《顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集》技术要点解读.pdf

王志进:顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集 技术要点解读施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:作者简介:王志进(),男,安徽合肥人,高级工程师 顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集 技术要点解读王志进(合肥市市政设计研究总院有限公司,安徽 合肥 )摘要:采用顶进法施工的钢筋混凝土管道工程,优质的管材质量是工程施工安全运行的前提保证.文章介绍了新近颁布实施的安徽省工程建设专项标准设计 顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集 的主要内容,重点解读了图集中管材配筋、裂缝荷载、覆土高度等技术要点,为工程技术人员正确理解和合理选用图集提供参考.关键词:顶管;管材配筋;裂缝荷载;覆土高度;内衬防腐中图分类号:TU ;U 文献标志码:A文章编号:()引言在城镇基础设施建设的推动下,市政管网不断完善和提标升级,采用顶管等非开挖施工技术在管道建设工程中得到了广泛的应用.钢筋混凝土排水管在城市基础设施建设中担任重要的角色.顶管施工具有环境影响小、综合效益高等优势,应用领域在不断拓宽,对管材质量和规格提出了新的要求.大量工程经验和事故案例表明,优质的顶管管材是管道安全运行的前提保证.目前,安徽省内市场的顶管管材生产技术和产品质量参差不齐,与发达地区相比,仍存在一定的差距,亟须规范和升级.为推动安徽省管材行业的进步和管材质量的提升,年月 日,经安徽省工程建设标准办公室批准,由合肥市市政设计研究总院有限公司主编的安徽省工程建设专项标准设计 顶 进 施 工 法 用 钢 筋 混 凝 土 排 水 管 图 集(统 一 编 号:D B J T ,图集号:皖 S Z ,以下简称 顶管图集)公告发布,并于 年月 日起实施.成果目标目前混凝土管涵制品行业执行的是国家标准 混凝土和钢筋混凝土排水管(G B/T ,以下简称“G B/T ”).十多年来的工程应用表明,国家标准“G B/T ”对统一混凝土和钢筋混凝土排水管的产品规格、技术要求、试验方法等起到了积极的作用,但也存在以下几个方面的问题:()“G B/T ”规定管材的检验荷载指标,未明确规定各级别管道的结构配筋.管材生产厂家配筋缺乏统一标准,质量差别较大.在激烈的市场竞争环境中,个别不良企业为追求经济利益,不断降低材料用量,危及管道结构安全.()顶管产品接口构造缺乏统一标准,部分产品存在缺陷,防水辅材无明确要求,管道接口密封性能较差,管道渗漏病害成为普遍现象.()管道内壁无防腐处理,当环境条件对混凝土有侵蚀性时,混凝土管材料会被腐蚀,导致管道无法满足设计使用年限.()近年来,大直径、高覆土、长距离的顶管工程不断增加,对管材 质 量 提 出 了 更 高 的 要 求,需 要 相 应 技 术 标 准 的支撑.通过调研管道生产、检测、设计、施工等工程各阶段技术需求,编制组确定了 顶管图集 的任务目标:()合理提高产品质量要求,淘汰落后产能,为制管企业科学生产、优化材料选用提供技术支撑.()细化并完善检测项目和技术要求,为工程管理人员质量检验提供依据.()规范运输和施工现场的操作行为,降低安全风险,确保各项技术要求得到正确实施.()明确管材的适用条件、结构配筋和节点大样,为工程技术人员提供安全经济、简洁实用的产品选用方法.()针对污水等具有腐蚀性输送介质,应提供可靠的管材防腐处理方案,以提高管材的结构耐久性.