管井降水与玻璃钢夹砂管顶管施工技术

李鹏  焦龙龙 周双波 屈勃

西安市政道桥建设集团有限公司  710010

摘要  玻璃钢夹砂管是一种非金属柔性复合管材。将其应用于排水管道施工，克服了钢筋混凝土管材管壁质脆，易刚性开裂，难于抵抗地基不均匀沉降等问题；同时又避免了钢管的抗腐蚀能力差，使用年限短的弊病。本文以采用玻璃钢夹砂管穿越地下水和地裂缝段人工顶管施工的工程实例，分别对管井降水在顶管施工中的具体应用和玻璃钢夹砂管人工顶管的技术措施进行了阐述和总结。

关键词施工降水玻璃钢夹砂管  顶管施工

1.前言

在管道工程施工中，当管道埋深较大或穿越障碍物以及采用开挖埋管的施工方法有困难时，顶管施工无论从技术经济比较，还是从施工方法考虑，都是切实可行的最佳方案。多个工作坑可以同时顶进，平行作业，施工速度快，对周围环境和交通影响小。 新材料玻璃钢夹砂管应用于顶管施工在一定程度上也改变了传统的钢筋混凝土管在顶管施工中所需顶力大、一次顶进距离短、容易错口、不宜纠偏等问题。现就西安一般湿陷性黄土地区降水后小管径玻璃钢夹砂管在顶管施工中的经验予以总结，以资商榷。

2.玻璃钢夹砂管

2.1管材简介

玻璃钢纤维增强热固性树脂夹砂管（简称玻璃钢夹砂管）是八十年代出现的一种新型非金属柔性复合管材，是把拉伸强度很高的增强玻璃纤维包裹在耐压耐磨性较强的热固性树脂中，以粘接纤维和石英砂颗粒作为基体材料，加触变剂和染料制成。玻璃钢夹砂管具有自重轻、刚度好、柔性强、管壁光滑水利条件好，输送液体阻力小，耐磨、抗蛀，管节长度可以随意加工,具有出色的抗化学腐蚀能力和较长的使用寿命等优点。其综合效益好，维修简便，节钢节能。在输送能力相同时，可比混凝土管小1～3个直径等级。

2.2管材应用

随着制作工艺的成熟和质量的提高，玻璃钢夹砂管在市政管道施工中应用日益广泛。顶管所用的玻璃钢加砂管为轻质高强管，其环向强度和轴向强度分别达到500 Mpa和320Mpa，环刚度在7500pa以上。管节采用外套环的接口形式，套环由3~8mm厚的钢板制作而成，宽度为200~300mm，用树脂胶粘在管子一端的契口上，连接玻璃钢管。顶管工作结束后，清理管壁，用玻璃纤维树脂在管内壁打磨粘接。

3.工程实例

3.1工程概况

西安地区谋污水管道全长3606米，埋深5.6—7.9米，井距平均50米左右，管径d1000­­mm—d1350mm。根据地质勘察报告，该工程地段为黄土梁洼，土质为一般湿陷性黄土，为砂粒，粘土和少量方解石的混合物，粉粒含量大，粘粒较少，含水层的岩型结构较疏松，空隙比大，渗透系数为8m/d，地下水类型为潜水，常水位为5.40-9.60米。

施工区域属交通要道，且距设计管中线北侧2米处有一条φ250mm的天然气管道，故施工采用降水人工顶管施工。其中穿越地裂缝段150米长的d1000­­mm管道采用玻璃钢夹砂管顶管施工，其余采用钢筋混凝土III管顶管施工。

3.2施工降水

3.2.1降水及平面布置

参考已有的水文地质资料，结合施工现场情况首先确定降水采用管井降水，降水深度为2-3米。管井距管道中线5米，井距50米左右，沿管道轴线布设在工作坑、交汇坑附近；降水井距建筑物的距离控制在30米左右，防止建筑物发生沉降；当井点受地面障碍物或施工条件的影响时，现场作适当调整。其次做好地下管线调查，并考虑排水出路。

3.2.2确定井深

由于黄土孔洞和裂隙的发育由地表向深部逐渐减弱，所以可视为潜水完整井。

3.2.3降水井成孔

管井是比较浅的机井，在农田灌溉应用普遍。降水井成孔采用小锅锥正循环回转钻成孔、成井。按降水井平面布置图图测放井位。开孔孔径为φ550mm，一径到底。

钻进开孔时轻压慢转，安装钻机机台应安装稳固水平，锅锥对准孔中心，锅锥、转盘与孔的中心三点成一线，以保证开孔钻进的垂直度。成孔施工采用孔内自然造浆，钻进过程中防止孔壁坍塌。钻探施工达到设计深度后，根据洗井搁置的时间的长短，宜多钻进2-3m。成孔后在井底下无底托盘，滤水管为无筋水泥砾石滤水管，各节滤管的连接是在每节滤管间垫一层石棉泥，在管外壁沿管周等距离顺管方向帮扎4根细竹竿。成井施工结束后，在降水井内及时下入潜水泵、布设排水管道，抽水与排水系统安装完毕，即可开始试抽水。

