全国给水排水管道不开槽施工（共61）

第四四章章给给水水排排水水管管道道不不开开槽槽施施工工第四四章章给给水水排排水水管管道道不不开开槽槽施施工工第一一节节概概述述第二二节节掘掘进进顶顶管管第三三节节盾盾构构法法（（自自学学））第四四节节其其他他暗暗挖挖法法（（自自学学））第五五节节盾盾构构施施工工方方案案编编制制实实例例（（自自学学））学习习目目标标1.掌握握顶顶管管法法施施工工原原理理，，了了解解顶顶管管法法的的分分类类及及其其特特点点，，掌掌握握顶顶管管法法的的施施工工步步骤骤，，了了解解顶顶管管法法主主要要施施工工设设备备，，熟熟悉悉顶顶管管法法关关键键技技术术；；2.了解解盾盾构构法法的的工工作作原原理理，，盾盾构构构构造造、、分分类类及及适适用用范范围围，，了了解解盾盾构构法法的的施施工工工工艺艺；；3.了解解其其它它不不开开槽槽施施工工技技术术；；重点点和和难难点点顶管管法法的的施施工工步步骤骤和和关关键键技技术术第一一节节概概述述1.1概念念管道的不不开槽施施工是指指不开挖地地表的条件下下完成管管线的铺铺设、更更换、修修复和定定位的工工程施工工技术。。不开槽敷设的的管道的形状状和材料，采采用最多的是是各种圆形预制管道道．如钢管、普普通钢筋混凝凝土管、以及及其他各种合合金其他非圆圆形的预制或或现浇的钢筋筋混凝土管。。地下管道不开开槽敷设管的的方法很多，，常用的有顶管法、盾构构法、牵引法法、夯管法等1.2适应范围及特特点P103第二节顶管管法2.1概述2.1.1顶管法施工的的基本原理先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油油缸及管道间间中继间等的的推力，把工具管或掘进进机从工作坑内穿穿过土层一直直推到接收坑内吊起，与此此同时，紧随随工具管或掘掘进机后面，，将预制的管段顶顶入地层。边边顶进，边开开挖地层，边将管段接长长的管道埋设方方法。2.1.2顶管施工的分分类按所顶进的管管子口径大小小分：大口径（Ф2m以上）、中口径（1.2～1.8m）、小口径（0.5～1.0m）和微型顶管（0.075～0.4m）、四种。按一次顶进的的长度（指顶顶进工作坑和和接收工作坑坑之间的距离离）分：普通距离顶管管和长距离顶顶管（100m或500m）。按顶管机的类类型分：手掘式人工顶顶管、挤压顶顶管、水射流流顶管和机械械顶管2.2顶管施工工艺艺2.2.1工艺流程施工准备→测测量放线→工工作井开挖→→工作井布置置（工作井设计→→工作井基础施施工→后背安安装→设备安安装）→管道顶进→→管道接口2.2.2施工要点1.施工准备：编编制施工方案，根据施工方方案，进行人、机、料的的准备、现场场的准备2.测量放线：中心桩的测设设——施工控制桩的的测设——井底轴线和高高程的测设和和控制3.工作井的设计计⑴工作井的种种类工作井按其作作用分为顶进井（始发发井）和接收收井。顶进井是安放所有顶进进设备的场所，也是是顶管掘进机机的始发场所，是承受主顶顶油缸推力的的反作用力的的构筑物，供工具管出洞洞、下管节、、挖掘土砂的的运出、材料料设备的吊装装、操纵人员员的上下等使用。接收井是接收收顶管机或工工具管的场所所，与工作井井相比，接收收井布置比较较简单。实质上是方形形或圆形的小小基坑，其支支护类型同普普通基坑，其其平面尺寸较较小，支护经经常采用钢筋筋混凝土沉井井和钢板桩。。根据工作井方方向，可分为为单向井，双向向井，多向井井和交汇井等形式工作井在施工工结束后，一部分将改为为阀门井、检检查井。工作井地面影影响范围一般般按井深的1.5倍计算，在此此范围内的建建筑物和管线线等均应采取取必要的技术术措施加以保保护⑵井内布置内容容井内布置内容容主要包括前止水墙、后后座墙、基础础底板及排水水井等。