玻璃鋼夾砂管頂管工程設計簡介

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摘　要：介紹了沈陽市崇山路污水截流干渠頂管工程設計要點及技術要求，并敘述了污水截流干渠線位的確定和頂管管材的選擇，探討了污水截流干渠頂管穿越高架橋橋礅基礎的方法。

　　關鍵詞：污水截流干渠 玻璃鋼夾砂管 高架橋 頂管

　　1 工程概況

　　沈陽市崇山路是沈陽市區(qū)一條主要交通干道，道路寬60 m，車流量大，是沈陽市重要的交通樞紐之一。隨著社會經濟的發(fā)展，崇山路上原有污水管渠已不能滿足污水量排放要求，因此，決定修建崇山路污水截流管渠，以進一步改善沈陽市污水排放的條件，提高沈陽市污水排放的通暢性。由于道路兩側建筑物密集，地下管網縱橫交錯，決定采用頂管施工工藝。工程起點為七二四明渠，工程終點為崇山西路泵站。污水截流干渠由東向西，全長6.7 km，貫穿北陵大街高架橋、黃河大街立交橋，污水干渠設計斷面為2.4 m×2.2 m單孔方渠，設計污水量為5.59 m3/s ，工程頂管總長度為2151 m，其中頂進直徑2100 mm玻璃鋼夾砂管長為1771m，頂進直徑1550 mm 玻璃鋼夾砂管長為380 m，工程總投資為3800余萬元。

　　2 污水截流干渠線位的確定

　　崇山路上目前有兩座高架立交橋，它們分別為北陵大街高架橋和黃河大街立交橋。兩座高架橋橫斷寬均為17 m，兩高架橋中心線位于崇山路中心線上。 考慮到崇山路是沈陽市北部地區(qū)主要交通干道不能阻礙交通，最后經過詳細論證和研究，確定在經過兩高架橋橋區(qū)時，管線線位應選定在崇山路中心線上，即在兩高架橋橋下。

　　3 玻璃鋼夾砂管的施工特性

　　由于崇山路污水截流干渠線位處在兩座高架橋橋區(qū)下，污水截流干渠需在兩高架橋橋墩基礎間穿越，線位比較特殊，因此我們對頂管的管材進行了綜合比選。比選的因素包括工程造價、使用壽命和施工周期等，最終確定的頂管管材為玻璃鋼夾砂管。

　　3.1 剛度和硬度大

　　此次崇山路污水截流干渠工程在橋區(qū)及橋臺區(qū)的頂管采用兩種規(guī)格的玻璃鋼夾砂管。其中在橋區(qū)下采用的是單排直徑2100 mm的玻璃鋼夾砂管，在橋臺區(qū)下采用的是雙排直徑1550 mm 的玻璃鋼夾砂管，兩種規(guī)格的玻璃鋼夾砂管的剛度均須≥10 kPa，其管材的巴氏硬度均≥40.

　　由于管材的剛度和硬度大，因此完全滿足崇山路地下地質條件頂管的要求。

　　3.2 在流量一定的條件下，過水斷面積小

　　新建崇山路污水截流干渠總設計流量為5.59 m3/s.在兩座高架橋橋區(qū)外，污水管渠設計為單孔暗渠，斷面尺寸為2.4 m×2.2 m，坡度為0.7‰，設計充滿度為0.75，流速為1.48 m/ s，過水能力為5.86 m3/s.在兩座高架橋橋區(qū)內，污水管渠設計為玻璃鋼夾砂管。由于玻璃鋼夾砂管粗糙系數n為0.008 4～0.009，而鋼筋砼暗渠的為0.013.因此玻璃鋼夾砂管的過水斷面比鋼筋砼暗渠過水斷面可縮小1.44倍以上。設計中在高架橋橋區(qū)下，污水管渠設計為單排直徑2100 mm的玻璃鋼夾砂管，設計充滿度為0.75，流速為2.13 m/s，過水能力5.93 m3/s.在橋臺區(qū)，由于橋臺區(qū)橋礅之間的凈距只有3 m，因此設計采用雙排直徑 1550 mm的玻璃鋼夾砂管，設計充滿度為0.75，流速為2.13 m/s，過水能力為6.45 m3/s.

