玻璃鋼夾砂管研究的論文
摘要：沈陽(yáng)市崇山路道路改造工程在配套的排水改造項目中，無(wú)開(kāi)挖地下頂進(jìn)玻璃鋼夾砂管管徑DN2100㎜的長(cháng)度1650米，管徑DN1550㎜的長(cháng)度390米。崇山路玻璃鋼夾砂頂管工程頂力之大，頂進(jìn)距離之長(cháng)屬?lài)鴥仁讋?chuàng )，現從玻璃鋼夾砂頂管管材的應用背景、管材特性、設計技術(shù)、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量控制等方面做一技術(shù)總結。
關(guān)鍵詞：玻璃鋼夾砂管頂管
一、應用背景
崇山路上有兩座立交橋，在道路改造工程排水改造項目實(shí)施過(guò)程中，受立交橋下已有的地下管網(wǎng)和構筑物等地下障礙很多，以及立交橋引橋高度的影響，無(wú)法采用地面開(kāi)槽鋪設管涵施工方法，而只能采取無(wú)開(kāi)挖地下頂進(jìn)的施工方案，同時(shí)又考慮到頂進(jìn)過(guò)程中不能對橋墩基礎造成影響，應保證管材與橋墩之間的最小安全距離，只有玻璃鋼夾砂管材內壁光滑，流通能力高，輸送相同流量的液體其管徑較其它管材的管徑要小得多，更能確保橋墩基礎不受影響。經(jīng)過(guò)專(zhuān)家從技術(shù)、經(jīng)濟、施工等方面進(jìn)行反復論證，最終決定使用玻璃鋼夾砂管作為頂管，在保證流量的前提下，將管徑縮小到DN2100㎜和DN1550㎜。
二、管材特性
沈陽(yáng)市崇山路道路改造工程排水管DN2100㎜和DN1550㎜玻璃鋼夾砂管頂管施工項目于2002年6月15日開(kāi)始施工，截止到8月31日全部完工，平均單坑日進(jìn)度6米以上，在施工過(guò)程中體現了許多優(yōu)點(diǎn)，具體如下：
1.施工進(jìn)度快：?jiǎn)慰尤者M(jìn)度不低于6米，而同流量砼管日單坑進(jìn)度小于1米，鋼管為2米。
2.頂力�。和獗砉饣�，頂力小。目前最大頂力為DN2100㎜的800t，DN1550㎜的500t。而砼管外表粗糙，頂力大，頂進(jìn)難度大，頂進(jìn)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(shí)，玻璃鋼夾砂管的管徑可以減小一檔，降低造價(jià)。
4.由于管徑縮�。ㄓ蒁N2400㎜DN2100㎜），管壁�。殴転�200㎜，而玻璃鋼夾砂管僅為55㎜），避免了頂管過(guò)程中與其它管線(xiàn)交叉而形成的'困難。
5.糾偏簡(jiǎn)單：由于自身重量輕，管節之間采用鋼套管連接，待施工完后再用手糊玻璃鋼密封，使得頂進(jìn)過(guò)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(cháng)度，如用砼管則不可能截成任意長(cháng)度對接，如用鋼管則兩條焊縫也需24小時(shí)才能焊接，而采用玻璃鋼夾砂管則可截取任意長(cháng)度，并在2~3小時(shí)內連接好。
7.可帶土頂進(jìn)：由于外表光滑，頂力較小，即使帶土頂進(jìn)頂力也不是太大，在實(shí)際施工中，由于土質(zhì)大部分是砂土，以及考慮對橋墩的影響，一般采用帶土頂進(jìn)方法通過(guò)，而如采用砼管則勢必低頭而無(wú)法通過(guò)。
8.管外表與土之間基本無(wú)內聚力，頂進(jìn)中不死管。而砼管外表與土之間有很大的內聚力，頂進(jìn)中易死管。
9.使用機具簡(jiǎn)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(chē)吊車(chē)，下管用5t電動(dòng)葫蘆，頂進(jìn)用2個(gè)400t油壓千斤頂，大大節省了機具費用。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(cháng)，幾乎不用保修，無(wú)需維護，確保使用壽命達50年。而砼管的鋼筋銹蝕問(wèn)題嚴重影響使用壽命。
玻璃鋼夾砂頂管在使用過(guò)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，解決了傳統管材所不能解決的技術(shù)困難，值得總結經(jīng)驗，大力推廣使用。
三、設計技術(shù)
1.設計參數的確定
根據沈陽(yáng)市崇山路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(chē)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(shù)脂加砂壓力管》（JC/T838-1998）和《頂管施工技術(shù)》以及計算機非線(xiàn)性有限元數值計算進(jìn)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、穩定性分析、地震強度分析等計算、分析與校核，本工程設計各項性能指標全部達到國家有關(guān)玻璃鋼夾砂管道標準要求，以及本工程玻璃鋼夾砂頂管的特殊要求，主要技術(shù)參數和檢驗報告見(jiàn)附件。
