全国给水排水管道不开槽施工共612

第四章给水排水管道不开槽施工

第四章给水排水管道不开槽施工第一节概述第二节掘进顶管第三节盾构法（自学）第四节其他暗挖法（自学）第五节盾构施工方案编制实例（自学）学习目标1.掌握顶管法施工原理，了解顶管法的分类及其特点，掌握顶管法的施工步骤，了解顶管法主要施工设备，熟悉顶管法关键技术；2.了解盾构法的工作原理，盾构构造、分类及适用范围，了解盾构法的施工工艺；3.了解其它不开槽施工技术；重点和难点

顶管法的施工步骤和关键技术

第一节概述1.1概念管道的不开槽施工是指不开挖地表的条件下完成管线的铺设、更换、修复和定位的工程施工技术。不开槽敷设的管道的形状和材料，采用最多的是各种圆形预制管道．如钢管、普通钢筋混凝土管、以及其他各种合金其他非圆形的预制或现浇的钢筋混凝土管。地下管道不开槽敷设管的方法很多，常用的有顶管法、盾构法、牵引法、夯管法等1.2适应范围及特点P103第二节顶管法

2.1概述2.1.1顶管法施工的基本原理先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。边顶进，边开挖地层，边将管段接长的管道埋设方法。2.1.2顶管施工的分类

按所顶进的管子口径大小分：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。按一次顶进的长度（指顶进工作坑和接收工作坑之间的距离）分：普通距离顶管和长距离顶管（100m或500m）。按顶管机的类型分：手掘式人工顶管、挤压顶管、水射流顶管和机械顶管2.2顶管施工工艺2.2.1工艺流程施工准备→测量放线→工作井开挖→工作井布置（工作井设计→工作井基础施工→后背安装→设备安装）→管道顶进→管道接口2.2.2施工要点1.施工准备：编制施工方案，根据施工方案，进行人、机、料的准备、现场的准备

2.测量放线：中心桩的测设——施工控制桩的测设——井底轴线和高程的测设和控制3.工作井的设计⑴工作井的种类工作井按其作用分为顶进井（始发井）和接收井。顶进井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、挖掘土砂的运出、材料设备的吊装、操纵人员的上下等使用。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与工作井相比，接收井布置比较简单。实质上是方形或圆形的小基坑，其支护类型同普通基坑，其平面尺寸较小，支护经常采用钢筋混凝土沉井和钢板桩。根据工作井方向，可分为单向井，双向井，多向井和交汇井等形式工作井在施工结束后，一部分将改为阀门井、检查井。

