上海青草沙水源地原水工程严桥支线工程钢顶管设计.pdf

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1、第2期(总第152期)2011年4月中围彳盛工靠CHINAMUNICIPALENGINEERINGNo．2(SerialNo．152)Apr．2011DOI：10．3969／j．issn．1004—4655．2011．02．021上海青草沙水源地原水工程严桥支线工程钢顶管设计许龙[上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司。上海200092]摘要：针对上海青草沙水源地原水工程严桥支线工程的实际需求，分析了钢顶管采在曲线顶进中存在的问题。着重对曲线钢顶管设计中顶进线型、管节长度、管节和中继间数量、接头形式等

2、作了较为详细的介绍。关键词：输水管；钢顶管；曲线顶进；接头形式；焊接；密封中图分类号：TU990．3文献标识码：A文章编号：1004-4655(2011)02-0058-021工程概况上海青草沙水源地原水工程严桥支线工程为2条DN3600钢输水管，施工采用顶管法。由于环境条件的限制，为避开合流污水南干线9号顶管井的灌注桩基础和某阀门厂桩基础，顶进线路呈曲线状，曲线段半径约为880m，弧长约为170m。根据计算和结合工程经验，采用33节5．2m长的承插式钢管节；共设置中继间约22个，中继间间距在7．7m左

3、右；橡胶圈密封作为钢管节的临时止水，曲线顶管完成顶进后，在管内进行管节焊接，连接成整体管道。2曲线钢顶管的设计2．1钢顶管与钢筋混凝土顶管的比较⋯1)钢管为柔性管，环向刚度小，易变形，管径相同的钢筋混凝土管的刚度是钢管的10倍以上。钢管节接口处如果是柔性接头，会造成管口端变形大，2节管道间难以密封，易漏失。管节过长也会因刚度小而产生局部弯曲，造成变形不均匀。2)钢管壁薄，纵向刚度也小，不易传递管道不均匀轴向力；而钢筋混凝土管道壁厚，纵向刚度也较大，不均匀轴向力易于控制和传递。3)钢顶管基本都是采用焊接方

4、式来处理管节与管节之间接头的。这种接头的处理方式不仅存在焊接时问过长、操作过程复杂等问题；而且接头是刚性的，不宜进行曲线顶进。4)受温度应力的影响，柔性接头处可能被拉断，造成漏水。收稿日期：2010—12—28582．2钢顶管设计方案根据钢管的特性，钢管曲线顶进，管道采用柔性接头时，可能造成管道接口处变形过大，密封破坏；温度应力也可能造成管节脱落。采用焊接等刚性连接的方案，转角只能靠硬性纠偏，形成角度小，钢管局部变形大，影响管道的安全[2J。为解决以上问题，参照钢筋混凝土曲线顶管技术，使钢管顶进时，管节

5、接头为柔性，形成转角；顶进完成后，将管节接头转为刚性接头，以防脱落和渗漏。1)提高钢管在接头处的环向刚度，使其与钢筋混凝土管的环向刚度接近，控制接头处沿径向变形；2)增加管节之间顶进传力截面，改善钢管的轴向传力，以防钢管在不均匀压力下的变形和失稳；3)设置柔性接头的密封止水设施，确保顶进时不泄露，以保安全；4)设置纠偏油缸位置和角度限位设施，确保曲线角度的张开和限位；5)制订接头处抗扭措施，以防顶进时管道旋转，造成管道接口变形。2．3曲线钢顶管的关键技术要保证曲线钢顶管的安全、顺利施工，必须解决的问题有

6、管节的接头形式；曲线段角度张开措施；顶进过程中防扭措施；顶进的曲线半径和张开角度值，温差引起的管道伸缩及应力；顶进结束后管道闭合等。2．3．1管节的接头形式接头形式有固定式和可拆卸式。固定式接头由中回彳放z存许龙：上海青草沙水源地原水工程严桥支线工程钢顶管设计20”年第2期于全部采用焊接，连接牢靠，受力较好，但接头处所有的加劲板和加筋环全部焊接，顶进完成后，管道刚性闭合时，切割和焊接工作量较大，故造价高、工期长。可拆卸式接头，切割工作量大为减少，只需闭合最后1道焊缝，造价和工期能减少很多。1)固定式钢管

7、接头采用F形接头，橡胶圈密封。(1)焊接环形和竖向的加劲板，加固管道端部，增加其刚度；在加固的环形劲板上，连接螺栓，可进行施工过程中的限位和固定；在2节钢管接头处，预留设置油缸的位置，作为曲线顶进调整张开角度的辅助措施(见图1)。2管节间依靠加劲圆环传递管节间顶力，在加劲圆环间安放松木垫块，一方面可以补偿加劲圆环端面的不平度，增加受力的均匀性；另一方面可使之反复承载时有一定的变形能力，并用螺栓进行紧固，使之直线顶进。顶管后切止水橡胶圈图1曲线顶进时钢管节的连接(2)在曲线段施工时，利用工具管千斤顶在线路

8、的最前端按设计转角要求顶出转角。当周围土体提供的抗力足够时，后续管节将在顶推力的作用下自然转向，从而形成曲线段，同时在后续管节的加劲圆环之间依次插入楔型垫块，保持管节之间的开口度，并调节螺栓使之张角不能过大。根据曲线的弧长、半径确定管节数量、管节长度和每节张开角度值。曲线顶管时，如果不止一种曲率半径，或需要的转角顶推力较大，根据需要可在曲线外侧的钢管管壁上设置2～4处局部加劲板，在2节管节接头处局部加劲板之间设置小行程液压千斤顶，用以使管接