在顶管工工作井内，还还布置有工具管、环形形顶铁、弧形形顶铁、基坑坑导轨、主顶顶千斤顶及千千斤顶架、后后靠背。在顶进井的地地面上，布置置行车或其他他类型的起吊吊运输设备。。1-管节；2-洞口止水系统统3-环形顶铁；4-弧形顶铁5-顶进导轨；6-主顶油缸7-油缸架；8-测量系统；9-后靠背；10-后座墙；11-井壁1-预制的混凝土土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-吊装设备；6-安全护栏；7-润滑注浆系统统；8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统；13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的混凝凝土管；18-运土车；19-机头⑶顶管工作井位位置的选定，，应符合下列列要求：一般宜选在设设计图中管道道的检查井室位置置。便于排水、出出土和运输；；工作井避免设设在高压线下下或巷口/单位大门口,尽量设在管道道下游以利排排水。对电源、水源较较近，交通方方便可利用坑壁土土体作后背支支承；对建（构）筑筑物易于采取取保护和安全全措施工作井的选择择还应在地下管线较少少部位。⑷工作井尺寸寸计算：底宽W＝D＋2B＋2bW——工作井底宽（（m）B——管两侧操作宽宽度（m），一般为每每侧1.2m～1.6m；b——撑板厚度（m）；支撑板时时为0.05；木板桩为0.07D——管外径（m）；长、宽、深底长L=L1+L2十L3＋L4十L5L1——管子顶进后，，尾部压在导轨轨上的最小长长度;采用钢筋混凝凝土管时，为为0.3——0.6m，钢管不小于于0.6m；使用工具管管时，工具管长度如如大于上述铺铺轨长度的要要求，L1应取工具管长长度；L2——管节长度（m）；L3——出土工作间长长度，根据出出土工具而定定，宜为1.0m～1.8m；L4——液压油缸长度度（千斤顶长长度）（m）；L5——后背所占工作作井长度，包包括横木、立立铁、横铁，，取0.85m。工作竖井深度度应符合下式式：H＝h1+h2+h3+DH=h1＋h2+D（无基础及垫垫层时）式中：H——工作井地面至至井底的深度度（m）；h1——地面至管道顶顶部外缘的深深度（rn）；h2——管道外缘底部部至导轨底面面的高度（m）；h3——基础及其垫层层的厚度，不应小于该处处井室的基础础及垫层厚度度（m）。4.工作井、导轨轨及基础施工工⑴工作井三种种施工方法：：开槽式（支撑撑式）：开挖挖土方，板桩桩撑，内支撑撑要求撑木以下最小小高度不小于于3.0米；适用于任何何土质，但深度不宜大于于7米沉井式：在钢钢筋混凝土井井筒内挖土，，井筒随挖土土靠自重或加加重下沉，直直到要求的深深度，最后用用钢筋混凝土土封底。适用于在地下下水位以下修修建工作坑连续墙式：先先深孔成槽，用用泥浆护壁，，然后放入钢钢筋网，浇筑筑混凝土时将泥浆挤出出，井内挖土土封底而形成成工作坑。造造价低，工期期短⑵导轨作用：引导管管子按设计的的中心线和坡坡度线顶进,保证管子位置置正确.（牢固与准确确对管子的顶顶进质量影响响很大,导轨必须符合合管子中心,高程和坡度的的要求）导轨的种类：：木导轨和钢导导轨（轻轨和重轨轨,管径大的采用用重轨）两导轨间净距距计算（P108公式4-6）：导轨安装好以以后应按设计计检查轨面高高程、坡度及及方向⑶基础枕木基础：当工作井底无水，土土质坚实，可挖土槽埋设设枕铁或枕木木。枕铁或枕枕木长度宜采采用2m～3m，宜比导轨外缘两两边各长出200mm～300mm，其埋设间距距可根据管重重、顶力和土土质选取400mm～800mm。