工作井地面影响范围一般按井深的1.5倍计算，在此范围内的建筑物和管线等均应采取必要的技术措施加以保护⑵井内布布置内内容井内布布置内内容主主要包包括前止水水墙、、后座座墙、、基础础底板板及排排水井井等。在在顶管管工作作井内内，还还布置置有工具管管、环环形顶顶铁、、弧形形顶铁铁、基基坑导导轨、、主顶顶千斤斤顶及及千斤斤顶架架、后后靠背背。在顶进进井的的地面面上，，布置置行车车或其其他类类型的的起吊吊运输输设备备。1-管节；；2-洞口止止水系系统3-环形顶顶铁；；4-弧形顶顶铁5-顶进导导轨；；6-主顶油油缸7-油缸架架；8-测量系系统；；9-后靠背背；10-后座墙墙；11-井壁1-预制的的混凝凝土管管；2-运输车车；3-扶梯；；4-主顶油油泵；；5-吊装设设备；；6-安全护护栏；；7-润滑注注浆系系统；；8-操纵房房；9-配电系系统；；10-操纵系系统；；11-后座；；12-测量系系统；；13-主顶油油缸；；14-导轨；；15-弧形顶顶铁；；16-环形顶顶铁；；17-已顶入入的混混凝土土管；；18-运土车车；19-机头⑶顶管工工作井井位置置的选选定，，应符符合下下列要要求：一般宜宜选在在设计计图中中管道道的检查井井室位位置。便于排排水、、出土土和运运输；；工作井井避免免设在在高压压线下下或巷巷口/单位大大门口口,尽量设设在管管道下下游以以利排排水。。对电源、、水源源较近近，交交通方方便可利用用坑壁壁土体体作后后背支支承；；对建（（构））筑物物易于于采取取保护护和安安全措措施工作井井的选选择还还应在在地下管管线较较少部部位。。⑷工作作井尺尺寸计计算：：底宽W＝D＋2B＋2bW———工作井井底宽宽（m）B———管两侧侧操作作宽度度（m），一一般为为每侧侧1.2m～1.6m；b———撑板厚厚度（（m）；支支撑板板时为为0.05；木板板桩为为0.07D———管外径径（m）；长、宽宽、深深底长L=L1+L2十L3＋L4十L5L1———管子顶顶进后后，尾部压压在导导轨上上的最最小长长度;采用钢钢筋混混凝土土管时时，为为0.3———0.6m，钢管管不小小于0.6m；使用用工具具管时时，工具管管长度度如大大于上上述铺铺轨长长度的的要求求，L1应取工工具管管长度度；L2———管节长长度（（m）；L3———出土工工作间间长度度，根根据出出土工工具而而定，，宜为为1.0m～1.8m；L4———液压油油缸长长度（（千斤斤顶长长度））（m）；L5———后背所所占工工作井井长度度，包包括横横木、、立铁铁、横横铁，，取0.85m。工作竖竖井深深度应应符合合下式式：H＝h1+h2+h3+DH=h1＋h2+D（无基基础及及垫层层时））式中：：H———工作井井地面面至井井底的的深度度（m）；h1———地面至至管道道顶部部外缘缘的深深度（（rn）；h2———管道外外缘底底部至至导轨轨底面面的高高度（（m）；h3———基础及及其垫垫层的的厚度度，不应小小于该该处井井室的的基础础及垫垫层厚厚度（（m）。4.工作井井、导导轨及及基础础施工工⑴工作作井三三种施施工方方法：：开槽式式（支支撑式式）：：开挖挖土方方，板板桩撑撑，内内支撑撑要求求撑木以以下最最小高高度不不小于于3.0米；适用用于任任何土土质，，但深度不不宜大大于7米沉井式式：在在钢筋筋混凝凝土井井筒内内挖土土，井井筒随随挖土土靠自自重或或加重重下沉沉，直直到要要求的的深度度，最最后用用钢筋筋混凝凝土封封底。。适用于于在地地下水水位以以下修修建工工作坑坑连续墙墙式：：先深孔成成槽，，用泥泥浆护护壁，，然后后放入入钢筋筋网，，浇筑筑混凝凝土时将泥泥浆挤挤出，，井内内挖土土封底底而形形成工工作坑坑。造造价低低，工工期短短⑵导轨轨作用：：引导导管子子按设设计的的中心心线和和坡度度线顶顶进,保证管管子位位置正正确.（牢固固与准准确对对管子子的顶顶进质质量影影响很很大,导轨必必须符符合管管子中中心,高程和和坡度度的要要求）导轨的的种类类：木导轨轨和钢钢导轨轨（轻轨轨和重重轨,管径大大的采采用重重轨））两导轨轨间净净距计计算（（P108公式4-6）：导轨安安装好好以后后应按按设计计检查查轨面面高程程、坡坡度及及方向向⑶基础础枕木基基础：：当工作作井底无无水，，土质质坚实实，可挖土土槽埋埋设枕枕铁或或枕木木。枕枕铁或或枕木木长度度宜采采用2m～3m，宜比导轨轨外缘缘两边边各长长出200mm～300mm，其埋埋设间间距可可根据据管重重、顶顶力和和土质质选取取400mm～800mm。枕铁铁宜用用型钢钢制成成，并并附有有固定定导轨轨的特特制螺螺栓，，枕铁铁应直直顺、、平整整；采采用枕枕木时时，截面不不小于于150mm×150mm。卵石木木枕基基础：：当有地下下水但但渗水水量不不大,地基为为细粒粒的粉粉砂土土,为了防防止安安装导导轨时时扰动动地基基土,可铺一一层10厘米厚厚的卵卵石或或级配配砂石石,增加承承载能能力。。简单单实用用，造造价比比混凝凝土低低。