　　3.3 頂進力小，對周圍的土質擾動小

　　由于玻璃鋼夾砂管管材粗糙系數小，壁面光滑。因此其在頂進時，阻力小。其次，由于玻璃鋼夾砂管可最大程度地減小斷面面積且壁薄，設計中直徑2100 mm管壁厚為48.4 mm，直徑1550 mm管壁厚為34.8 mm，其壁厚只為同管徑鋼筋砼頂管壁厚的1/4～1/5.因此玻璃鋼夾砂管頂管在相同土質的情況下，頂力只為同管徑鋼筋砼管頂力的1/10左右，對頂管周圍土質的擾動小。

　　4 工程設計要點及技術要求

　　4.1 工程設計要點

　　沈陽崇山路污水截流干渠由東向西，貫穿北陵大街高架橋、黃河大街立交橋。

　　北陵高架橋分引道、橋臺、橋區(qū)三部分，東西引道全長314 m，橋區(qū)長為316 m；橋臺處地下基礎為3根鋼筋混凝土樁，直徑2 m，兩樁之間的距離為5 m，凈距為3 m，樁深為 8 m；橋區(qū)處地下基礎為2根鋼筋混凝土樁，直徑2.4 m，兩樁之間的距離為8.5 m，凈距為 6.1 m，樁深為10 m.

　　黃河立交橋分引道、橋臺、橋區(qū)三部分，東西引道全長297.612 m，橋區(qū)長為1308.59? m；橋臺處地下基礎為3根鋼筋混凝土樁，直徑2 m，兩樁之間的距離為5 m，凈距為3 m，樁深為8.5 m；橋區(qū)處地下基礎為2根鋼筋混凝土樁，直徑2.5 m，兩樁之間的距離為9 m，凈距為6.5 m，樁深為8.5～9 m.

　　根據高架橋及立交橋的實際情況，分三段設計：

　?。?）污水截流干渠穿越引道：采用頂管施工，其管材采用玻璃鋼夾砂管，設計管徑為2100 mm，壁厚為?48.4 mm，坡度為0.7‰，頂管全長為?477.54 m.

　?。?）污水管渠穿越橋臺：兩橋橋臺處橋墩基礎的間距為5 m，凈距為3 m；橋墩基礎深度為8 ～?8.5 m?。橋墩基礎為挖孔樁，設計采用了兩根直徑1550 mm，壁厚為34.8 mm的玻璃鋼夾砂管，管道坡度為0.7‰，分別穿越橋臺，施工方法采用頂管施工法，一次頂進長度最長為50 m，頂管全長為380 m.

　?。?）污水管渠穿越橋區(qū)：設計采用頂管施工，其管材采用玻璃鋼夾砂管，設計管徑為2100 mm，壁厚為48.4 mm，坡度為0.7‰，頂管全長為1293.46 m?。

　　4.2 技術要求

　　由于沈陽崇山路污水截流干渠工程在橋區(qū)及橋臺區(qū)施工條件的特殊性，橋區(qū)及橋臺區(qū)施工段的管材全部采用玻璃鋼夾砂管頂管施工，因此對玻璃鋼夾砂管的技術提出以下幾點要求。

　　4.2.1 璃鋼夾砂管頂管生產原材料要求

　?。?）樹脂選材：采用國內名牌廠家生產的機械強度高、耐水性能好的纏繞型間苯不飽和聚脂樹脂。

　　（2）纖維選材：采用國內名牌廠家生產的無堿無捻玻璃纖維直接纏繞砂。

　　4.2.2 玻璃鋼夾砂管管材的技術要求

　　（1）管材的剛度：規(guī)格為直徑1550 mm和直徑2100 mm的玻璃鋼夾砂管的剛度須≥10 kPa.

　　（2）管材巴氏硬度≥40.

　　（3）管道初始撓曲值：管道覆土厚度大于3.5 m時，須確保管道埋設后24小時之內檢測的初始撓曲值≤2%.

　　（4）管道滲漏性能：帶水施工作業(yè)時，須保證管體及連接部位不應有滲漏，須以管道壓力等級（本工程頂管為無壓管，按無壓管的最大承受壓力0.25 MPa計）的1.5倍水壓進行檢驗。

　?。?）管道頂進：遇到砂土、淤泥等軟土層時管道采用帶土頂進作業(yè)應保證管道發(fā)生偏移的范圍≤15 mm.

　　（6）在頂進過程中，管內運土時玻璃鋼夾砂管內壁采取的墊層材料應確保管道內壁不受損傷。

　　（7）管材的使用壽命≥50年。

　　檢查井玻璃鋼夾砂短管與管材連接采用同材質平口對接的裱糊連接方式。

　　5　結語

　　沈陽市崇山路污水截流干渠工程施工歷時80天，現已圓滿結束，并于2002年9月驗收完畢，工程質量達到優(yōu)良。

　　崇山路污水截流干渠工程的建成，對完善沈陽市北部排水系統起到了十分重要的作用，同時也為北方地區(qū)大型玻璃鋼夾砂管頂管工程積累了大量的施工經驗。

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