钢筋混凝土顶管生产和使用中的几个问题

2018-07-18  来自: 甘肃横贯新型建材工程有限责任公司 浏览次数:226

  随着我国市政建设的发展和环境保护要求的加强,目前顶管在全国各大城市的使用进入了一个高峰期。顶管施工是一种非开挖铺设地下管道的施工方法,它借助于主顶油缸及管道中继间的推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内后吊起,同时,把紧随工具管或掘进机后的管材埋设在两坑之间。与开槽埋管相比,顶管施工对地表影响较小,土方量、施工占地和施工人员也较少,且施工文明,在覆土深度大的情况下比开槽埋管更经济。特别是在不能开槽施工的环境下,顶管施工成为一种不可替代的重要施工手段受到广泛关注。

  同时过穿越小段道路、铁路、河道的短距离顶管施工相比,近几年顶管施工有了显著的进步:

  (1)长距离连续顶进。如果在顶进中加中继间,顶进距离可长达上千米;

  (2)顶管口径范围扩大。通过采用不同的顶管技术,可以顶进直径从数十厘米的微型管到超过3m的大管;

  (3)新理论、新工艺、新材料层出不穷。气压平衡、水泥平衡、土压平衡施工,注浆减摩技术、曲线顶进技术等被大量运用到顶管施工中,各种先进的顶进设备已经在工程中推广使用。

  1 几个与顶管相关的问题及使用“F”型顶管的优点

  钢筋混凝土管是顶管工程中使用最多的一种管材,JC/T640-1996《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》标准的颁布为混凝土排水管在顶管施工中的生产、检验以及使用提供了重要的依据。该标准规定的顶管接口型式有平口管、企口管、双插口管、钢承口管(俗称“F”型管)。上海引进国外芯模振动工艺生产的管型(俗称“丹麦管”)也曾用作顶管,此管型为GB/T 11836-1999《混凝土和钢筋混凝土排水管》中的柔性接口企口管。但是笔者认为,我国的相关标准对顶管的技术参数规定偏低,如对顶管混凝土抗压强度仅要求不低于40MPa。另外未规定顶进力检验办法,并且我国目前尚无混凝土顶管顶进力检验的机构。技术要求和检验办法的滞后,已不能完全满足现在的顶管工程要求,甚至可能造成风险。所以,在钢筋混凝土顶管的生产中除了应满足上述标准要求外,还应重点考虑下列几个工程因素:

  (1)顶进力:顶进管的顶力一般在几千KN至上万KN,混凝土管材的抗压强度必须达到C50。管材整体力学性能,包括钢筋骨架结构、管体混凝土强度、荷载集中部位结构强度等都应该作为管材结构设计、生产的重要因素考虑。

  (2)连续施工:顶管施工多属连续施工,随着顶管机械的发展,顶进效率日趋提高,顶管的连续顶进,对顶管的生产效率提出更高的要求。

  (3)曲线顶进:长距离曲线顶进施工中,如果纠偏过量、项进力过大,会造成两管接口错位、管端破损、管接口渗漏、管壁裂缝、管壁渗漏等问题。除严格控制施工质量外,采用优化设计的管型是十分重要的一个控制措施。

  平口管、企口管属刚性接口管,因接口强度低,密封性能差,在长距离顶管施工中基本不适用。现在采用双插口管较多。双插口管又称“T”型套环管,它适用范围较广,从200mm至3500mm之间各种口径混凝土管都可以用。但是,在施工中的“T”型钢套环,由于纠偏时纠偏力会使钢套环与管道接触处缝口张开或者钢套环变形。当朝前的张口充满泥沙以后,欲向相反方向纠偏时,上述缝口内的泥砂被挤实,而且不易被挤出。这时,如果这种纠编仍在进行,则钢套环的直径会被撑大,边缘就有可能被撕裂,也有可能使前面某部分钢套环产生卷边,从而导致管口的密封失效,砂土会沿着接口渗到管内来。这时在管内可看到接口处不仅仅是漏水,而且有泥沙滚进来。这种情况十分危险,如果继续推进,管子与管子之间就可能出现错位,严重时会使管接口被压碎而不可收拾。

  为克服“T”型管接口的缺点,把“T”型钢套环前面的一半埋入到混凝土管中,并在接口处(混凝土与钢承口的连接处)作一系列处理,就变成“F”型管接口了。

  “F”型钢承口钢筋混凝土管有如下优点:

  (1)可靠性增加了,适用范围扩大了,即使在砂砾土中也可使用。

  (2)由于钢套环埋在混凝土管中,增加了它的刚度,在运输中也不易变形;同时,它与管内钢筋骨架焊接在一起,当管端部混凝土被顶进受压时,能够为管端混凝土提供一个很好的约束保护作用;

  (3)“F”型接口很适用于曲线顶管,它的最大张角即使达到3°左右,也不易产生接口渗漏,可靠性相当好;

  (4)与企口管相比,顶进受压面积增加了一倍多,很适合于长距离顶管。

  上述特点使“F”型钢承口钢筋混凝土管成为长距离顶管施工优先选用的混凝土管材。以前,“F”型钢承口多用于1350mm-3000mm的大口径顶管,如今,随着顶管施工的日益普及,它已经开始全面取代其它钢筋混凝土顶管,国内600mm以上的钢筋混凝土顶管均开始使用,效果良好。

  2 “F”型顶管生产工艺及对钢筋骨架的要求

  国内生产顶管的工艺主要有离心法、悬辊法、立式振捣法、芯模振动法。离心法起源于日本,悬辊法是澳大利亚在上个世纪40年代初开始研究的,立式振捣法为现场施工法,欧洲、美国普遍采用芯模振动法。上海、北京等一些城市近年来也已从国外引起了芯模振动这种先进的成型工艺。

关键词: 钢筋混凝           

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