混凝土土木枕枕基础础：当工作作井底有有水、、土质质松软软、管管径较较大时，应应浇筑筑水泥泥混凝凝土基基础，，将枕枕铁或或枕木木埋设设于混混凝土土中、、宜结结合管管道基基础设设计，，确定定混凝凝土面面的高高程及及宽度度，水水泥混混凝土土基础础的宽度宜宜比管管径大大400mm，厚度可可采用用200mm～300mm，混凝凝土的的标号号可为为C15或C20。混凝土土基础础顶面面应低低于枕枕铁或或枕木木面10mm～20mm。5.后背安安装—后座墙墙和后后靠背背后座墙墙是把把主顶顶油缸缸推力力的反反力传传递到到工作作坑后后部土土体中中去的的墙体体，是是主推推千斤斤顶的的支承承结构构。在沉井井工作作坑中中，后后座墙墙一般般就是是工作作井的的后方方井壁壁。在钢板板桩工工作坑坑中，，可以以在工工作坑坑内的的后方方与钢钢板桩桩之间间挠筑筑一座座与工作作坑宽宽度相相等的的、厚厚度为为0.5~1.0m的、其其下部部最好好能插插入到到工作作井底底板以以下0.5～1.0m的钢筋筋混凝凝土墙墙，目的的是使使推力力的反反力能能比较较均匀匀地作作用到到土体体中去去。后靠背背是靠靠主顶顶千斤斤顶尾尾部的的厚铁板板或钢钢结构构件，其厚厚度在在300mm左右。。钢后后靠的的作用用是尽尽量把把主顶顶千斤斤顶的的反力力分散散开来来，防防止将将混凝凝土后后座压压坏。。（1）核算算后背背受力力宽度度和高高度，，应根根据需需要的的总顶顶力，，使其不大大于土土壤的的总被被动土土压力力。后背背土壤壤的总总被动动土压压力可可按下下式计计算；；问题：：侧土土压力力的种种类和和大小小单位宽宽度后背墙墙的情情况（2）后背背墙的的安装装应符符合下下列要要求；；应有足足够的的刚度和和强度度；壁面应应平整整且与管道道顶进进方向向垂直直；底端应应在工工作坑坑底以以下，，不小小于50㎝㎝；壁面应应于后后背土土体紧紧贴，，孔隙隙部分分应用用砂石石料填填塞密密实；；根据后后背施施工设设计安安装后背，，紧贴贴土体体的后后背材材料，如型型钢、、预制制后背背、方方木等等应横放放，在其前前面放放置立立铁，，立铁铁前放放置横横铁。组成成后背背墙各各构件件应固固定；；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．主梁两端端伸出工工作坑壁壁不得小小于1.2m。平台口的的长度和宽宽度各大大于管节节长度0.8m。根据起吊吊设备能能力及吊吊重核算起重重架；工作井上上的平台台孔口必必须安装装安全护栏栏、防汛汛墙和防防雨设施施。井内应设设置便于于上、下下的安全通道道。⑵顶进设设备安装装①顶力计计算②顶铁安安装顶铁按照照放置位位置和用用途的不不同，分分为横顶铁，，顺（直直）顶铁铁、立顶顶铁和环环形顶铁铁环形顶铁铁：置于于于管道端面面，厚度为为300———500mm，其作用用是将顶力均均匀分布布于管道道端面，以免被被顶坏。。直顶铁：：放置与与环形顶铁铁与横顶顶铁之间间，用于调节节千斤顶顶与顶进进管节之之间的间间距，因此，，其长度度根据千千斤顶的的行程和和管节的的长度确确定，两两个端面面要求平平整且平平行，否否则顶进进时容易易外弹；；包括U行顶铁和和马蹄形形顶铁横顶铁：：放置在在千斤顶和和直顶铁铁之间，，将千斤斤顶的顶顶力传递递给两侧侧的的直直顶铁上上立顶铁：：放置于千千斤顶的的后坐上上，使后后坐力均均匀而分分散地传传递给后后座墙。。U形顶铁开开口是向向上的，，便于管管道内出出土。马马蹄形顶顶铁的开开口方向向与弧形形顶铁相相反，是是倒扣在在基坑导导轨上的的。（a）环形顶顶铁（b）U形顶铁（c）马蹄形顶铁铁顶铁安装应符符合下列要求求：应有足够的刚度，无歪斜扭曲曲现象;顶铁放置在管管道两侧，且且顶铁中心线线应与管道中中心线平行、、对称直顺；顶铁与导轨轨和顶铁之间间的接触面不不得有泥土、、油污。更换顶铁时，，应先使用长度大大的顶铁，以减少顶铁铁连接数量；；顶铁的允许连接长度度，应根据顶铁的的截面尺寸确确定。当采用顶铁截截面为200mm××300mm时，使用的长长度不得大于于1.5m，且应在中间间加横向顶铁铁相连。顶铁与管口之之间应采用缓缓冲材料衬垫垫。在顶力作用用下，管节承承压面应力接接近其设计顶顶镐压力强度度时，必须采采用措施减少少管节承压面面应力。③主顶装置安安装主顶装置由主顶油缸、主主顶油泵和操操纵台及油管管等四部分构成成。供给主顶顶千斤顶以压压力油的是主主顶油泵；油油泵和千斤顶顶之间用高压压软管连接。。安装注意事项项千斤顶在工作作坑的布置方方式与采用个个数有关P114液压油缸的油路应并联，保证各千斤斤顶活塞行程程一致千斤顶的着力中心宜位位于管子总高高的l／4左右处，且不不小于组装后后背高度的l／3。多台液压油缸缸宜配置千斤顶架，使其布置对对称。使用一台液压压油缸时，其其中心应与管道道中心的垂线线对称，使用用多台液压油油缸时，各液液压油缸中心心线应与管道道中心垂线对对称。⑶配套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.管道顶进顶进程序︰挖土—运土—顶进—测量—纠偏⑴挖土挖土方式：人工开挖\机械开挖\挤压土开挖\水力掘进人工开挖挖土土要求：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