水工程施工第2章-2.ppt

第五节 沟槽回填 一、沟槽回填前应具备的条件 (1)预制管节现场铺设管的现浇混凝土基础强度、接口抹带或预制构件现场装配的接缝水泥砂浆强度不小于5MPa 。 (2)现场浇筑混凝土管渠的强度达到设计规定。,(3)混合结构的矩形管道或拱形管道，其砖石砌体水泥砂浆强度达到设计规定；当管道顶板为预制盖板时，并应装好盖板。,一、沟槽回填前应具备的条件 (4) 压力管道水压试验前，除接口外，管道两侧及管顶以上回填高度不应小于05m；水压试验合格后，及时回填其余部分。 (5)无压管道的沟槽应在闭水试验合格后及时回填。,一、沟槽回填前应具备的条件 (6) 管径大于900mm的钢管道，必要时可采取措施控制管顶的竖向变形 。 (7)回填前必须将槽底杂物(草包、模板及支撑设备等)清理干净 。 (8)回填时沟槽内不得有积水，严禁带水回填。,第五节 沟槽回填 二、沟槽回填土料的要求 (1)槽底至管顶以上50cm范围内，不得含有机物、冻土以及大于50mm的砖石等硬块；在抹带接口处、防腐绝缘层或电缆周围，应采用细粒土回填； (2)冬期回填时管顶以上50cm范围以外可均匀掺入冻土，其数量不得超过填土总体积的15%，且冻块尺寸不得超过100mm 。,第五节 沟槽回填 二、沟槽回填土料的要求 (1)槽底至管顶以上50cm范围内，不得含有机物、冻土以及大于50mm的砖石等硬块；在抹带接口处、防腐绝缘层或电缆周围，应采用细粒土回填； (2)冬期回填时管顶以上50cm范围以外可均匀掺入冻土，其数量不得超过填土总体积的15%，且冻块尺寸不得超过100mm 。 (3)回填土的含水量，宜按土类和采用的压实工具控制在最佳含水量附近。,第五节 沟槽回填 三、回填施工 沟槽回填施工包括还土、摊平和夯实等施工过程。 (1)还土时管腔两侧应同时进行。沟槽底至管顶以上50cm的范围内均应采用人工还土，超过管顶50cm以上时可采用机械还土。,第五节 沟槽回填 三、回填施工 沟槽回填施工包括还土、摊平和夯实等施工过程。 (1)还土时管腔两侧应同时进行。沟槽底至管顶以上50cm的范围内均应采用人工还土，超过管顶50cm以上时可采用机械还土。 (2)还土时按分层铺设夯实的要求。每一层应采用人工摊平，沟槽回填土的夯实通常采用人工夯实（木夯、铁夯）和机械夯实（蛙式夯、火力夯、压路机）两种方法。,第五节 沟槽回填 三、回填施工 (3)回填土压实的每层虚铺厚度，应按采用的压实工具和要求的压实度确定。对一般压实工具，铺土厚度参见表。,三、回填施工 (4)回填土每层的压实遍数，应按回填土的要求压实度、采用的压实工具、回填土的虚铺厚度和含水量经现场试验确定。 (5)回填压实应逐层进行。管道两侧和管顶以上50cm范围内的压实，应采用薄铺轻夯夯实，管道两侧夯实面的高差不应超过30cm。管顶50cm以上回填时，应分层整平和夯实，,若使用重型压实机械压实或较重车辆在回填土上行使时，管道顶部以上必须有一定厚度的压实回填土，其厚度通常不小于70cm。,四、回填土的压实度 沟槽回填土的压实度见表1。 管道沟槽位于路基范围内的回填土压实度见表2。,2,一般公路路面采用槽式横断面，即在路基上按路面设计宽度范围将路基挖成与路面厚度相同的浅槽，在槽内铺筑路面。,沟槽回填土作为路基的最小压实度 表2,质量,体积,质量,体积,含水量 ：土中水的质量与干土粒质量之比，即 WWWS，； 天然密度(湿密度)：土的质量与其体积之比，即 WV 干密度d：干土粒质量与土的体积之比，即 dWSV,击实试验 在试验室进行击实试验是研究土压实性质的基本方法。击实试验分轻型和重型两种，轻型击实试验适用于粒径小于5mm的黏性土，重型击实试验适用于粒径不大于20mm的土。试验时，先将土样烘干、碾碎、过筛后掺入一定量的水成为扰动土样。将含水量为一定值的扰动土样分层装入击实筒中，每铺一层厚，均用击锤按规定的落距和击数锤击土样，直到被击实的土样(共35层)充满击实筒。