四、生產(chǎn)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(chǎn)工藝。
1、工藝路線(xiàn)
采用12米長(cháng)定長(cháng)纏繞玻璃鋼夾砂管生產(chǎn)工藝，在每根模具上一次生產(chǎn)出4段3米長(cháng)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(shí)現。每段頂管間采用特制的設備磨削和切斷，修整達到規定形狀和尺寸后一次性脫模即可。生產(chǎn)效率完全可以滿(mǎn)足規定的工程進(jìn)度要求。
2、生產(chǎn)設備
采用本公司新購置的2套可生產(chǎn)DN3000mm玻璃鋼夾砂管微機自動(dòng)控制生產(chǎn)線(xiàn)，針對玻璃鋼夾砂頂管的特點(diǎn)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(chǎn)出達到規定要求的玻璃鋼夾砂頂管。
3、生產(chǎn)工藝
1）確定并認可設計生產(chǎn)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但停砂）；
5）每層夾砂后及時(shí)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、切斷達到統一的形狀和規定的尺寸；
8）脫模，檢驗合格后上鋼套環(huán)出廠(chǎng)。
五、質(zhì)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(wú)“頂管”品種，且在“初始撓曲性的徑向變形率”數據中，僅規定了10000N/m2以下管剛度等級。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需要與用戶(hù)要求，現參照行業(yè)標準，結合頂管產(chǎn)品的特點(diǎn)，制定該產(chǎn)品的企業(yè)標準，作為組織生產(chǎn)與質(zhì)量檢驗的依據。玻璃鋼夾砂頂管企業(yè)標準附后。
2質(zhì)量控制要點(diǎn)
2.1原材料
必須按規定要求選擇優(yōu)質(zhì)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嚴格執行工藝
每層間斷夾砂后及時(shí)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?lián)p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(jìn)不致?lián)p壞。
2.4端面垂直度
必須滿(mǎn)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(jìn)方向，保持頂力不致過(guò)快增加。
2.5純玻璃鋼部分的長(cháng)度必須保證或略有增加，其固化度應達到規定的要求（固化度對夾砂段同樣重要），以滿(mǎn)足實(shí)際施工頂力的要求。
2.6針對崇山路玻璃鋼夾砂頂管這一工程項目，我們編制了《頂管連接部位尺寸單》、《頂管產(chǎn)品外觀(guān)及尺寸質(zhì)檢驗收標準》、《頂管接頭內壁密封裱糊處理作業(yè)及驗收規程》和《頂管技術(shù)設計書(shū)》等質(zhì)量計劃性文件來(lái)指導生產(chǎn)和施工，以便進(jìn)一步確保產(chǎn)品質(zhì)量和施工質(zhì)量。
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(jìn)到位后內糊玻璃鋼口密封。頂管兩端車(chē)出一個(gè)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。外鋼套環(huán)內塞厚度相當的高彈性止水橡膠環(huán)，兩管對接后起封水作用，鋼套環(huán)起定位作用，并增加部分抗不均勻沉降的能力。
結束語(yǔ)
在各方面的大力支持下，本公司順利完成了沈陽(yáng)市崇山路道路改造工程玻璃鋼夾砂頂管供應項目。通過(guò)實(shí)施該項目，公司積累了寶貴的玻璃鋼夾砂頂管的生產(chǎn)經(jīng)驗：在今后生產(chǎn)類(lèi)似頂管任務(wù)時(shí)，應及早準備維向加強的無(wú)堿玻璃纖維布來(lái)補纏管兩端的純玻璃鋼部分，以便進(jìn)一步加強管端所能承受的軸向頂力；通過(guò)設備技術(shù)改造，進(jìn)一步提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，以確保頂管的外徑一致，減小頂力。我們有理由相信，通過(guò)我們的不斷努力，在以后的類(lèi)似工程中遼寧水業(yè)玻璃鋼管道有限公司會(huì )做得更好。
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