方韬 苏跃辉

（1.合肥市规划设计研究院 安徽合肥 230041 2.浙江东方豪博管业有限公司 浙江温州 325011）

1 小口径顶管

非开挖是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，通过导向、定向钻进等方式在地表极小部分开挖的情况下，敷设、更换和修复各种地下管线的技术，在管线施工时无需对路面和地表“开膛破肚”，对交通、环境影响较小，具有较好的经济效益和社会效益[1]。

顶管技术作为一种成熟的非开挖施工方法，其具有施工精度高、适用土质广、适用管径范围大、综合成本低等特点，广泛应用在市政排水管道施工中。

小口径管道（直径小于800mm）非开挖施工技术在发达国家起步较早，技术也比较成熟，已得到广泛应用。我国于20世纪80年代开始引进小口径顶管施工技术，经过近二十年的发展，小口径顶管技术已有了较大的发展。随着城市经济迅速发展，城市化建设持续深入，市政建设作为传统行业呈现规模化方向发展，难免会遇到大量管道施工，其中小口径顶管技术作为一项现代化施工技术，具有占地面积较小，对环境影响较小、灵活性、高效性的优势[2]。

2 顶管管材选择

常用的顶管管材有钢筋混凝土顶管、钢管等，本文拟介绍一种新型的顶管管材——离心浇铸玻璃钢夹砂顶管。离心浇铸玻璃钢夹砂顶管除具有一般玻璃钢夹砂管的优良性能外，还具有独特的离心浇铸工艺使其具有管壁质地密实、均匀、强度高的优点[3]。因此特别适合用于顶管施工和开挖埋管。离心浇铸玻璃钢夹砂管作为顶管，在欧洲、北美等发达国家已经非常普遍，国内在上海、浙江、江苏等地区使用。

与钢筋混凝土顶管相比，离心浇铸玻璃钢顶管在输水能力、耐腐蚀、施工及运输等方面具有一定优势，见图1。

表1 管材性能对比

3 小口径离心浇铸玻璃钢夹砂顶管

3.1 管材规格

离心浇铸玻璃钢夹砂管用于小口径顶管规格有：DN350、DN400、DN450、DN500、DN600、DN700。

图1 离心浇铸玻璃钢夹砂顶管

3.2 接头型式

小口径非压力离心浇铸玻璃钢夹砂顶管采用“FS”型接头，套筒材质为不锈钢，密封材料为整体型橡胶密封圈，密封性好。密封橡胶材质可根据使用环境选择三元乙丙橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶。“FS”型接头的结构形式如图2所示。

图2

3.3 接头密封性能

“FS”型接头密封性能较好，经过最大允许偏转角、最大管道平移、单边加载和负内压等各种状态下密封性试验，均无发生渗漏现象，可适应因地基沉降或地震等引起的管道偏移。

图3 密封性能试验

4 设计及施工应用

合肥市北二环路规划为城市快速路，拟按高架桥型式建设。根据城市排水规划，某路段规划污水量120L/s，新建管道位于车行道下，埋深6.5～8m，设计底坡0.001。根据岩土勘察报告，管道位于③层粘土层，土质条件良好。拟采用顶管法施工。

通常设计顶管管径选用d800的F型钢承口Ⅲ级钢筋混凝土顶管，其外径尺寸为960mm，每延米出土量为0.72m3，设计流速为0.68m/s。本次设计选用管径d600的玻璃钢顶管，其外径尺寸为616mm，每延米出土量为0.29m3，设计流速为0.96m/s。根据对比可知，玻璃钢管的出土量明显少于混凝土管，顶管速度更为快捷；玻璃钢管的流速比混凝土管的更高，污水管道不易淤积，减少养护难度。

为节约造价，加快工期，减小对交通的影响，采用泥水平衡机械顶管法施工。顶管管材选用离心浇铸玻璃钢夹砂管，刚度不小于80kN/m2，本次顶管总长度680m，检查井平均间距60m，额定顶力不小于990kN。接口采用FS不锈钢整体胶圈接头方式连接，套筒材质为不锈钢；密封圈采用三元乙丙橡胶。

顶管施工期间，为防止路面沉降、隆起等问题的发生，在地面布置沉降观测点布置、加强施工期间沉降观测、每段顶管完成后采用水泥砂浆置换触变泥浆等。

目前该顶管工程已经完工，管道施工偏差很小，均在规范允许范围之内。施工中，管道的实际顶力较小（仅440kN），个别区段因为遇到地下障碍物时，顶力接近允许顶力，但未超过。施工过程中，管道无一损伤，管道的顶进速度很快，平均50m/d。

图4 顶管施工

图5 顶管机机头

5 结论

小口径顶管在合肥市排水管道施工的成功应用，主要归功于优良性能的管材和具有丰富经验的施工队伍。工程的实施为今后离心浇铸玻璃钢顶管在小口径顶管领域中的设计、施工提供了经验和参考。

我国顶管技术目前存在机械设备不够先进、行业规范化不够、各地技术水平参差不齐等问题。应加快引进国外先进技术设备，通过创新研发和工程实践，在我国经济高速增长的支持下，小口径顶管技术的发展将面临前所未有的机遇。