由击实筒的体积和筒内击实土的总质量计算出湿密度，再根据测定的含水量，即可算出干密度 d/(1+),击实试验,击实筒,击实筒,击锤,套筒,击实后 的土样,击实试验,击实筒,击实筒,套筒,击实后 的土样,击实试验,击实筒,击实筒,电动 击实仪,击实后 的土样,击锤,控制器,击实试验 用一组(通常为5个)不同含水量的同一种土样，分别按上述方法进行试验，即可绘制一条击实曲线。对某一土样，在一定的击实功能作用下，只有当含水量为某一适宜值时，土样才能达到最密实。击实曲线的极值为最大干密度dm，相应的含水量即为最佳含水量0。,击实试验 压实度 kddm ， d 工地实测干密度 dm 最大干密度,第六节 管道的防腐、防震、保温 一、钢管的防腐 (一)钢管的表面处理 1人工除锈 人工除锈一般使用刮刀、挫刀、钢丝刷、砂布或砂轮片等摩擦外表面，将金属表面的锈层、氧化皮、铸砂等除掉。表面除锈必须彻底，以露出金属光泽为合格，再用干净的废棉纱或废布擦干净。 人工除锈的方法劳动强度大，效率低，质量差。但在劳动力充足、机械设备不足时，通常采用人工除锈。,(一)钢管的表面处理 2机械除锈 采用金钢砂轮打磨或用压缩空气喷石英砂(喷砂法)吹打金属表面，将金属表面的锈层氧化皮、铸砂等污物除净。 喷砂除锈是采用0406MPa的压缩空气，把05,20mm的砂子喷射到有锈污的金属表面上，靠砂子的打击使金属表面的污物去掉，露出金属的质地光泽来。用这种方法除锈的金属表面变得既粗糙又均匀，使油漆能与金属表面很好地结合，并且能将金属表面凹陷处的锈除尽，是加工厂或预制厂常用的一种除污防法。,(一)钢管的表面处理 3化学除锈 用酸洗的方法消除金属表面的锈层、氧化皮。采用浓度1020、温度18 60的稀硫酸溶液，浸泡金属物件1560min，也可用1015的盐酸在室温下进行酸洗。为使酸洗时不损伤金属，在酸溶液中加入缓蚀剂。酸洗后要用清水洗涤，最后用热水冲洗23次，用热空气干燥。 4旧涂料的处理 在旧涂料上重新刷漆时，可根据旧漆膜的附着情况，确定是否全部清除或部分清除。如旧漆膜附着良好，铲刮不掉可不必清除；如旧漆膜附着不好，则必须清除重新涂刷。,(二)钢管的绝缘防腐 1. 防腐层的种类 为了减少管道系统与地下土壤接触部分的金属腐蚀，管材的外表面必须按要求进行防腐，敷设在腐蚀性土壤中的室外直接埋地的管道应根据土壤腐蚀性程度选择不同等级的防腐层。 石油沥青涂料外防腐层 普通防腐层：三油二布 加强防腐层：四油三布 特加强防腐层：五油四布,(二)钢管的绝缘防腐,普通防腐层 加强防腐层 特加强防腐层,2.防腐层的施工 (1)冷底子油 底漆采用冷底子油，因为冷底子油能与管面粘结得很紧，并能与沥青玛蹄脂层牢牢结合。 冷底子油用4号石油沥青与汽油按 3：7（重量比）调制而成。熬制前，将沥青敲碎成15kg以下的小块，放入干净的沥青锅中，逐步升温和搅拌，并使温度保持在180200范围内(不得超过220)，连续熬制1525h，直到不产生气泡，即表示脱水完毕。,2.防腐层的施工 (1)冷底子油 底漆采用冷底子油。 冷底子油用4号石油沥青与汽油按 3：7（重量比）调制而成。熬制前，将沥青敲碎成15kg以下的小块，放入干净的沥青锅中，逐步升温和搅拌，并使温度保持在180200范围内(不得超过220)，连续熬制1525h，直到不产生气泡，即表示脱水完毕。 待脱水完毕后的沥青温度降至100120时，按配合比将沥青徐缓地倒入已称量过的无铅汽油中，并不断搅拌到完全均匀混合为止。,(1)冷底子油 采用机械法或酸洗法除去管子表面上的污垢、灰尘和铁锈后，在24h内应在干燥洁净的管壁上涂刷冷底子油。涂时应保持涂层均匀，油层厚度为01015mm。,(2) 沥青玛蹄脂 沥青玛蹄脂由沥青与无机填料(如高岭土、石棉粉等)组成，以增大强度。 沥青玛蹄脂的配合比(重量)为： 沥青：高岭土(或石棉粉) 3：1 调制沥青玛蹄脂应在沥青脱水后，将温度保持在180200的范围内，逐渐加入干燥并预热到120140的填充料，并不断搅拌，使它们均匀混合。,(2)沥青玛蹄脂 热沥青玛蹄脂调制成后，应涂在干燥清洁的冷底子油层上，涂层应光滑、均匀。 