枕铁宜用型型钢制成，并并附有固定导导轨的特制螺螺栓，枕铁应应直顺、平整整；采用枕木木时，截面不小于150mm××150mm。卵石木枕基础础：当有地下水但渗渗水量不大,地基为细粒的的粉砂土,为了防止安安装导轨时时扰动地基基土,可铺一层10厘米厚的卵卵石或级配配砂石,增加承载能能力。简单单实用，造造价比混凝凝土低。混凝土木枕枕基础：当工作井底有水、、土质松软软、管径较较大时，应浇筑筑水泥混凝凝土基础，，将枕铁或或枕木埋设设于混凝土土中、宜结结合管道基基础设计，，确定混凝凝土面的高高程及宽度度，水泥混混凝土基础础的宽度宜比管管径大400mm，厚度可采用用200mm～300mm，混凝土的的标号可为为C15或C20。混凝土基础础顶面应低低于枕铁或或枕木面10mm～20mm。5.后背安装—后座墙和后后靠背后座墙是把把主顶油缸缸推力的反反力传递到到工作坑后后部土体中中去的墙体体，是主推推千斤顶的的支承结构构。在沉井工作作坑中，后后座墙一般般就是工作作井的后方方井壁。在钢板桩工工作坑中，，可以在工工作坑内的的后方与钢钢板桩之间间挠筑一座座与工作坑宽宽度相等的的、厚度为为0.5~1.0m的、其下部部最好能插插入到工作作井底板以以下0.5～1.0m的钢筋混凝凝土墙，目的是使使推力的反反力能比较较均匀地作作用到土体体中去。后靠背是靠靠主顶千斤斤顶尾部的的厚铁板或钢钢结构件，其厚度在在300mm左右。钢后后靠的作用用是尽量把把主顶千斤斤顶的反力力分散开来来，防止将将混凝土后后座压坏。。（1）核算后背背受力宽度度和高度，，应根据需需要的总顶顶力，使其不大于土土壤的总被被动土压力力。后背土壤壤的总被动动土压力可可按下式计计算；问题：侧土土压力的种种类和大小小单位宽度后背墙的情情况（2）后背墙的的安装应符符合下列要要求；应有有足足够够的的刚度度和和强强度度；壁面面应应平平整整且且与管管道道顶顶进进方方向向垂垂直直；底端端应应在在工工作作坑坑底底以以下下，，不不小小于于50㎝㎝；壁面面应应于于后后背背土土体体紧紧贴贴，，孔孔隙隙部部分分应应用用砂砂石石料料填填塞塞密密实实；；根据据后后背背施施工工设设计计安安装装后背背，，紧紧贴贴土土体体的的后后背背材材料料，如如型型钢钢、、预预制制后后背背、、方方木木等等应横横放放，在其其前前面面放放置置立立铁铁，，立立铁铁前前放放置置横横铁铁。组组成成后后背背墙墙各各构构件件应应固固定定；；结构简简单、、拆装装方便便、稳稳定可可靠、、就地地取材材。6.设备安安装（（附属属设备备,顶进设设备安安装））⑴工作作平台台和工工作棚棚安装装P112应在顶顶管工工作坑坑开挖挖或支支护完完成后后进行行。工作平平台承承重主主梁应应根据据静载载、动动载及及其他他附加加荷载载计算算选用用．主梁两两端伸伸出工工作坑坑壁不不得小小于1.2m。平台口口的长度和和宽度度各大大于管管节长长度0.8m。根据起起吊设设备能能力及及吊重重核算起起重架架；工作井井上的的平台台孔口口必须须安装装安全护护栏、、防汛汛墙和和防雨雨设施施。井内应应设置置便于于上、、下的的安全通通道。⑵顶进进设备备安装装①顶力力计算算②顶铁铁安装装顶铁按按照放放置位位置和和用途途的不不同，，分为为横顶铁铁，顺顺（直直）顶顶铁、、立顶顶铁和和环形形顶铁铁环形顶顶铁：：置于于于管道端端面，厚度度为300———500mm，其作作用是是将顶力力均匀匀分布布于管管道端端面，以免免被顶顶坏。。直顶铁铁：放放置与与环形顶顶铁与与横顶顶铁之之间，用于调调节千千斤顶顶与顶顶进管管节之之间的的间距距，因此，其其长度根据据千斤顶的的行程和管管节的长度度确定，两两个端面要要求平整且且平行，否否则顶进时时容易外弹弹；包括U行顶铁和马马蹄形顶铁铁横顶铁：放放置在千斤顶和直直顶铁之间间，将千斤斤顶的顶力力传递给两两侧的的直直顶铁上立顶铁：放置于千斤斤顶的后坐坐上，使后后坐力均匀匀而分散地地传递给后后座墙。