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浅谈顶管施工管材选择和应用

作者: 来源: 日期:2020-07-29 10:45:11 人气:10
        浅谈顶管施工管材选择和应用

  随着城市基础设施建设日益完善,生活水平日益提高,各种综合管线已经基本占据了道路两侧人行道的位置,相关管线改造的难度也随之提高,在这种背景下,一些非开挖施工技术更多得利用到管线改造施工之中,其中应用最为广泛的就是顶管施工。随着顶管施工技术的日益完善,能利用的管材种类也有所增加,本文将对常用的几种顶管管材进行分析比较。

  1、钢筋混凝土管
  钢筋混凝土顶管在我国应用历史最久是使用最多的管材。顶管用钢筋混凝土管按接口形式可将其分为平口式、企口式、双插口式和钢承口式四种。

  钢筋混凝土管单节管长度一般为2~3m,所施工的管道有大量接头。接头的构造决定了其密封、抗渗的能力均较差,也决定了其抵抗内水压力的能力有限,一般只能抵抗0.2MPa以内的内水压力,故钢筋混凝土顶管一般多被用于污水管、雨水管和水压力较小的其他管道。钢筋混凝土管道管壁较厚比较笨重但在管内介质相同的情况下抗腐蚀能力强于钢管。其接头连接比较快仅需几分钟至十几分钟且不需另作防腐处理,故在顶管施工效率上优于钢顶管。

  2、钢管
  顶管施工中钢管的应用也很普遍,大口径钢管有两种成型工艺即直缝焊管与螺旋焊管;中小口径则用无缝钢管。钢管节长一般为4-6米,最长可达10米。

  钢管通常选用Q235BA3镇静钢钢板制作,它的强度高,管材及管件易加工。钢管的强度大、不透水焊接的接头也具有与母材相同的强度和抗水压能力,密封性好,故对抗渗要求高、内外水压力大的管道一般都使用钢管,如城市供水管道若采用顶管施工大多都使用钢管。但钢管的环向刚度小,易变形,衬里及外防腐要求严格,必要时需作阴极保护。施工过程中组合焊接工作量大,在地下水位较高时可采用胶圈柔性接口措施克服这一困难,但与钢筋混凝土管相比造价较高。

  钢管用于顶进施工时首先需考虑防腐的问题。顶管用钢管的外防腐通常采用两道底漆和两道环氧沥青漆,如果要求达到更高的防腐等级,则还需用玻璃纤维布缠在外面,涂上环氧制成玻璃钢保护管道。也可用仿瓷涂料或氰凝等作外壁涂料防腐。钢管尚需内衬防腐,内衬材料有水泥砂浆或环氧树脂等。

  钢顶管接头是用电焊刚性焊接,可弯曲的余地小,即施工中可纠偏的余地较小,决定了钢顶管不可转弯,只能直线推进不能曲线顶管。同时决定了其顶进特点,如初始顶进方向性好则偏差小易顶进,反之方向掌握不好难纠偏管子易变形接口断开甚至报废。因此施工中对顶管轴线偏差的要求相应较高。与同口径的混凝土管相比因其管壁与土的磨擦系数较小,管重轻,直线性好,所以顶力低得多。顶管所用钢管的壁厚与其埋深和推进长度有关埋深越大顶进长度越大壁厚要求越大以保证钢管有足够的刚度。

  3、玻璃钢夹砂管
  玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM)简称玻璃钢管是目前国内正在推广应用的新型复合材料管道。玻璃钢夹砂管作为新型管材克服了传统管材的耐腐蚀性差、对水质的不利影响等主要缺陷,有着明显的技术优势和发展前景。

  玻璃钢夹砂管具有优良的物理性能。它具有优良的力学性能密度小环向抗拉强度、轴向抗拉强度的比强度远高于钢材铸铁常规塑料等材料;耐腐蚀,抗老化,使用寿命长,不易结垢,维护简单容易。耐化学腐蚀性能能抵抗多种无机溶剂有机溶剂的侵蚀;内表面光滑,水力性能优异,维护成本低。

  玻璃钢夹砂管的内壁非常光滑,明显优于钢管、铸铁管、混凝土管。在相同工况条件下可以选用较小的管径从而降低工程的一次性投资节约运行费用;可设计性:通过改变内衬层树脂系统来适应不同的介质防腐需要亦可通过改变玻璃纤维的缠绕角缠绕层数夹砂量的大小来调整管体结构以满足不同工作载荷的需要。玻璃钢管可根据用户的各种特定要求诸如不同的流量、不同的压力、不同的埋深和载荷情况设计制造成不同压力等级和刚度等级的管道;纠偏容易,施工进度快。因沉降小、顶力小等原因管道纠偏容易;重量轻强度高、运输安装方便。往复交叉缠绕玻璃钢管道的比重为1.62.0为混凝土管道的1/10,约为钢材的1/4~1/5,使用机具简单不需大型设备;外表光滑,顶力小,单次顶进长度大,对顶进设备要求低,适合长距离顶管。

  玻璃钢管材并非完美无缺,目前而言单价较高,初投资大,始终存在废旧料的再生回收、焚烧处置的问题。且顶管用玻璃钢管材目前只能用于直线顶管,生产工艺复杂,难于推广应用。目前尚无相关规范不便控制质量。

  根据上述应用于顶管施工的管材描述,市政排水管道基本上采用钢筋混凝土管,市政给水管道基本上采用钢管。而玻璃钢夹砂管作为新型管材,由于造价较高且缺少国家相关标准导致质量参差不齐,目前尚未大规模应用于顶管施工。

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