涂抹沥青玛蹄脂时，其温度应保持在160180；施工气温高于30时，温度可降至150。,(三)钢管阴极保护 阴极保护方法有牺牲阳极法和外加电流法。 1. 牺牲阳极法 使用比被保护金属电位更低的消耗性的阳极材料，如铝、镁、锌等，将阳极块用导线连接到管线(阴极)上，构成大地电池，阳极腐蚀，管线得到保护。,1. 牺牲阳极法 (1)优点 1 )对邻近管道、电缆等干扰很小 2 )不需要外部电源 3 )保护电流分布均匀，利用率高 4 )管理方便，施工简单 5 )不需要支付经常费用 (2)缺点 1 )土壤电阻率大时不宜使用 2 )管道外防腐涂层质量要好 3 )保护电流几乎不可调 4 )保护范围大时不经济,(三)阴极保护措施 2. 外加电流法 通入直流电，埋在管线附近的废铁和直流电源的阳极连接，电源的阴极接到管线上，防止腐蚀。,(三)阴极保护措施 2. 外加电流法 (1)优点 1)可连续调节输出电流、电压 2)保护电流密度大 3)不受土壤电阻率限制 4)保护范围越大越经济 5)保护装置寿命较长 (2)缺点 1)对邻近金属构筑物干扰大 2)需要外部电源 3)维护管理工作量大 4)需支付日常电费,第六节 管道的防腐、防震、保温 二、管道的防震 (一)地震 1.地震的类型 (1) 按其成因分类 1) 构造地震 由于地壳运动，推挤地壳岩层在其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震叫构造地震。构造地震分布最广，危害最大。 2) 火山地震 由于火山爆发，岩浆猛烈冲出地面而引起的地震叫火山地震。火山地震在我国很少见。 3) 陷落地震 由于地表或地下岩层如石灰岩地区较大的地下溶洞或古旧矿坑等突然发生大规模的陷落和崩塌时所引起小范围内的地面震动叫陷落地震。这种地震很少造成破坏，其震级也很小。 4) 诱发地震 由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动叫诱发地露。,1.地震的类型 (2)按震源的深浅不同分类,1.地震的类型 (2)按震源的深浅不同分类 1)浅源地震 震源深度在70km以内，一年中全世界所有地震释放能量的约85来自浅源地震。 2)中源地震 震源深度在70300km范围内，一年中全世界所有地震释放能量的约12来自中源地震。 3)深源地震 震源深度超过300km，一年中全世界所有地震释放能量的约3来自深源地震。,2. 构造地震的成因 (1) 断层说 (2) 板块构造说,(1)断层说 地壳是由多种岩层组成的，在它的运动过程中，始终存在着巨大的能量。当作用力只能使岩层产生变形，但地应力仍然较小时，岩层仅仅能够发生褶皱。当作用力不断加强，地应力引起的应变超过某处岩层的极限应变时，则使该处的岩层产生断裂和错动，岩层在其自身的弹性应力作用下发生回跳，原先构造变动过程中积累起来的应变能，在回弹过程中得以释放，以弹性波的形式传至地面，产生地震。,2. 构造地震的成因 (2) 板块构造说 按板块构造学说，地球表面的最上层是由强度较高的岩石组成，叫做岩石层，其厚度约为70100km；岩石层的下面为强度较低并带有塑性性质的岩流层。一般认为，地球表面的岩石层是由美洲板块、非洲板块、欧亚板块、印澳板块、太平洋板块和南极洲板块等若干个大板块所组成。这些板块由于其下岩流层的对流运动而作刚体运动，从而使板块之间相互挤压和顶撞，致使其边缘附近岩石层脆性破裂而引发地震。,3. 地震波 地震引起的振动以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这就是地震波。 地震波是一种弹性波。 它包含在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波。 震源的扰动发射出体波。体波传播到地面时，产生面波，面波的传播与地表平行，其振幅随深度增大趋向于零。,3. 地震波 体波中包括纵波和横波两种。纵波是由震源向外传播的压缩波，又称P波，其介质质点的振动方向与波的前进方向一致，从而使介质不断地压缩和疏松。