U形顶铁开口口是向上的的，便于管管道内出土土。马蹄形形顶铁的开开口方向与与弧形顶铁铁相反，是是倒扣在基基坑导轨上上的。（a）环形顶铁铁（b）U形顶铁（c）马蹄形顶顶铁顶铁安装应应符合下列列要求：应有足够的的刚度，无歪斜扭扭曲现象;顶铁放置在在管道两侧侧，且顶铁铁中心线应应与管道中中心线平行行、对称直顺；顶铁与导导轨和顶铁铁之间的接接触面不得得有泥土、、油污。更换顶铁时时，应先使用长度度大的顶铁铁，以减少顶顶铁连接数数量；顶铁铁的允许连接长长度，应根据顶铁铁的截面尺尺寸确定。。当采用顶铁铁截面为200mm×300mm时，使用的的长度不得得大于1.5m，且应在中中间加横向向顶铁相连连。顶铁与管口口之间应采采用缓冲材材料衬垫。在顶力作作用下，管管节承压面面应力接近近其设计顶顶镐压力强强度时，必必须采用措措施减少管管节承压面面应力。③主顶装置置安装主顶装置由由主顶油缸、、主顶油泵泵和操纵台台及油管等四部分构构成。供给给主顶千斤斤顶以压力力油的是主主顶油泵；；油泵和千千斤顶之间间用高压软软管连接。。安装注意事事项千斤顶在工工作坑的布布置方式与与采用个数数有关P114液压油缸的的油路应并联联，保证各千千斤顶活塞塞行程一致致千斤顶的着力中心宜宜位于管子子总高的l／4左右处，且且不小于组组装后背高高度的l／3。多台液压油油缸宜配置置千斤顶架，使其布置置对称。使用一台液液压油缸时时，其中心应与管管道中心的的垂线对称称，使用多多台液压油油缸时，各各液压油缸缸中心线应应与管道中中心垂线对对称。⑶配套设设备止水圈顶管机操作台送水、排泥泵皮带输送机出土车7.管道顶进进顶进程序序︰挖土—运土—顶进—测量—纠偏⑴挖土挖土方式式：人工开挖挖\机械开挖挖\挤压土开开挖\水力掘进进人工开挖挖挖土要要求：①挖土深度一般般等于千斤顶顶出镐长度，土质好，可可超前0.5米（注意不能能太多）②挖土高度保持持管壁和土壁壁平行，不得得超挖。密实土质，上上方可有大于于等于1.5厘米空隙，下下方135度中心角范围围内不得超挖挖。（防止管管端下沉）人工开挖手掘式顶管机机顶管机：将挖掘机等挖挖土机械和工工具管，皮带带运输机，泥泥浆运输机等等运土机械，，操纵台，仪仪表，动力装装置等集成的整体设设备手掘式顶管机机主要由切土土刃角、纠偏偏装置、接口口等组成。所用的工具管管有一段式和和两段式。一一段式工具管管与混凝土管管之间的结合合不太可靠，，常会产生渗渗漏现象；发发生偏斜时纠纠偏效果不好好；因此，现现多用两段式式，前后两段段之间安装有有纠偏油缸，，后壳体与后后面的正常管管节连接在一一起。顶管配套设备备出土车机械开挖设备备机械开挖：在在被顶进管道道前安装机械械钻进挖土设设备，配上皮皮带运土机伞式挖掘机结构：工具管管、切削机构构（刀盘、刀刀齿）、驱动动机构（减速速装置、主轴轴）、动力设设施（电机、、油泵）、装装载机构（铲铲斗、皮运机机）及校正机机构适用：800mm以上，黏土、、粉质黏土、、砂质粉土和和沙土，不适适合弱土层和和含水土层。。螺旋掘进机结构：钻头、、螺旋输送器器、液压机构构、道轨机架架、土斗适用：200—300mm，松散砂土、、淤泥土、软软黏土等，短短距离顶进（（20——30m）机械手挖掘机机结构：工具管管、刀盘、减减速箱、电机机适用：黏性土土泥水平衡式顶顶管机泥水平衡顶管管机是指采用用机械切削泥土土、利用泥浆浆压力来平衡衡地下水压力力和土压力、、采用水力输输送弃土的整体设备泥水平衡式工工具管主要由由刀盘装置、纠纠偏装置、泥泥水装置（密密封舱）、进进排泥装置等组成。