3.3水泵的选择

鉴于以往的经验，水泵选型小时达不到降深要求；水泵选型大时抽水不能连续，一方面增加维护难度，另一方面对地层影响较大。本工程水泵选择了扬程均为36米的3寸和2寸两种立式离心潜水泵，间隔使用，使水泵和井的出水能力相匹配。在降水过程中很少发生时抽时停的现象，达到了降水水位稳定的效果。

4、降水运行保障措施

4.1用电保证

由于本次施工人员在地下作业，必须保证降水效果，否则正常的顶管施工将无法进行。降水井投入运行后的保证其正常运行就是关键，为防止停电后发生危险，在施工中采用多电源供电，全线共设200A-250A的供电电源

6处，现场配备两台120千瓦和两台30千瓦的发电机作为备用电源。当发生停电时能及时更换电源保持正常降水，确保安全供电。并根据顶管千斤顶油压泵站和水泵以及其他用电设备的功率、个数编制详细的临时用电施工组织设计，各个用电设备均采用“三级配电，二级保护”。

4.2设备保证

考虑到在实际施工中由于抽水而引起的水文地质发生变化，管井出水量也会随之发生变化。降水期间对抽水设备的运行状况进行每天不少于2次的维护检查，并随时观测水泵出水情况，发现问题及时处理，使抽水设备始终处于正常运行状态。同时按6备1的数量的配备备用潜水泵，对出问题的设备及时更换，降水期间不得随意停抽。

5. 玻璃钢夹砂管顶管施工

5.1施工措施

开挖工作坑必须及时支撑防止坍塌。用逆作法施工，现浇混凝护壁土支撑。测量控制点建立在易于保护，视线清晰，校核方便的地方。顶进设备为柱塞式超高压电动油泵和320吨双作用油压千斤顶，千斤顶合力作用点在管道中心的垂线上且位于管子总高的1/4～1/5处。后备采用装配式，由修铲平整的原土后备墙，横、纵叠加的双排方木和一块钢板组成。导轨的纵坡与管道纵坡支设一致，两轨顺直、平行。

5.2质量控制

管前挖土是保证顶管质量的关键，挖土长度视土质情况而定。挖土应自上而下分层开挖，管子周围挖土上面允许扩挖1.5 cm，下面中心角135°的范围内不得超挖，必须挖成锅底形，前小后大，先粗挖后细修。同时配备水平尺一把，对管前挖土的高程随时进行检查。顶进分昼夜四班不停施工，人工掘进，3人为一作业班组。坑上一人操纵电葫芦吊土、运土；坑内1人操作高压油泵，更换顶铁和出土；管内1人挖土、装土。第一节管子每顶进30 cm对中线、高程测量一次，正常顶进时每米测量一次高程，每根管子测量一次中线。在顶进过程中坚持勤测微调的原则，采用小角度逐渐纠偏，并增加测量次数，让管子平缓的接近设计位置。

6、结束语

6.1关于降水施工

本施工中所采用的管井降水施工，设备和降水工艺简单易行，在黄土地区的降水施工中降水效果较好，费用低，收效快。但是顶管施工中的管占体余土含水量高，大部分不能作为回填土使用，需外运并回购土回填，在一定程度上形成了浪费。此外降水井的回填因为直径小，无法采用常规方法夯实，本工程采用了砂砾石浸水回填，并在距地表1米位置，在降水井处破成1m×1m见方，按原道路结构回填。

6.2关于玻璃钢夹砂管顶管

由于玻璃钢加砂管的管内壁粗糙度小，水头损失小，而且内壁光滑不宜截留赃物。所以在重力流的排水管道施工时，玻璃钢加砂管可以仅靠减小坡度，就能很好的解决在高差有限范围内的排水问题而不影响排水的效果。

此外，我们也清楚的认识到施工过程本身就是一个实践认识，然后再提高的过程。在玻璃钢加砂管的顶管施工中还没有更长距离顶管和其他土质类型顶进的经验，对有些问题还没有完全认识清楚，顶进方法还停留在半机械化水平，有很多方面都有待提高和改进。相信随着新材料、新技术、新工艺的出现会有更好的施工方法应用到工程实践中。

参考文献

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[2]建筑与市政降水工程技术.建筑工程技术与设计.2016.(6)

[3]顶管工程施工及验收技术规程.[S.].中国非开挖技术协会.2007.(2)

[4]给水排水管道工程施工及验收规范[S]..2021,(10)