如在空气中传播的声波就是一种纵波。纵波的特点是周期短，振幅小，波速快，在地壳内它的速度一般为2001400m/s。,纵波 疏密波,3. 地震波 横波是由震源向外传播的剪切波，其介质质点的振动方向与波的前进方向相垂直，又称S波。剪切波的周期长，振幅大，波速慢，在地壳内它的波速一般为100800m/s。横波只能在固体内传播，而纵波在固体和液体内都能传播。,横波剪切波,3. 地震波 根据弹性理论，横波(剪切波)的传播速度可按下列式计算,E 介质的弹性模量 介质的密度 介质的泊松比,4. 震级 地震强度通常用震级和烈度等反映。 (1)震级 震级是表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度。目前较通用的是里氏震级，共原始定义是在1935年由里克特(CFRichter)给出，即地震震级M为 M=lgA A标准地震仪(指摆的自振周期为0.8s，阻尼系数为0.8，放大倍数为2800倍的地震仪)在距震中100km处记录的以微米为单位的最大水平地动位移(振幅)。例如，在距离震中100km处地震仪记录的振幅是1000m，其常用对数为3，根据定义，这次地震就是里氏3级。,4. 震级 (2) 地震烈度 地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。 一次同样大小的地震，若震源深度、离震中的距离和土质条件等因素不同，则对地面和建筑物的破坏也不相同。,4. 震级 (2) 地震烈度 我国有关单位根据153个等震线资料，经过数理统计分析，给出了烈度、震级M和震中距R(km)之间的关系式 =0.92+1.63M-3.49lgR 震中烈度0与震级M之间的关系式 0 =0.24+1.29M,(2) 地震烈度,震级 震中烈度,5. 土的类型和场地类别,实,Vs,fak,5. 土的类型和场地类别,工程场地覆盖层厚度，一般情况下应按地面至剪切波速大于500 m/s土层顶面的距离确定。,6. 液化的概念 在地下水位以下的饱和的松砂和粉土在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势。但因孔隙水来不及排出，使土颗粒处于悬浮状态，形成如液体一样，这种现象就称为土的液化。,6. 液化的概念 在近代地震史上，1964年6月日本新泻地震使很多建筑的地基失效，就是饱和松砂发生液化的典型事例。 这次地震开始时，该城市的低洼地区出现了大面积砂层液化，地面多处喷砂冒水，继而在大面积液化地区上的汽车和建筑逐渐下沉，而一些诸如水池一类的构筑物则逐渐浮出地面。其中最引人注目的是某公寓住宅群普遍倾斜，最严重的倾角竞达80之多。据目击者说，该建筑是在地震后4分钟开始倾斜的，至倾斜结束共历时1分钟。,第六节 管道的防腐、防震、保温 (二) 管道施工防震措施 1. 给水管道的管材选择，应符合下列要求 (1) 材质应具有较好的延性。 (2) 承插式连接的管道，接头填料宜采用柔性材料。 (3) 过河倒虹吸管或架空管应采用焊接钢管。 (4) 穿越铁路或其他主要交通干线以及位于地基土为液化土地段的管道，宜采用焊接钢管。,第六节 管道的防腐、防震、保温 (二)管道施工防震措施 2. 地下直埋圆形排水管道应符合下列要求 (1) 当采用钢筋混凝土平口管，设防烈度为8度以下及8度、类场地时，应设置混凝土管基，并应沿管线每隔2630m设置变形缝，缝宽不小于20mm ，缝内填柔性材料。 (2) 8度、类场地或9度时，不应采用平口连接管，应采用承插式管或企口管，其接口处填料应采用柔性材料。,第六节 管道的防腐、防震、保温 (二)管道施工防震措施 3. 地下直埋承插式圆形管道和矩形管道，在下列部位应设置柔性接头及变形缝 (1) 地基土质突变处； (2) 穿越铁路及其他重要的交通干线两端； (3) 承插式管道的三通、四通、大于45的弯头等附件与直线管段连接处。 4. 当设防烈度为9度或场地土为可液化地段时，矩形管道应采用钢筋混凝土结构，并适当加设变形缝。