玻璃鋼夾砂管頂管施工的頂力分析

摘要：玻璃鋼夾砂頂管是一種輕質(zhì)、耐腐蝕的新型復(fù)合管材，它不僅安裝非常方便，而且具有使用壽命長、頂力小、容易糾偏的優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)玻璃鋼夾砂頂管在施工過程中頂力的相關(guān)問題進(jìn)行了分析，總結(jié)出了在施工過程中使用玻璃鋼夾砂頂管的一些使用方法以及經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼；夾砂頂管；施工頂力

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）16-0072-02

1 玻璃鋼夾砂管的優(yōu)越性

玻璃鋼夾砂管是一種新型的復(fù)合型材料，它的基本原料是樹脂，還有增強(qiáng)作用的材料——玻璃纖維以及作為填充材料的石英砂。這種新型的復(fù)合材料的耐腐蝕性能很強(qiáng)、水力性很強(qiáng)、高強(qiáng)輕質(zhì)、輸送流量很大、安裝方便、投資很小，所以它是排水工程和化工工業(yè)的最好選擇。其中它與傳統(tǒng)的混凝土管道有不同的特性，而且還比混凝土管道有更多的優(yōu)點(diǎn)。

2 砂管進(jìn)行頂進(jìn)的準(zhǔn)備工作

（1）做好頂進(jìn)記錄。砂管的頂進(jìn)工作的重點(diǎn)需要放在頂力的控制上，進(jìn)行操作的人員需要仔細(xì)地觀察在砂管頂進(jìn)的過程中土質(zhì)和頂進(jìn)參數(shù)的變化，然后必須仔細(xì)地做好記錄工作。

（2）注漿管的控制。在注漿的過程中首先要對(duì)所有的注漿管進(jìn)行排序，為了不讓注漿的漿液被泥水帶走，所以注漿將從第二節(jié)開始注漿。我們進(jìn)行注漿的注漿管的順序是2、3、5、7、9、11、14、16、18、21，在注漿的過程中，如果出現(xiàn)了少漿的時(shí)候要視情況進(jìn)行補(bǔ)漿。

（3）防止膠皮漏水。在頂進(jìn)過程中要保護(hù)好止水圈的膠皮，不能使膠皮破損或者是外翻，以防止漏沙、漏水、漏漿等情況發(fā)生，保障好注漿過程的順利進(jìn)行。

（4）繪制頂力曲線圖。在整個(gè)頂進(jìn)的過程中要進(jìn)行頂進(jìn)圖的繪制，對(duì)所有關(guān)鍵事件點(diǎn)做好記錄，方便以后的查驗(yàn)。

3 頂進(jìn)過程中的頂進(jìn)曲線圖的階段分析詳解

根據(jù)實(shí)際情況作出頂力的數(shù)據(jù)曲線圖。如圖1，在圖中反映出了在頂進(jìn)過程中每一節(jié)的頂力變化數(shù)據(jù)，在曲線中一共分了9個(gè)階段，根據(jù)圖中關(guān)鍵事件點(diǎn)分析在頂進(jìn)過程中的各個(gè)因素。

3.1 第一個(gè)上升的頂力高峰分析（①～②）

在第一階段主要是因?yàn)楣ぞ哳^在通過洞口和止水旋噴樁的時(shí)候產(chǎn)生了摩擦力，而這個(gè)摩擦力很小，所以達(dá)到的峰值僅將近50t。在此階段要保護(hù)好止水圈的膠皮，防止因?yàn)榈侗P的旋轉(zhuǎn)或者是破碎塊將止水圈擠爛。

3.2 工具頭進(jìn)入土體（②～③）

在圖中第一次頂力在開始階段出現(xiàn)了下降，由此可以知道此時(shí)的工具頭已經(jīng)通過了旋噴樁，并且工具頭已經(jīng)開始進(jìn)入土體，土體的正面壓力減小，此時(shí)觀察土的具體情況，基本的組成是中砂。在注漿過程中實(shí)行頂進(jìn)的是第三節(jié)管子，而第二節(jié)則是注漿管，在開始頂進(jìn)的時(shí)候，第二節(jié)管子的摩阻力逐漸增大，隨著注漿的開始，它的摩阻力在不斷減小，頂力穩(wěn)定在大概60t大小。

3.3 第四到第七節(jié)的頂管力度增加了40t（③～④）

從整個(gè)頂進(jìn)的曲線圖，依據(jù)其中的數(shù)據(jù)，可以看出工具頭在④點(diǎn)的位置比在③的位置抬高了15cm。由于土質(zhì)的影響，此時(shí)出土的主要是粗砂，沙粒的顆粒明顯增大，并且還夾雜著大小約為0.5～1cm的礫石，這時(shí)刀盤的電流比較大，指針在上下不停地?cái)[動(dòng)。