技术要点解读 顶管图集 内容分为个章节,分别为总说明、质量检验、常用规格 及承 受 荷载、配 筋 参 数、管 材 接 口、内 衬 防 腐.对标即将实 施 的 国 家 标 准 混 凝 土 和 钢 筋 混 凝 土 排 水 管(G B/T ),结合安徽省顶管工程的特点,顶管图集 适当提高了部分技术要求.混凝土强度 顶管图集 条规定,管身混凝土强度等级C ,高于“G B/T ”所规定的C 强度等级.提高顶管管材的轴向抗压强度要求,目的是保持与安徽省地方标准 给水排水工程顶管技术规程(D B /T )的规定相一致,扩大管材工程适用范围,提高材料耐久性.与国家行业标准 顶进施工法用钢筋混凝土排水管(J C T )相比,图集中管材的许用顶力提高了 ,详见图.施工技术SHIGONGJISHU王志进:顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集 技术要点解读 工程与建设 年第 卷第期图最大许用顶力值对比 管材钢筋 顶管图集 管材用筋选用具有较大抗拉强度和良好握裹性能的C R B 级冷轧带肋变形钢筋和H R B 热轧带肋钢筋,钢筋抗拉强度设计值fy分别取 N/mm和 N/mm.不再选用抗拉强度较低、握裹力较小的热轧光圆钢筋,或塑性低、脆性大的冷拔低碳钢丝.管材配筋要求与“G B/T ”基本一致,即当壁厚小于 mm时,采用单层配筋;当壁厚大于 mm时,采用双层配筋.当壁厚 mm采用双层配筋时,两层钢筋笼间最小净距为 mm;采用单层配筋时,环向钢筋最大保护层厚度为 mm.经计算,双层钢筋与单层钢筋的配筋量基本相当,双层配筋能避免因保护层厚度偏大引起裂缝过早产生.因此,顶管 图 集 规 定 壁 厚 mm时 应 采 用 双 层 配 筋,高 于“G B/T ”的要求.保护层厚度根据环境条件选取合适的混凝土保护层厚度是确保管材耐久性的重要保证.经计算发现,钢筋保护层厚度的变化对管材的配筋影响较为明显.我们选取个典型直径、不同级别的管节配筋进行比较,当环向钢筋保护层厚度由 mm分别增加mm、mm后,内层环向钢筋实配面积分别增加,如图、图所示.从经济性考虑,对图集管材配筋计算时,取“G B/T ”中 保 护 层 厚 度 最 低 要 求:环 向 钢 筋 mm,纵向钢筋 mm.图C R B 二级管不同保护层厚度下内层环筋实配面积 裂缝荷载P值管材外压荷载采取三点法试验(图).在检验状态下,钢筋混凝土管材裂缝达到 mm时的试验荷载值P,实际上仅图C R B 三级管不同保护层厚度下内层环筋实配面积与管材的截面尺寸、混凝土及钢筋的材料强度、保护层厚度、钢筋配置、加载方式等密切相关,而与管材在施工和运行阶段的受力并不存在直接的关系.图现行“G B/T ”给出的各级钢筋混凝土管材的裂缝荷载P国标,是在采用表列出的计算初始参数的基础上,计算出相应截面的结构内力设计值M设、N设和标准值M标、N标,再依据 混凝土结构设计规范(G B )和 给水排水管道结构设计规范(G B )进行截面设计,并结合试验成果修正而来.表各级钢筋混凝土管的计算条件敷设方式基础形式基础支承角/()各级管覆土高度/m开槽施工混凝土基础 砂石(土弧)基础 地面荷载 k N/m计算表明,当采用“G B/T ”给定的最小壁厚并按现行规范进行管材结构设计时,其截面计算配筋量一般由承载能力极限状态验算控制,且对应的构件最大裂缝宽度一般小于 mm.管材接口钢筋混凝土顶管接口主要由钢承口、橡胶圈、止推环等组成,分为单胶圈A型、单胶圈C型(图)及双胶圈D型(图),接口密封性能是顶管管节间接口连接可靠性的重要保证.王志进:顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集 技术要点解读施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 图单胶圈C型顶管接口图双胶圈D型顶管接口传统的钢承口采用Q B或Q B钢板加工制作.