小口徑離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管技術在市政排水管道設計及施工應用

方韜 蘇躍輝

（1.合肥市規劃設計研究院 安徽合肥 230041 2.浙江東方豪博管業有限公司 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備和技術手段，通過導向、定向鉆進等方式在地表極小部分開挖的情況下，敷設、更換和修復各種地下管線的技術，在管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”，對交通、環境影響較小，具有較好的經濟效益和社會效益[1]。

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

小口徑管道（直徑小于800mm）非開挖施工技術在發達國家起步較早，技術也比較成熟，已得到廣泛應用。我國于20世紀80年代開始引進小口徑頂管施工技術，經過近二十年的發展，小口徑頂管技術已有了較大的發展。隨著城市經濟迅速發展，城市化建設持續深入，市政建設作為傳統行業呈現規模化方向發展，難免會遇到大量管道施工，其中小口徑頂管技術作為一項現代化施工技術，具有占地面積較小，對環境影響較小、靈活性、高效性的優勢[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良性能外，還具有獨特的離心澆鑄工藝使其具有管壁質地密實、均勻、強度高的優點[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、北美等發達國家已經非常普遍，國內在上海、浙江、江蘇等地區使用。

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、施工及運輸等方面具有一定優勢，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 管材規格

離心澆鑄玻璃鋼夾砂管用于小口徑頂管規格有：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。密封橡膠材質可根據使用環境選擇三元乙丙橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠。“FS”型接頭的結構形式如圖2所示。

圖2

3.3 接頭密封性能

“FS”型接頭密封性能較好，經過最大允許偏轉角、最大管道平移、單邊加載和負內壓等各種狀態下密封性試驗，均無發生滲漏現象，可適應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 設計及施工應用

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

通常設計頂管管徑選用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，設計流速為0.68m/s。本次設計選用管徑d600的玻璃鋼頂管，其外徑尺寸為616mm，每延米出土量為0.29m3，設計流速為0.96m/s。根據對比可知，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，減少養護難度。

為節約造價，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完工，管道施工偏差很小，均在規范允許范圍之內。施工中，管道的實際頂力較小（僅440kN），個別區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 結論

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

我國頂管技術目前存在機械設備不夠先進、行業規范化不夠、各地技術水平參差不齊等問題。應加快引進國外先進技術設備，通過創新研發和工程實踐，在我國經濟高速增長的支持下，小口徑頂管技術的發展將面臨前所未有的機遇。