中继间的位置设置及应用

□（安阳市幸福渠管理处）

中继间的位置设置及应用

□顾青林（安阳市幸福渠管理处）

由于管道属于压力管道，施工时应满足中继间使用后管道的质量及对外壁防腐处理等要求，采用可拆卸中继间结构型式，解决老式中继间前后节合拢后需要焊接处理问题。文章从工程概况，可拆卸中继间的结构形状，中继间的位置计算，中继间的拆除等方面谈了自己的一些认识，探讨可拆卸中继间位置的设置问题。

中继间；顶管；位置计算

1 工程概况

南水北调配套工程滑县支线Kb10+100-Kb10+609段509 m，采用泥水平衡顶管施工方案，管道采用DN1800JPCCP管道，顶管长度分别为140、285、81 m，管道覆土深度为4～6 m，管材为山东龙泉管道工程股份有限公司生产的3 m/节JPCCP管，管材允许最大顶力6 000 kN。该地区地质结构为砂性土均一结构。建基面位于第⑦层（alplQ41）粉细砂中。地下水埋深较大，不存在降排水问题。

2 中继间的结构形状

图1 中继间结构名称图

由于管道属于压力管道，应满足中继间使用后管道的质量和对外壁防腐处理等设计要求，采用可拆卸中继间结构型式（图1），解决了老式中继间前后节合拢后需要焊接处理问题。可拆卸中继间装置，主要包括前端管和后端管，还包括中继间钢套筒、油缸靠背支架和O型均压顶环，中继间钢套筒的前段套接在前端管尾部，中继间钢套筒的后段套接在后端管的首部；前端管尾部紧贴中继间钢套筒钢垫板，中继间钢套筒钢垫板焊接在中继间钢套筒的内壁上；油缸靠背支架紧贴在中继间钢套筒钢垫板后，油缸靠背支架上均匀布置千斤顶油缸；O型均压顶环的两端面分别与千斤顶油缸、后端管紧贴在一起。前后端管首部设置有用于套设橡胶密封圈的O型凹槽。拆卸中继间的油缸设备后，中继间前后端管合拢的有效长度等于JPCCP管道的有效长度3 m，结构尺寸如图2。

图2 中继间结构尺寸图

3 计算实例

根据《给排水管道工程施工及验收规范》第6.3.4条的顶进阻力公式计算：

式中：Fp——顶进阻力（kN）；D——管道外径（m），2.16 m；L——管道设计顶进长度（m）；fk——管道外壁与土的平均磨阻力（kN/m2），选取8 kN/m2；NF——顶管机的迎面阻力。

3.1 迎面阻力

NF——顶管的迎面阻力；Dk——顶管机外径，2.20 m；P——控制土压力，P=K0γH0；K0——静止土压力系数，取0.55；H0——地面距顶管机中心高度，取6 m；γ——土的重量，取19 kN/m3。P=K0γH0=0.55×19×6=62.70 kN

3.2 位置计算

选取顶进长度285 m和81 m作为计算单元，计算其顶进阻力。

Fp285=πDLfk+NF=3.14×2.16×285×8+238=15 701.87 kN

Fp81=πDLfk+NF=3.14×2.16×81×8+238=4 633 kN

顶管长度285 m的顶进阻力15 701.87 kN，大于管材允许的最大顶力6 000 kN，根据规范规定设置中继间。顶管长度81 m的顶进阻力4 633 kN，小于管材允许的最大顶力6 000 kN，根据规范规定不需要设置中继间。

3.2.1 第一个中继间的距离

根据《给排水管道工程施工及验收规范》第8.10.14条，当总推力达到中继站总推力40%～60%时，就应安放第一个中继站。故选取中继站总推力（也即管道允许最大顶力）的60%时，安放第一个中继间。

根据《给排水管道工程施工及验收规范》第8.10.7条：“第一个中继站一般应安装于顶管机后20～40 m，因为不但要克服地层的摩擦力，还要克服切削刀盘向前顶进的反作用力，故选取第一个中继间设置在40 m处。

3.2.2 其它中继间的距离

同样根据《给排水管道工程施工及验收规范》第8.10.14条，安放第一个中继站后，每当达到中继站总推力的70%～80%时，安放一个中继站。而当主顶千斤顶达到中继站总推力的90%时，就必须启用中继站。在每段顶管时，除第一中继间承受迎面阻力外，其余各中继间均只承受管外壁的摩阻力。故选取中继站总推力（也即管道允许最大顶力）的90%时，安放其它中继间。

选取其它中继间设置的距离为95 m。长度285 m的顶管段共需要设置3个中继间（包括第一个中继间）。

4 中继间的拆除

施工结束后，由前向后依次拆除中继间内的顶进设备，包括千斤顶、法兰、油路、油泵、电气设备等；由第一个中继间开始往后拆，拆除的空间由后面的中继间继续向前顶进，使承插管口在中继间外环壁内相连接。总之，中继间的顶进与拆除均是由前向后进行。每个中继间拆除的顺序应是：先顶部、次两侧、后底部。

5 结语

建议按上述中继间的意见进行布置。计算仅是一个估算，由于JPCCP管的质量和密度较好，表面粗糙度介于钢管与传统的混凝土管之间，只要控制好泥浆的使用，加强润滑效果，可以适当延长顶进米数，并达到满意效果。在布置中继间时，还应考虑中继间处的地质情况，选择压缩比比较小的土层位置，避免拆除中继间后，管道合拢时承载面下沉合拢困难，其间距可做适当调整。

TV990.3

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1673-8853（2017）01-0090-02

2016-11-14

（编辑：刘青）

顾青林（1971-），男，高工，主要从事水利工程建设与管理工作。