一、玻璃鋼夾砂頂管管材特性
1、施工進度快:單坑日進度不低于6米,而同流量砼管日單坑進度小于1米,鋼管為2米。
2、頂力。和獗砉饣斄π。目前較大頂力為dn2100㎜的800t,dn 1550㎜的500t。而砼管外表粗糙,頂力大,頂進難度大,頂進機械要求高。
3、流通能力高:玻璃鋼夾砂管的內壁非常光滑,粗糙度為n=0.0084,流量系數cp=150,明顯高于鋼管、鑄鐵管、砼管的流量系數cp=100。因此,壓力相同時,玻璃鋼夾砂管的管徑可以減小一檔,降低造價。
4、由于管徑縮小(由dn2400㎜砼管改為dn2100㎜玻璃鋼管夾砂管),管壁。殴転200㎜,而玻璃鋼夾砂管僅為55㎜),避免了頂管過程中與其它管線交叉而形成的困難。
5、糾偏簡單:由于自身重量輕,管節(jié)之間采用鋼套管連接,待施工時再用手糊玻璃鋼密封,使得頂進過程中糾偏特別容易。
6、連接方便:各工作坑或接受坑內管的連接由于不是整數長度,如用砼管則不可能截成任意長度對接,如用鋼管則兩條焊縫也需24小時才能焊接,而采用玻璃鋼夾砂管則可截取任意長度,并在2~3小時內連接好。
7、可帶土頂進:由于外表光滑,頂力較小,即使帶土頂進頂力也不是太大,在實際施工中,由于土質大部分是砂土,以及考慮對橋墩的影響,一般采用帶土頂進方法通過,而如采用砼管則勢必低頭而無法通過。
8、管外表與土之間基本無內聚力,頂進中不死管。而砼管外表與土之間有很大的內聚力,頂進中易死管。
9、使用機具簡單,不需大型設備。重量輕,運輸吊裝費用少。本次工程卸管使用小型汽車吊車,下管用5t電動葫蘆,頂進用2個400t油壓千斤頂,大大節(jié)省了機具費用。而砼管的重量約是玻璃鋼夾砂管的10~15倍,運輸、吊裝費用高。
10、玻璃鋼夾砂管耐腐蝕性能優(yōu)異,壽命長,幾乎不用保修,無需維護,確保使用壽命達50年。而砼管的鋼筋銹蝕問題嚴重影響使用壽命。
玻璃鋼夾砂頂管在使用過程中顯示出了眾多的優(yōu)越性,尤其是在城市立交橋下面這樣復雜地段的試用成功,解決了傳統(tǒng)管材所不能解決的技術困難,值得總結經驗,大力推廣使用。
二、設計技術
1.設計參數的確定
根據頂管工程玻璃鋼夾砂頂管的具體使用條件,確定管徑、管材剛度級別、土壤參數、設計載荷(包括內壓、負壓、管頂垂直靜土壓載荷、地面車輛活載荷、堆土載荷)等設計參數,為玻璃鋼夾砂頂管的結構計算提供理論計算依據。
2.玻璃鋼夾砂頂管結構計算
依據已選定的設計條件和設計參數,按照我國建材行業(yè)標準《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂加砂壓力管》(jc/t838-1998)和《頂管施工技術》以及計算機非線性有限元數值計算進行玻璃鋼夾砂頂管的結構計算。管材結構計算包括頂力強度、剛度、撓曲變形、彎曲強度、穩(wěn)定性分析、地震強度分析等計算、分析與校核,工程設計各項性能指標全部達到國家有關玻璃鋼夾砂管道標準要求,以及工程玻璃鋼夾砂頂管的特殊要求。
三、生產工藝
采用純玻璃鋼與玻璃鋼夾砂復合增強一體化的設計方案和生產工藝。
1、工藝路線
采用12米長定長纏繞玻璃鋼夾砂管生產工藝,在每根模具上一次生產出4段3米長的玻璃鋼夾砂頂管。按設計層數間斷夾砂,每段頂管兩端300~800mm的純玻璃鋼部分采用玻璃纖維織物局部增強的辦法實現。每段頂管間采用特制的設備磨削和切斷,修整達到規(guī)定形狀和尺寸后一次性脫模即可。生產效率完全可以滿足規(guī)定的工程進度要求。
2、生產設備
dn3000mm玻璃鋼夾砂管微機自動控制生產線,針對玻璃鋼夾砂頂管的特點和具體要求,對纏繞設備稍加改造,添置必要的磨削修整裝置即可生產出達到規(guī)定要求的玻璃鋼夾砂頂管。
3、生產工藝
1)確定并認可設計生產方案;
2)內襯制作;
3)玻璃纖維環(huán)向和交叉纏繞內結構層;
4)用特種夾砂布間斷夾砂(夾砂布在純玻璃鋼處連續(xù)但停砂);
5)每層夾砂后及時制作純玻璃鋼部分;
6)玻璃纖維環(huán)向和交叉纏繞外結構層;
7)修整、切斷達到統(tǒng)一的形狀和規(guī)定的尺寸;
8)脫模,檢驗合格后上鋼套環(huán)出廠。
四、質量控制
1、玻璃鋼夾砂頂管企業(yè)標準
目前玻璃纖維增強塑料夾砂管行業(yè)標準中,無“頂管”品種,且在“初始撓曲性的徑向變形率”數據中,僅規(guī)定了10000n/m2以下管剛度等級。為滿足市場需要與用戶要求,現參照行業(yè)標準,結合頂管產品的特點,制定該產品的企業(yè)標準,作為組織生產與質量檢驗的依據。玻璃鋼夾砂頂管企業(yè)標準附后。
2 質量控制要點
2.1 原材料
必須按規(guī)定要求選擇優(yōu)質原材料,特別是原材料的工藝性,這在頂管制作中格外重要。
2.2嚴格執(zhí)行工藝
每層間斷夾砂后及時將純玻璃鋼處用玻璃纖維織物補平,與砂層形成良好的連接狀態(tài),以保證端面軸向壓力的傳遞和延伸,使管盡可能整體受力不致損壞;否則,如夾砂數次后再補純玻璃鋼,純玻璃鋼和砂層間勢必出現界面,形成擠壓和剪切,導致管材于純玻璃鋼和加砂層交界處損壞。
2.3 外表面光滑程度
必須十分重視和保證頂管的外表面光滑程度。只有外表面達到一定的光滑程度,才能減小摩擦阻力和頂力,使管材順利頂進不致損壞。
2.4 端面垂直度
必須滿足管材端面垂直度要求并使誤差盡可能小,只有這樣,才能保證頂進方向,保持頂力不致過快增加。
2.5 純玻璃鋼部分的長度必須保證或略有增加,其固化度應達到規(guī)定的要求(固化度對夾砂段同樣重要),以滿足實際施工頂力的要求。
3、連接方式:
管段間采用嵌入式鋼套環(huán)連接定位方式,頂進時結合玻璃鋼樹脂口密封,兩管對接后起封水作用。頂管兩端車出一個平臺,以便鋼套環(huán)套上管端后鋼套環(huán)外徑與頂管本身外徑一致。鋼套環(huán)起定位作用,并增加部分抗不均勻沉降的能力。