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1、大口径钢筋混凝土管曲线顶管内穿管技术谢高祥摘要：上海市青草沙南汇支线，为青草沙项目的一条重要干线，承担着向川 沙水厂、航头水厂、惠南水厂输送青草沙原水的重任，本工程设计规模为28 万m3/d,工程内容为2根DN2000钢管，全线采用顶管施工工艺，两根管道 主要敷设在道路绿化带内，沿途将穿越2号线延伸段、道路立交、磁悬浮交 通线等大型重要基础设施。其中曲线顶管内穿管段为南汇支线 C3标 J13#J15#顶管区间段，该段顶管上行穿越上海市轨道交通2#线，因此需将 原DN2000钢管内穿在DN2400钢筋混凝土管中。关键词：曲线顶管；内穿管；滑靴；导向器；环氧砂浆填充1、混凝土顶管施工J13#-J1
2、5#顶管区间段，曲线长度为328m的DN2400钢筋混凝土顶管， 曲率半径606m。本段顶管全程为曲线，须根据曲线方向来设置纠偏角度，为 确保后继管在曲线部分的张开度，形成一定的曲线顶进轨迹，使后续管节较 容易通过，采取以下措施：(1) 、在顶管机头与设备段之间增设纠偏系统，纠偏系统由四组油缸 组成，与轴线呈45。布置，每组油缸最大顶力为1600kN，最大纠偏角2。(2 )、在顶管机头后6节管子预埋4组油缸组合(与轴线呈45。布置， 每组2只)，顶进时利用50t千斤顶将管节张开，以便在接头处插入楔形材 料。(3) 、为避免顶管曲线段在中继间处出现拐点，拟在每个中继间前一 节管节预埋油缸组合。(
3、4) 、确保顶管顺利穿越曲线段，将标准“F”管由2.5m/节改制为2.0m/ 节。(5) 、木垫板根据转角实际情况e=L/R=2.0/606*180/3.1416=0.19。张开数 =(sin。/2)*4=1.2cm (按木垫板最大压缩量50% )，选用2 cm木垫板2、内穿管准备(1) 、钢筋混凝土管顶进完成后，需进行进一步复测，确保管道后续穿 管符合要求。(2) 、因钢管与混凝土管内径相差380mm，因此顶进系统需重新进行测 量及安装。(3) 、为防止混凝土管与钢管之间的摩擦导致钢管表面防腐层磨损，在 钢管外部用钢板焊接一段滑靴，每断面滑靴数量为5个，滑靴长度50cm,间 距2m,具体布置
4、形式如下图所示：底部的两个滑靴，主要起承重作用，为了防止对混凝土管道的同线摩擦 导致磨损，因此在最下方的两个滑靴每次错开10cm,防止对混凝土管的同线 磨损。左右侧及上方的滑靴主要起固定作用，防止钢管在顶进时偏移及注浆 时上浮等情况产生。滑靴结构如下图：W/A5CC揩靴制作示畫BE(4) 、内穿管管节因属于曲线顶管段，该段顶管曲率半径为606m,因 此在钢管制管过程中，与钢管生产厂进行协商，将原定的8.5m/节的管材改 为7.5m/节，以便于钢管在混凝土管道中的顺利施工。并将部分钢管两端(圆 弧内侧)各减少14mm，使得DN2000钢管拼接时，形成曲率半径为606m的弧 形。3、内穿管施工钢管
5、施工是在已经贯通的混凝土管中进行，为减小钢管施工对砼管影 响，同时为满足顶管曲线顶进需求，DN2000钢管顶进过程考虑采用导向器进 行顶进。考虑曲线顶管便于纠偏，宜头部30m放一个导向器，后续75m放1 个导向器，单线共5个导向器。该工程中的导向器结构形式，类似于一般顶 管使用的中继间，但主体不提供顶进接力，只针对于曲线顶管的管道偏移， 做出合理的折转，因此在制作过程中，导向器内的油缸可适当减少。曲线穿 管施工与一般钢顶管施工相比而言，需要注意的有以下几点：(1) 、钢筋混凝土管外壁浆液置换，混凝土管顶进施工完成后，为防 止沉降对钢管形成外侧压力，并且在混凝土管道内穿钢管会增加单位面积的 土体
