摘　要：本文通过介绍玻璃钢夹砂管顶管顶进过程情况，以图表形式将顶力变化图现出来。根据图表反映的顶力变化趋势，结合砂性土地质的特性，对施工过程中遇到的问题展开讨论，分析原因，并得出解决方法。总结了玻璃钢夹砂管顶管在施工中的一些经验和方法。
关键词：顶管、玻璃钢夹砂管、砂性土、顶力

　　乐昌市城区污水收集截污提升系统扩建工程，位于富湾电厂(原昌山水电站)西侧，土质多为粗砂和砂质粘性土，其中2#～3#井段位于河岸一侧，总长度为86m，设计采用管径1400mm、管长3m的玻璃钢夹砂管。施工方案采用德国产海瑞克泥水循环顶管设备，顶管施工。本文结合工程实例，针对玻璃钢夹砂管顶管过程出现一些隋况作出分析和探讨。

1　玻璃钢夹砂管优点

　　本段使用的新型管材――玻璃钢夹砂管，是以树脂为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料而制成的新型复合材料。它以其优异的耐腐蚀性能、水力性特点、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点，成为化工工业及排水工程的佳选择。相比混凝土管有其不同的特性，在顶管施工中具有以下一些优点：
　　(1)比重小、质量轻(重量为同管径混凝土管道的1／10)、对地基要求低，对吊装、下管机具要求低，操作方便。
　　(2)优良的耐腐蚀性能产品选用耐腐蚀极强的树脂，使用寿命长。
　　(3)外表光滑，减少顶进过程摩擦阻力，土壤的内聚力对玻璃钢夹砂管道作用小；顶力小，对顶进设备要求低，管道纠偏容易。
　　(4)水力学性能优异、节省能耗夹砂玻璃钢管具有光滑的内表面，磨阻系数小，水力流体特性好。

2　顶进的准备工作

　　根据管材轴向抗压能力，密切关注顶进过程的顶力变化，做好顶进的准备工作。
　　(1)顶进重点放在顶力控制上，操作手要细心观察顶进参数和土质的变化，真实、客观做好原始记录。
　　(2)注浆工作做到定岗定人，保证注浆效果。为防止注入浆液被泥水循环带走，注浆从第2节管开始，注浆管排列顺序为2、3、5、7、9、11、14、16、18、21，根据具体情况对部分管段进行补浆。
　　(3)保护好止水圈胶皮，防止因胶皮破损和外翻导致漏水漏沙及漏浆的情况发生。
　　(4)每班在顶进过程中描绘顶力曲线图，并做好关键点的事件记录。

