玻璃钢夹砂管顶管施工的顶力分析

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摘要：玻璃钢夹砂顶管是一种轻质、耐腐蚀的新型复合管材，它不仅安装非常方便，而且具有使用寿命长、顶力小、容易纠偏的优势。文章对玻璃钢夹砂顶管在施工过程中顶力的相关问题进行了分析，总结出了在施工过程中使用玻璃钢夹砂顶管的一些使用方法以及经验。

关键词：玻璃钢；夹砂顶管；施工顶力

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）16-0072-02

1 玻璃钢夹砂管的优越性

玻璃钢夹砂管是一种新型的复合型材料，它的基本原料是树脂，还有增强作用的材料——玻璃纤维以及作为填充材料的石英砂。这种新型的复合材料的耐腐蚀性能很强、水力性很强、高强轻质、输送流量很大、安装方便、投资很小，所以它是排水工程和化工工业的最好选择。其中它与传统的混凝土管道有不同的特性，而且还比混凝土管道有更多的优点。

2 砂管进行顶进的准备工作

（1）做好顶进记录。砂管的顶进工作的重点需要放在顶力的控制上，进行操作的人员需要仔细地观察在砂管顶进的过程中土质和顶进参数的变化，然后必须仔细地做好记录工作。

（2）注浆管的控制。在注浆的过程中首先要对所有的注浆管进行排序，为了不让注浆的浆液被泥水带走，所以注浆将从第二节开始注浆。我们进行注浆的注浆管的顺序是2、3、5、7、9、11、14、16、18、21，在注浆的过程中，如果出现了少浆的时候要视情况进行补浆。

（3）防止胶皮漏水。在顶进过程中要保护好止水圈的胶皮，不能使胶皮破损或者是外翻，以防止漏沙、漏水、漏浆等情况发生，保障好注浆过程的顺利进行。

（4）绘制顶力曲线图。在整个顶进的过程中要进行顶进图的绘制，对所有关键事件点做好记录，方便以后的查验。

3 顶进过程中的顶进曲线图的阶段分析详解

根据实际情况作出顶力的数据曲线图。如图1，在图中反映出了在顶进过程中每一节的顶力变化数据，在曲线中一共分了9个阶段，根据图中关键事件点分析在顶进过程中的各个因素。

3.1 第一个上升的顶力高峰分析（①～②）

在第一阶段主要是因为工具头在通过洞口和止水旋喷桩的时候产生了摩擦力，而这个摩擦力很小，所以达到的峰值仅将近50t。在此阶段要保护好止水圈的胶皮，防止因为刀盘的旋转或者是破碎块将止水圈挤烂。

3.2 工具头进入土体（②～③）

在图中第一次顶力在开始阶段出现了下降，由此可以知道此时的工具头已经通过了旋喷桩，并且工具头已经开始进入土体，土体的正面压力减小，此时观察土的具体情况，基本的组成是中砂。在注浆过程中实行顶进的是第三节管子，而第二节则是注浆管，在开始顶进的时候，第二节管子的摩阻力逐渐增大，随着注浆的开始，它的摩阻力在不断减小，顶力稳定在大概60t大小。

3.3 第四到第七节的顶管力度增加了40t（③～④）

从整个顶进的曲线图，依据其中的数据，可以看出工具头在④点的位置比在③的位置抬高了15cm。由于土质的影响，此时出土的主要是粗砂，沙粒的颗粒明显增大，并且还夹杂着大小约为0.5～1cm的砾石，这时刀盘的电流比较大，指针在上下不停地摆动。

在此阶段出现如此变化的原因是：砂砾质量和体积都在变大，在管道内泥水的运行很难将砂砾带出，使得砂砾在工具头不断地沉积，从而导致了工具头在不断地抬高。此时堆积的砂砾对整个管道的外壁形成了挤压，使得整个管道管壁的摩阻力在不断地升高，顶力迅速增大。对于这个问题我们可以在水里面加入一定的膨润土，以此来提高泥水的浓度，从而加大水的比重。

3.4 在图中曲线顶力保持较高的水平却又急剧下降原因分析（④～⑥）

在此阶段，曲线图中管子的顶力在第11节到12节的时候顶力在不断地上升，飙升至100t，在此时循环水的浓度和注浆量以及浓度都符合标准，但是顶力却是一直上升，其原因分析应该是：通过观测仪表的参数可以发现进水压力和排泥压力都比正常值的数值要高，很有可能是由于排泥泵的使用时间比较长，造成叶轮的磨损程度严重，泵的抽吸能力已经下降，从而导致了这种情况的产生。

但是在第14节的管子时候顶力又在激烈地剧增，达到了110t，它在半截管子的时间上升了将近20t。其主要原因可能是：在第13节管子顶完之后，进行退油缸操作，此时管子也跟着退出，一起带出了止水圈的胶皮，造成了胶皮的外翻，使得非常多的浆液流出，从而形成了摩阻力的增大，故顶力在不断地上升。

3.5 在⑥～⑦阶段顶力降幅很大的具体分析

在这个阶段顶力的降幅很大，经过判断主要是在顶进的前方土质发生了变化，通过对出土情况的观察，此时土的主要组成是细沙，造成了工具头的摩阻力减小，此时就可以换用清水作为循环水来用，以提高整个顶进的前进速度。

3.6 土质变化导致顶力的变化分析

从曲线图中可以看出在第18节管顶力上升了20t，其主要的原因是：土质发生了变化，顶油泵的功开至最大，顶速不断加快，由于这种原因造成顶速过快，注浆的速度跟不上顶速，此时浆液不能及时将工具头挖开的部分填满，管壁重新被砂石包围，即使是调整注浆的压力也很难将管壁穿透，造成了管壁摩阻力增大。

从图1的曲线分析，可以看出存在土质影响顶力的主要在第三和第四个阶段以及第六和第七阶段，由于土质的变化不仅影响管道里面水的循环，而且还影响到各种顶进参数的变化。

3.7 注浆对整个顶进环节顶力的影响分析

在整个顶进的过程中注浆对顶力大小的影响很大，在图中都是有所表现的，其中的四个阶段可以说明注浆的重要，在图中分别是②～③、⑤～⑥、⑦～⑧、⑧～⑨等阶段。对待注浆出现的问题，我们可以在注浆之前提高循环水的量以及整个系统的排泥的能力，以此来达到减小摩阻力和纠偏的作用。

4 结语

对于玻璃钢夹砂管的顶管的顶力进行了一个数据的分析，在顶进的过程中其主要的影响因素来自于客观，即地下水的分布以及土质的差异。在施工过程中，要注意顶进技术水平的高低在使用过程中要根据顶力的变化采取不同的措施来解决。在不同的土质状况下出现了不同的顶力变化，都存在着不一样的原因，这些都需要在场的技术人员和研究人员不断地发现问题，从根本上解决顶管施工的顶力增幅变化过大问题。

参考文献

[1] 蔡洁茵.大口径玻璃钢夹砂顶管试验与应用[J].中国市政工程，2008，（S1）：72-75、87.

[2] 黄吉龙.大口径玻璃钢夹砂顶管室内试验与数值分析[D].上海交通大学，2007.

[3] 霍贞.我国玻璃钢夹砂管顶管技术的应用[J].山西建筑，2012，（6）：94-95.

作者简介：夏天（1983—），男，甘肃兰州人，甘肃省引洮工程建设管理局助理工程师，研究方向：水利水电工程建设。