6、承载压力，需对混凝土管外壁顶管时所使用的膨润土浆液进行水泥砂浆 置换，水泥砂浆置换必须全断面进行，置换后待水泥砂浆固结后，方可进行 钢管内穿管施工。(2) 、曲线钢管内穿管需进行加密测量，因顶管是在原钢筋混凝土管 道中进行，钢筋混凝土管内径为DN2400，而钢管外径为DN2020，直径差 380mm，但由于为了保证钢管外壁与混凝土管道外壁的不触碰，增加了滑靴， 滑靴高度为60mm，因此两边合计减少管间空间120mm，导致空间较小，断面 空间仅仅260mm，再考虑到该曲线顶管的曲率半径为606米，因此使得钢管 顶进过程中，很容易对混凝土管道形成内侧向推力。施工时，需及时根据测 量数据调整导向器及
7、工作井内油缸推力。（3）、错开管节滑靴布置，内穿管施工的滑靴若安置在同一纵断面内， 容易对该段面内的混凝土管形成重复磨损，导致混凝土管内壁厚度不均，严 重的可能导致露筋等现象的发生，因此在滑靴布置时，需按实际承载断面各 错开10cm以上进行分布，以保证混凝土管的均布承载及减少磨损情况产生。4、穿管完成后续措施钢管穿管施工完成后，混凝土管道与钢管管道分属两个个体，其中没有 连结，在后期通水后会对管道造成一定不良影响。该段顶管因为上行穿越上 海市轨道交通2#线，有一定的绝缘要求，因此，在穿管管道完成后，应当在 钢管与混凝土管管道之间进行环氧砂浆填充。环氧砂浆填充较普通砂浆填充的区别主要有：（1）、
8、柔韧性良好，该特点有利于在路线较长，但断面较狭窄的管道 间隙中进行充分填充。（2）、与混凝土的匹配性和耐久性能优良，具有良好的抗老化和抗碳 化性能，其线性热膨胀系数（9.2*10-6/1 ）比普通砂浆（ 30-60 ） 10-6/C） 更低，与混凝土（8-11） *10-6/T ）基本一致。（3）、主要力学性能优良，经我标段试块试压，24H抗压强度能达到 60MPa，较普通砂浆有显著提高。我方在本次填充作业中采用的砂浆配比如下：6101 环氧树脂：320kg/m3二丁酯：38kg/m3乙二胺：48kg/m3PO42.5 水泥：320kg/m3中砂：1600kg/m3环氧砂浆填充施工需注意的地方
9、：(1) 、环氧砂浆因为采用环氧树脂、二丁脂、乙二胺等添加剂，固结时 间比普通砂浆要早许多，因此，配置后需尽快通过压浆泵将浆液压入管道间 隙中。一般配置好的浆液，必须在一小时之内压送完毕。(2) 、环氧砂浆压浆填充时，需尽量控制压浆泵的压力，压入压力在 0.15MPa 为宜。(3) 、因环氧砂浆固结性较好，因此在压浆时需经常性检查压浆泵，防 止砂浆堵塞压浆泵及压浆管。(4) 、压浆前，需在每节管道前段开设注浆孔，注浆孔开设与一般顶管 注浆孔开设相同，但密度需加大。(5) 、压浆时应从管道中段上部开始，逐步向两侧推挤，在管道门洞处， 用砖砌体将两端封死，上下各留一个出浆孔，待压浆完成后，将两个出浆孔 封死。结语：经过项目部全体人员的共同努力，顺利完成钢管穿进混凝土曲线 顶管的施工任务，从而为今后处理类似情况积累了经验。