,第六节 管道的防腐、防震、保温 (二)管道施工防震措施 5. 当设防烈度为7度且地基土为可液化地段或设防烈度为8度、9度时，泵的进、出管上宜设置柔性连接。 6. 管道穿过建(构)筑物的墙体或基础时，应符合下列要求 (1) 在穿管的墙体或基础上应设置套管，穿管与套管间的缝隙内应填充柔性材料。 (2) 当穿越的管道与墙体或基础为嵌固时，应在穿越的管道上就近设置柔性连接。,第六节 管道的防腐、防震、保温 (二)管道施工防震措施 7. 当输水埋地管道不能避开活动断裂带时，应采取下列措施 (1) 管道宜尽量与断裂带正交。 (2) 管道应敷设在套筒内，周围填充砂料。 (3) 管道及套筒应采用钢管。 (4) 断裂带两侧的管道上(距断裂带有一定的距离)应设置紧急关断阀。,第六节 管道的防腐、防震、保温,三、管道的保温 管道保温的基本原理是在管内外温差一定的条件下，在管道外表面设置隔热层(保温层)，利用导热系数小的材料，热转移也必然很小的特点，从而使管内基本上保持原有温度。 (一)保温结构的组成 保温结构一般由防锈层、保温层、防潮层、保护层、防腐层等部分构成。,(一)保温结构的组成 1. 防锈层：一般采用防锈油漆涂刷而成。 2. 保温层：保温结构的主要部分，所用保温材料及保温层厚度应符合设计要求。 3. 防潮层：防止水蒸汽或雨水渗入保温材料，以保证材料良好的保温效果和使用寿命，所用材料有沥青及沥青油毡、玻璃丝布、聚乙烯薄膜等。 4. 保护层：保护保温层和防潮层不受机械损伤，增加保温结构的机械强度和防湿能力。一般采用沥青油毡、玻璃丝布、石棉石膏、石棉水泥等材料。 5. 防腐层及识别标志：一般采用油漆直接涂刷于保护层上，以防止或保护保护层不受腐蚀，同时也起作识别管内流动介质的作用。,(二)保温层施工 管道的保温层施工应在防锈层及水压试验合格后进行。如需先做保温层，应将管道连接处和环形焊缝留出，等水压试验合格后，再做管道连接处和环形焊缝保温层。,(二)保温层施工 1涂抹法保温 涂抹法保温是将不定形的散状保温材料用水调成胶泥，分层涂抹于需要保温的管道上。 适用于石棉硅藻土、石棉粉等保温材料。 施工简单，保温结构整体性好，无接缝，保温层与管道结合紧密。由于是手工操作，故工作效率低，结构的机械强度不高，质量不易保证。,(二)保温层施工 1涂抹法保温 施工时为了增加保温材料与保温面的附着力，第一次可用较稀的胶泥涂抹，厚度为35mm，待第一层完全干燥，用较干的胶泥涂抹第二层，厚度为1015mm，以后每层为1525mm，均应在前一层完全干燥后进行，直到要求的厚度为止。当环境温度低于0时，不宜进行施工作业，以防胶泥冻结。,2充填法保温 充填法保温是将不定形的松散状保温材料充填于四周由支承环和镀锌铁丝网等组成的网笼空间内。 适用于矿渣棉、玻璃棉等保温材料。这种保温方法所用散状材料重量轻、导热系数小、保温效果好，支承环和外包铁丝网笼不易开裂。但施工麻烦，且消耗金属材料。 施工时应保证支承环的高度等于保温层厚度，支承环与管道、支承环与铁丝网连接牢固。支承环间距应不大于1m。充填保温材料时应四周同时进行，且应充填密实以防铁丝网变形造成保温层厚度不够。,2充填法保温,矿渣棉,3包扎法保温 包扎法保温是将卷状的软质保温材料包扎一层或几层于管道上。 适用于矿渣棉毡、玻璃棉毡等保温材料。这种保温方法施工简单，修补方便、耐振动。但棉毡等弹性大，很难做成坚固的保护层，因而易产生裂缝，使棉毡受潮，增大热损失。,3包扎法保温 包扎法保温是将卷状的软质保温材料包扎一层或几层于管道上。 适用于矿渣棉毡、玻璃棉毡等保温材料。这种保温方法施工简单，修补方便、耐振动。但棉毡等弹性大，很难做成坚固的保护层，因而易产生裂缝，使棉毡受潮，增大热损失。 施工可以采用螺旋状包缠或对缝平包把保温材料包扎在管道上。包扎时应边缠、边压、边抽紧使保温后的密度达到设计要求。一般矿渣棉毡包扎后的密度不应小于150200kg/m3，玻璃棉毡包扎后的密度不应小于100130kg/m3。包扎厚度也应符合设计规定。采用多层包扎时，应保证后层包扎压住前层包