

　　（1）污水截流干渠穿越引道：采用顶管施工，其管材采用玻璃钢夹砂管，设计管径为2100 mm，壁厚为?48.4 mm，坡度为0.7‰，顶管全长为?477.54 m.

　　（2）污水管渠穿越桥台：两桥桥台处桥墩基础的间距为5 m，净距为3 m；桥墩基础深度为8 ～?8.5 m?。桥墩基础为挖孔桩，设计采用了两根直径1550 mm，壁厚为34.8 mm的玻璃钢夹砂管，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50 m，顶管全长为380 m.

　　（3）污水管渠穿越桥区：设计采用顶管施工，其管材采用玻璃钢夹砂管，设计管径为2100 mm，壁厚为48.4 mm，坡度为0.7‰，顶管全长为1293.46 m?。

　　4.2 技术要求

　　由于沈阳崇山路污水截流干渠工程在桥区及桥台区施工条件的特殊性，桥区及桥台区施工段的管材全部采用玻璃钢夹砂管顶管施工，因此对玻璃钢夹砂管的技术提出以下几点要求。

　　4.2.1 璃钢夹砂管顶管生产原材料要求

　　（1）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。

　　（2）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砂。

　　4.2.2 玻璃钢夹砂管管材的技术要求

　　（1）管材的刚度：规格为直径1550 mm和直径2100 mm的玻璃钢夹砂管的刚度须≥10 kPa.

　　（2）管材巴氏硬度≥40.

　　（3）管道初始挠曲值：管道覆土厚度大于3.5 m时，须确保管道埋设后24小时之内检测的初始挠曲值≤2%.

　　（4）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0.25 MPa计）的1.5倍水压进行检验。

　　（5）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≤15 mm.

　　（6）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。

　　（7）管材的使用寿命≥50年。

　　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。

　　5　结语

　　沈阳市崇山路污水截流干渠工程施工历时80天，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。

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