3　顶进过程顶力曲线图及阶段分析

　　根据实际顶力数据，描绘顶力曲线图。图中真实反映出每节管顶力的变化情况，将曲线分为九个阶段进行叙述，其间结合关键点的事件记录，分析曲线波动的成因，以及各因素之间的内在关系。
3.1　①～②阶段
　　工具头从工作井出洞时出现个顶力上升高峰，峰值接近50t，此时的摩阻力很小，主要是工具头通过洞口砖墙和止水旋喷桩时产生的正面阻力。需要注意的是保护止水圈胶皮，刀盘的旋转和破碎砖块都有可能将其挤烂。
3.2　②～③ 阶段
　　顶完节管顶力稍许下降，判断出工具头已通过旋喷桩位置，正面土压力减小，工具头开始进入土体，察看出土情况，基本组成为中砂。由于注浆从顶进第3节管开始(第2节管为注浆管)，顶进第2节管时摩阻力逐渐增大，开始注浆后，摩阻力减小，顶力稳定在60t。
3.3　③～④ 阶段
　　从图上看，4―7节管顶力增加了40t，另据顶进数据记录，工具头在④ 点的位置比③ 点抬高了15 cm，刀盘电流较大，指针上下摆动明显，应是土质影响所致，察看出土情况，发现砂土颗粒明显变大，主要组成为粗砂，且夹杂着部分0.5～1 cm粒径的砾石。
　　分析原因：沙砾质量和体积均有增大，泥水循环不易将其带出，落下的砂砾不断在工具头下方沉积，导致工具头不断走高。同时堆积的砂土对管道外壁形成挤压，造成机身及管壁的摩阻力不断增大，顶力迅速上升。
　　解决方法：对循环水进行浓度处理，在沉淀池中加入一定量的膨润土，提高泥水浓度，加大水的比重。泥水循环时，砂砾外表被膨润土絮凝体包裹，泥水循环时砂砾呈悬浮状态而被带出。此措施从顶进第七节管开始施行。
3.4　④～⑤阶段
　　顶力下降趋势明显，在3节管的过程中顶力降了20t，工具头抬升的趋势也得到了控制，可见提高泥水浓度的措施得当，有效的避免了顶力和纠偏问题的进一步扩大，但同时也要注意纠偏控制，避免因纠偏过度导致局部受力或管缝漏水现场。
3.5　⑤～⑥ 阶段
　　这一阶段的曲线变化频繁。如图所示，第11～12节管顶力持续上升，达到100t，而此时的循环水浓度已达到砂砾悬浮的标准，注浆量和浓度也符合实际要求，为何顶力仍保持一个较高水平呢?
　　分析原因：观察仪表参数发现，此时的进水压力0.2MPa，排泥压力0.15MPa，两者均高于正常状态下的数值。考虑到此前排泥泵使用时间较长，叶轮磨损严重，泵的抽吸能力有所下降，导致泥水循环不能正常进行。
　　解决方法：决定在第13节管开始安装中继泵，提高排泥能力，将滞留在前方的砂土带出，加了中继泵之后，顶力有所下降。
　　但第14节管时顶力又急剧增加，达到峰值的110t，半节管的时间内上升了20t。
　　分析原因：第13条管顶完后，退油缸的同时管也跟着后退，止水圈胶皮被管带出，呈外翻状态，使得大量润滑浆液流失，之前形成的浆套被破坏，导致摩阻力增大。
　　解决方法：对止水圈胶皮进行处理，将其塞回，但因管壁与前导墙间距很小，复原难度大，停机时间长，导致顶力增长过快。之后对管道及时补浆，顶力逐渐稳定。
3.6　⑥～⑦ 阶段
　　顶力降幅很大，根据现场数据记录显示，此时的电流值已稳定在20A左右。判断应是前方土质发生变化，进而察看出土情况，已有细沙分出，以中砂为主要组成，工具头正面阻力减小，于是决定换清水用做循环，提高顶进速度。
3.7　⑦～⑧ 阶段
  　　从图上看，第18节管顶力上升了20t。
　　分析原因：由于土质发生变化，顶速加快，两台主顶油泵同时开至大，通过分析顶进记录，第16、17节管约20分钟就完成顶进，顶速过快，注浆速度跟不上顶进速速，浆液不能及时填充工具头超挖部分，管壁被砂层重新包围，调整注浆压力后也很难将其穿透，管壁摩阻力迅速增大。
　　解决方法：调整顶速，使之与注浆量平衡，同时控制注浆环节的管理，提高注浆效果。具体有以下几项措施：
　　(1)稀释浆液，提高注浆压力，直至砂层覆盖管段被打通，之后再提高浆液浓度。
　　(2)提高浆液浓度时，膨润土和水的比例增至2包／m³(25kg／包)，在渗透能力较强的砂层可添加万用王，提高其絮凝力，减少浆液在砂层中的渗透量。
　　(3)要求注浆工作做到全程监控，除浆液的合理渗透损失外，每节管顶进时派专人进管查看注浆情况，跟踪检查管道借口，注浆口完是否好，减少人为因素造成的浆液损失。
3.8　⑧～⑨ 阶段
顶力稳定一段时间后开始下降，降至波谷时的60t，表明注浆已达到减阻目的，管壁润滑较好，管壁与土层之间的浆套已经形成。
3.9　⑨～⑩阶段
　　第27节管顶力开始直线上升，曲线变化幅度很大。按测量距离86m计算，第28节管工具头出洞(工具头4m)，此时正通过旋喷桩和砖墙位置，正面阻力增大，磨砖墙时更是达到了140t，砖墙破碎后，顶力迅速降至100t。由此看来，刀具的完整性在工具头进出洞时显得特别重要，所以在开顶前，要对刀具进行全面检查，修复破损刀片，磨损严重的将其替换，保证周边刀的完整性，确保工具头进出洞顺利。
　　从上述9个阶段来看，顶力变化体现在以下四个方面：
　　(1)因地质情况采取的洞口处理方式，造成对顶力的影响，如洞口砖墙，起止水和加固土体作用的洞口旋喷桩，工具头在进出洞口时顶力增加值约在40t～60t之间，在图上表现在①～②和⑨ ～⑩两个阶段。
　　(2)因土质变化导致的顶力变化，土质发生变化后，不仅顶进过程的泥水循环受到影响，各种顶进参数也随之变化，如刀盘电流、工具头正面土压力、管道摩阻力等。在图上主要表现在③～④和⑥～⑦两个阶段。
　　(3)注浆环节对顶力影响很大，体现了注浆减阻的重要性，在图上主要表现在②～③ 、⑤～⑥ 、⑦～⑧ 、⑧～⑨四个阶段，
　　(4)针对泥水循环不正常采取一定措施，如提高循环水浓度和加中继泵提高排泥能力，达到了减阻和纠偏目的，在图上表现在④～⑤ 、⑤～⑥两个阶段。

4　小　结

　　顶管施工过程客观因素的影响主要来自地下土质和地下水等的情况，结合顶进技术水平高低，施工过程的顶力变化也不相同。玻璃夹砂管在不同土质情况下顶进出现的顶力变化，都有其内在原因，这需要现场技术人员及时发现问题，研究分析，结合施工经验，做出正确判断，不断地总结，提高施工技术。