在此階段出現(xiàn)如此變化的原因是：砂礫質(zhì)量和體積都在變大，在管道內(nèi)泥水的運(yùn)行很難將砂礫帶出，使得砂礫在工具頭不斷地沉積，從而導(dǎo)致了工具頭在不斷地抬高。此時(shí)堆積的砂礫對(duì)整個(gè)管道的外壁形成了擠壓，使得整個(gè)管道管壁的摩阻力在不斷地升高，頂力迅速增大。對(duì)于這個(gè)問題我們可以在水里面加入一定的膨潤土，以此來提高泥水的濃度，從而加大水的比重。

3.4 在圖中曲線頂力保持較高的水平卻又急劇下降原因分析（④～⑥）

在此階段，曲線圖中管子的頂力在第11節(jié)到12節(jié)的時(shí)候頂力在不斷地上升，飆升至100t，在此時(shí)循環(huán)水的濃度和注漿量以及濃度都符合標(biāo)準(zhǔn)，但是頂力卻是一直上升，其原因分析應(yīng)該是：通過觀測儀表的參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)水壓力和排泥壓力都比正常值的數(shù)值要高，很有可能是由于排泥泵的使用時(shí)間比較長，造成葉輪的磨損程度嚴(yán)重，泵的抽吸能力已經(jīng)下降，從而導(dǎo)致了這種情況的產(chǎn)生。

但是在第14節(jié)的管子時(shí)候頂力又在激烈地劇增，達(dá)到了110t，它在半截管子的時(shí)間上升了將近20t。其主要原因可能是：在第13節(jié)管子頂完之后，進(jìn)行退油缸操作，此時(shí)管子也跟著退出，一起帶出了止水圈的膠皮，造成了膠皮的外翻，使得非常多的潤滑漿液流出，從而形成了摩阻力的增大，故頂力在不斷地上升。

3.5 在⑥～⑦階段頂力降幅很大的具體分析

在這個(gè)階段頂力的降幅很大，經(jīng)過判斷主要是在頂進(jìn)的前方土質(zhì)發(fā)生了變化，通過對(duì)出土情況的觀察，此時(shí)土的主要組成是細(xì)沙，造成了工具頭的摩阻力減小，此時(shí)就可以換用清水作為循環(huán)水來用，以提高整個(gè)頂進(jìn)的前進(jìn)速度。

3.6 土質(zhì)變化導(dǎo)致頂力的變化分析

從曲線圖中可以看出在第18節(jié)管頂力上升了20t，其主要的原因是：土質(zhì)發(fā)生了變化，頂油泵的功開至最大，頂速不斷加快，由于這種原因造成頂速過快，注漿的速度跟不上頂速，此時(shí)漿液不能及時(shí)將工具頭挖開的部分填滿，管壁重新被砂石包圍，即使是調(diào)整注漿的壓力也很難將管壁穿透，造成了管壁摩阻力增大。

從圖1的曲線分析，可以看出存在土質(zhì)影響頂力的主要在第三和第四個(gè)階段以及第六和第七階段，由于土質(zhì)的變化不僅影響管道里面水的循環(huán)，而且還影響到各種頂進(jìn)參數(shù)的變化。

3.7 注漿對(duì)整個(gè)頂進(jìn)環(huán)節(jié)頂力的影響分析

在整個(gè)頂進(jìn)的過程中注漿對(duì)頂力大小的影響很大，在圖中都是有所表現(xiàn)的，其中的四個(gè)階段可以說明注漿的重要，在圖中分別是②～③、⑤～⑥、⑦～⑧、⑧～⑨等階段。對(duì)待注漿出現(xiàn)的問題，我們可以在注漿之前提高循環(huán)水的量以及整個(gè)系統(tǒng)的排泥的能力，以此來達(dá)到減小摩阻力和糾偏的作用。

4 結(jié)語

對(duì)于玻璃鋼夾砂管的頂管的頂力進(jìn)行了一個(gè)數(shù)據(jù)的分析，在頂進(jìn)的過程中其主要的影響因素來自于客觀，即地下水的分布以及土質(zhì)的差異。在施工過程中，要注意頂進(jìn)技術(shù)水平的高低在使用過程中要根據(jù)頂力的變化采取不同的措施來解決。在不同的土質(zhì)狀況下出現(xiàn)了不同的頂力變化，都存在著不一樣的原因，這些都需要在場的技術(shù)人員和研究人員不斷地發(fā)現(xiàn)問題，從根本上解決頂管施工的頂力增幅變化過大問題。

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作者簡介：夏天（1983—），男，甘肅蘭州人，甘肅省引洮工程建設(shè)管理局助理工程師，研究方向：水利水電工程建設(shè)。