在考虑不同直径条件下的材料刚度,并适当预留了使用期的锈蚀厚度,顶管图集 对承口钢板厚度和防腐做法均做出了明确的规定,目的是提高钢承口的耐久性.在顶管穿越河道底部,或位于高速公路、轨道交通等重要基础设施保护区,因后期维修难度较大,或管道渗漏对基础设施可能造成较为严重的后果,建议 钢 承口 优先 采 用不 锈钢 材料.本 条 规 定 高 于“G B/T ”的要求.当管道位于粉土、粉细砂等易扰动地层中,或地下水丰富,需要提高管接口可靠性时,建议选用双胶圈D形钢承口管.双胶圈之间的加压孔可以通过气压逐节测试管接缝的密封性.如使用若干年后,管接口止水材料破裂漏损,加压孔可以作为密封材料的加注通道.覆土高度国标图集 市政排水管道工程及附属设施(M S )中提供管材级别选用表,见表.表钢筋混凝土顶管的计算覆土高度管材级别计算覆土高度H/m H H 此处“计算覆土高度H”是混凝土顶管承载能力的指标,不是顶管施工实际允许覆土高度.依据 给水排水工程顶管技术规程(C E C S :),应按公式()公式()计算管顶竖向压力标准值FS V k(图).图Fs vk Cj(sBtC)()BtDt a n(/)()Cje x p KaHsBt()Ka()式中:Fs vk 为管顶竖向土压力标准值,k N/m;Cj为顶管竖向土压力系数;Bt为管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度,m;D为管 道外 径,m;s为 土的 重 力密 度(k N/m);Ka为原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积;Hs为管顶至原状地面埋置深度,m;C为土体黏聚力,k P a;为土体内摩擦角,().计算覆土高度H值按公式()计算:HFs v,k sD()顶管图集 第章提供了“顶管最大覆土深度参考值表”,表中数值是实际工程中管顶覆土高度值Hs,方便工程技术人员初步选用管道级别时参考.由于土体参数的复杂性,具体工程如需精细化计算,应结合地勘报告提供的土层黏聚力C、内摩擦角f以及综合系数Ka值,进行精细化计算复核.管道防腐工程建设规 范 城 乡 排 水 工 程 项 目 规 范(G B )的第 条明确规定:排水工程中与腐蚀性介质接触的管道、设备和构筑物应采取防腐蚀措施.长期以来,受经济条件制约,安徽省钢筋混凝土排水管较少采用内防腐处理.近年的C C TV检测发现,由于污水管道内高湿度、弱腐蚀性,以及HS、S O等酸性气体的侵蚀,污水管道或合流管道的管壁混凝土出现掉皮剥落、钢筋锈蚀等腐蚀现象,严重时将会导致管壁破裂塌陷,引起管道堵塞、道路沉陷.为延长 受腐 蚀的 管 道工 作 年 限,往 往 采 用 造 价 较 高 的C I P P内衬修复方案.成品混凝土管防腐做法主要有内衬或内涂两种方案,顶管图集 第章提供了P V C和HD P E两种多点锚固板内衬做法,在预制管道制造时同时安装,产品质量容易得到保证.为确保管道生产时多点锚固键与混凝土锚固的可靠性,顶管图集 限定了生产工艺为芯模振动或立式振动.(下转第 页)吴康宁:施工组织设计编制及网络计划技术工程管理GONGCHENGGUANL I 工程与建设 年第 卷第期 关键线路有条:ABCGH,ABDGH,ABEFGH.图调整后的进度计划网络图结束语施工组织设计源于 世纪后期的美国,世纪 年代,我国从苏联引 进 施工 组织 设 计管 理技 术.编制 高质 量的施工组织设计能够科 学地 指 导工 程项 目施 工生 产,协 调施工现场各方相互关系,预防安全事故,节约资源与建设成本,保证工程质量,实现建设项目增值.