在前前、后壳体之之间有纠偏千千斤顶，在掘掘进机上下部部安装进、排排泥管。优点：适用的土质范范围较广，尤其适用于于施工难度极极大的含水层层及粉砂质土土层中；可保保持挖掘面的的稳定，对周周围土层的影影响小，地面面变形小；可连续出土，，施工进度快快。缺点：施工场地大，，设备费用高高，需在地面设设置泥水处理理、输送装置置；机械设备复杂，且各系统间间相互连锁，，一旦某一系系统故障，必必须全面停止止施工。水力冲土法水力冲土：机头设切土网网格，切入土体后，，再用高压水枪冲冲散挤入网格的泥泥土，泥浆由吸泥设设备，直接压送至地地面贮泥池。顶管配套设备备送水、排泥泵泵泥浆沉淀池⑵运土：管内内水平运输和和工作坑垂直直提升管内水平运输输：人工，卷卷扬机牵引或或皮带运输机机垂直提升：卷卷扬机，龙门门吊或其它机机械⑶顶进操作步骤：P116注意事项：P117⑷长距离顶管管技术和设备备长距离管道的的主要困难：：顶进坑内主主千斤顶的推推顶力有限，，不足以克服服管道长距离离顶进时遇到到的总阻力。。解决措施：增增加主千斤顶顶的顶力、减少管道周边边与地层的摩摩擦力、中途途设置辅助千千斤顶（中继环）、、减小顶管承承受的正面阻阻力等。中继环中继环（又称称中继间、中中间站）即在在管道顶进的的中途设置辅助助千斤顶，靠辅助千斤斤顶提供的动动力继续顶进进管段，延长长顶管的顶进进长度，满足足敷设长距离离管道的需要要。中继环是一个个由钢材制成成的圆环，内壁上设置有有一定数量的的短行程千斤斤顶，产生的推顶顶力可用于推推进中继环前前方的管道。。中继环推进过过程应先启用最前前面的中继环环，将其前方的的管道连同工工具管一起向向前顶进，后后面的中继环环和主千斤顶顶保持不动，，直至达到该中中继环的一个个顶程为止接着后面的中中继环开始推推顶作业，将两个中继继环之间的管管道向前推进进。与此同时时，前面的一个中中继环的千斤斤顶排放油压压，活塞杆缩缩进套筒。可见，这时时被推进的只只是该中继环环和前面一个个中继环之间间的管段。在顶进作业中中，主千斤顶在每每个循环中都都最后推进。借助中继环环的逐级接力力过程，可将将顶管的顶推推距离延长，，以适应长距距离顶管施工工的需要。注浆减阻措施施在管壁与坑道道之间注入泥泥浆，形成泥泥浆套，可减减少它们之间间的摩擦阻力力，一次顶进进长度可增加加2—3倍⑸测量测量方法：水准仪法；垂垂球法；激光光经纬仪法（P122，自学）顶进长度在50cm范围内，可采采用垂球拉线线或水准仪的的方法，距离离大于50cm，采用激光经经纬仪测量⑹顶管校正偏差的原因：：工具管迎面阻阻力分布不均均、管壁周围围摩擦力不均均、千斤顶顶顶力偏离中心心校正原则：勤顶、勤挖、、勤测、勤纠纠校正方法：挖土校正、斜斜撑校正、工工具管校正、、衬垫校正纠偏：先纠正正高低偏差，，后纠正左右右偏差（7）管节接口顶管用的钢筋筋混凝土管节节的管口形式式是凸口式，，其接口的处处理分两个阶阶段进行。在一节管子顶顶进以后，另另一节管子下下到工作坑里里时，将两节节管子的管口口对齐，并在在凸缘处填塞塞一圈浸过沥沥青的麻辫；；管内壁的接接口处用金属属内胀圈将管管子撑紧，使使顶管过程中中管子接口处处不致产生错错口。对接面的处理理管节全部顶进进后，拆除内内胀圈，再在在接口处填水水泥砂浆并与与管内壁抹平平，接口就完完成。为加强管节接接口，常在管管口外侧安装装外套环，再再安放橡胶圈圈，增加防渗渗效果。对接缝的处理理管节接口管节接口对接面有缓冲冲材料对接缝有密封封材料顶管法的关键键技术方向控制：与设计轴线线一致；导轨轨的安装、测测量与纠偏顶力大小及顶顶进方式：管尾顶进方方式，顶进距距离受到限制制，一般采采用中继环接接力；承压壁后靠结结构管道的顶进：：顶进程序；；