玻璃纤维增强塑料顶管结构设计论文

1工程概况

本工程位于天津市北辰区北辰西道沿线，工程内容主要包括沿北辰西道自东向西新建一排d1000mm~d1200mm的污水重力流管道，总长约4.4km。北辰西道污水干管收水范围西起新京福路、京沪高铁、东至南曹铁路，北起七纬路、南至津霸线共计约14.7km2。收集污水主要包含生活污水和工业废水。根据现状调研情况可知，由于企业污水排放含有腐蚀性物质，导致现状钢筋混凝土管出现破损、渗漏现象严重。结合本工程实际情况，在管材选取上采用耐腐蚀性好的玻璃钢夹砂管。由于北辰西道为现状道路，两侧存在房屋、高压铁塔，同时管道沿线需要穿越京沪高铁、京福公路等重要节点，且管道埋深均在5m以上，因此本工程采用玻璃纤维增强塑料顶管全线顶管施工。管道施工段地层土质自上至下分别为素填土、粉土、黏土、粉质黏土，管道穿越的地层主要为黏土和粉质黏土。

2玻璃纤维增强塑料顶管管材结构参数计算

为保证全线玻璃纤维增强塑料顶管施工的安全性，施工前对管道的结构进行验算，通过验算得出安全可靠的管材数据，为后期实际施工做好有利的理论数据支撑。根据设计条件、GB/T21492—2008《玻璃纤维增强塑料顶管》及管材厂家提供管道试验参数，本工程设计确定的玻璃纤维增强塑料顶管管材在设计计算中所用的基本参数。

3管道接口构造设计

针对该工程的特点，对原玻璃钢夹砂顶管接口进行改造。管道采用承插口连接方式，管道承口是由钢套环经打磨除锈处理，涂刷一层树脂防腐，钢套环与管道接缝处用树脂腻子填补缝隙，外层用玻璃纤维和树脂糊制。在管道接口防水处理方面主要采用双胶圈连接、实木垫块、橡胶垫块3种物质对接口联合密封，起到防水保压的作用，保证管道接口处无渗漏。这种接口的主要特点有以下几点。

1）防渗性能好。通过楔形胶圈和球形胶圈的双胶圈使用，即使在有一定偏角的情况下仍能够很好地起到防渗的作用。

2）安装连接简单方便。多级台阶构造、承插口连接，使得现场施工易于操作。

4施工情况分析及注意事项

在本次施工中顶管最大一次性顶离达到120m（理论计算值100m），顶管单节长度为6m。施工中为保证安全性，采取注浆减阻措施，通过注浆处理后将管道外壁与土壤的平均摩擦阻力fk从4.5kN/m2降低至3.2kN/m2，进而更有效保证顶管的施工安全。通过良好的注浆处理增大管道的理论顶进距离，但是此方法有一定风险性，施工中实际顶进距离不宜超出理论计算一次顶进距离。通过本次玻璃纤维增强塑料顶管施工发现，由于顶管施工需要进行纠偏工作，而纠偏会导致管材管口承受力面减小，小管径玻璃钢夹砂管顶管的壁厚较小，所以在设计时应充分考虑纠偏影响，适当加大管道的壁厚，保证施工过程安全可靠；大管径玻璃钢夹砂顶管的壁厚较大，可以不考虑增加壁厚。本次施工中未发生由于纠偏导致管道破损情况，进一步证明管道设计参数满足施工要求。工程中顶管工作坑均采用沉井施工，并设置单排止水帷幕。避免明开挖基坑和降水对周边房屋、道路的不利影响。顶管施工完成后沉井基坑直接作为检查井使用，减少后期二次浇注检查井的工作，但是由于沉井施工的工作周期较长对本工程整体工期有一定影响。

5结语

通过工程前期对d1000mm~d1200mm玻璃纤维增强塑料顶管的理论计算，保证4.4km污水干管全线顶管施工的顺利完成，其中单程顶进最大距离达120m，进而使得管道的理论计算成功应用到实际工程之中。与此同时，采用玻璃纤维增强塑料顶管施工还具有工期短、施工便捷及节省地下空间等优点。本工程对促进非开挖技术和玻璃钢管道行业的发展起到积极的推进作用。

作者:周乃磊陆峰峰单位:中国市政工程华北设计研究总院有限公司