采用网络计划技术可实现工期目标的最优化,确保工期目标实现,提高企业经济效益.参考文献徐兆国乌兰浩特西郊变 k V增容改造项目施工组织设计研究D北京:华北电力大学,王新文公路工程项目投标施工组织设计编制的探讨J交通世界(建养机械),():全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会机电工程管理与实务M北京:中国建筑工业出版社,全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会水利水电工程管理与实务M北京:中国建筑工业出版社,张学哲建筑施工企业项目管理的研究D北京:北京交通大学,李建成施工项目中的进度计划与控制研究D上海:上海交通大学,全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会公路工程管理与实务M北京:中国建筑工业出版社,中华人民共和国住房和城乡建设部工程网络计划技术规程:J G J/T S北京:中国建筑工业出版社,网 络 计 划 技 术第部 分:在 项 目 管 理 中 应 用 的 一 般 程 序:G B/T S 苏光辉施工网络计划多资源与多目标优化研究D乌鲁木齐:新疆农业大学,(上接第 页)结束语安徽省建设工程专项标准设计 顶进施工法用钢筋混凝土排水管图集,紧密配合新版的国家标准 混凝土和钢筋混凝土排水管(G B/T )的颁布实施.通过调研省内生产、设计、施工企业的实际需求,结合安徽省工程特点和技术水平,适度提高部分技术要求,完善了相关细部规定,制定了适合我省顶管工程特点的管材技术标准.顶管图集 从生产源头把控产品质量,淘汰劣质材料和落后工艺技术,推动省内钢筋混凝土顶管材料的升级;规范成品的检验方法,细化了检测要求;设计最大管径和允许覆土深度均高于传统标准,扩大了工程适用范围.顶管图集 的颁布实施对规范钢筋混凝土顶管管材的生产制造,扩大优质管材的市场占比,助力行业技术升级,提高城市排水管网运行安全保障等,均具有重要的现实意义和指导意义.参考文献国家市场监督管理总局,国家标准化管理委员会混凝土和钢筋混凝土排水管:G B/T S北京:中国标准出版社,中国建筑 标准设计研究 院市政排 水管道工程及 附属设施:M S S北京:中国计划出版社,许广存,王贯明,沈丽华,等顶进施工法用钢筋混凝土排水管适用工程 条 件 计 算 分 析 J混 凝 土 与 水 泥 制 品,():中国工程建设标准化协会给水排水工程顶管技术规程:C E C S S北京:中国计划出版社,中华人民共和国住房和城乡建设部城乡排水工程项目规范:G B S北京:中国建筑工业出版社,(上接第 页)陈博文,王高雄,包延红全过程火灾下矩形截面钢管混凝土叠合柱温度场数值研究J青海大学学报,():徐嫚,高山,郭兰慧,等连续倒塌工况下钢管混凝土柱钢梁外伸端板连接节点受力性能研究J应用基础与工程科学学报,():成彤,李宁景,陈光明,等带纤维编织网增强E C C层钢管混凝土轴压力学性能试验研究J西安建筑科技大学学报(自然科学版),():,陈庆胜,庞亚红,孔龙,等高强锥形中空夹层薄壁钢管混凝土轴压短柱试验研究J西安建筑科技大学学报(自然科学版),():王景玄,李秋颖,王文琦圆钢管混凝土柱钢筋桁架组合梁节点抗连续倒塌机制及参数分析J建筑科学与工程学报,():张栋培,冷飞,吴二军,等温度梯度作用下钢管混凝土拱桥拱脚混凝土裂缝控制研究J河北工程大学学报(自然科学版),():,李双蓓,潘星年,陈宇良,等G F R P管约束钢管混凝土加劲混合柱轴压力学性能试验研究J混凝土,():石天琪,闫杰,张宏飞,等新型钢管混凝土X支柱在空冷塔工程中的设计应用J电力勘测设计,():陈庆胜,李博凡,孔龙,等内配格构式钢骨钢管混凝土构件偏压性能试验研究J建筑结构,():