排水管渠施工教程

第七章排水管渠施工(shīgōng)共七十三页本章主要(zhǔyào)内容排水管渠的埋设方法开槽施工(shīgōng)顶管施工井点排水排水管渠工程的施工共七十三页第一节排水管渠的埋设(máishè)方法共七十三页排水管渠的埋设(máishè)方法排水管渠的断面一般为圆形；大型(dàxíng)管渠也有采用矩形或其它形状的。2200mm以下圆管常预制成管段；大口径圆管可用预制的瓦片形拱块在现场拼装；非圆形大型管渠常在现场浇注。共七十三页排水管渠的埋设(máishè)方法开槽埋设(máishè)顶管施工埋设方法非圆形大型管渠、小圆形管道大口径圆形管道，特别在建成城市中盾构施工特大型圆形管道共七十三页盾构施工(shīgōng)共七十三页第二节开槽施工(shīgōng)共七十三页开槽施工(shīgōng)工序测量(cèliáng)放线开挖沟槽及支护沟槽排水做管道基础管道敷设管道接口水压试验沟槽覆土共七十三页测量放线测量的主要任务是，在管道沿线设置水准(shuǐzhǔn)点和控制桩，标定检查井的中心位置。放线是指为土方(tǔfāng)的开挖放灰线。共七十三页设置(shèzhì)水准点测量(cèliáng)放线根据设计图纸设置临时施工水准点，为排管定高程作准备。临时水准点应设置在不受施工影响的固定构筑物或建筑物上。工程范围比较大的，要设两个以上的临时水准点。临时水准点高程的测定，以工地邻近的永久性水准点为准，测定后应进行校核，防止高程发生错误。一般用闭合法校核，闭合差不得大于±12k0.5（mm），k为永久和临时水准点间距（km）。共七十三页按施工图上选定的定位(dìngwèi)用现有固定地物（如房屋、电杆、树木、道路边线、建筑红线等）和注明的系线尺寸，在地面上用木桩、铁桩或油漆标出检查井中心位置。检查井中心位置的标志在排管时仍需要，可选择其中的两个配置辅助桩，根据他们(tāmen)将仍可确定检查井中心位置。辅助桩的位置设在选定中心的两侧，且在沟槽之外。桩心与选定中心在同一直线上，并记下桩心与中心间的两个距离。这样，在需要时可用细绳连接桩心，定出检查井中心位置，并用垂球将这位置移到沟槽底面上。测定检查井中心位置及设置辅助桩测量放线共七十三页在沟道中心线两侧(liǎnɡcè)，用石灰标示沟槽边线，边线与中心线间距为槽宽的一半。划定沟槽(ɡōucáo)边线测量放线共七十三页开挖沟槽(ɡōucáo)及支护直槽应从土质、地下水情况、施工场地大小、沟槽(ɡōucáo)深度和挖土方法、工期长短等方面来考虑槽形选择。沟槽断面形式一般用于埋设在街道下的管道，特点是占地面积小，但土壁常需要支撑。梯形槽常用于在广场或郊野埋设而管径和深度又较大的管道，免用支撑。共七十三页直槽共七十三页开挖(kāiwā)沟槽及支护直槽宽度(kuāndù)沟槽的开挖宽度对槽形选择也起影响沟槽断面形式取决于埋设管道的管径以及槽壁支撑方法。支撑方法一般采用钢板桩或列板式。梯形槽宽度取决于管道埋深和边坡倾斜度。边坡决定于土质，不易坍塌的土壤边坡可以陡些，边坡可以做成台阶式。共七十三页梯形(tīxíng)槽形式共七十三页梯形(tīxíng)槽边坡坡度共七十三页梯形(tīxíng)槽槽底宽度梯形(tīxíng)槽槽底宽度为：b’余宽取决于管径和施工方法，应保证工人进行操作和机械活动的需要。共七十三页直槽宽度(kuāndù)共七十三页土质对沟槽(ɡōucáo)断面的影响沟槽(ɡōucáo)断面形式土质主要指土的粘着力和自然倾斜角。它们影响土坡的稳定土坡和水平面之间的夹角叫倾斜角，土坡倾斜角逐渐减小，土坡到达稳定状态时的倾斜角叫自然倾斜角。土坡超过自然倾斜角时，坡面不稳定，要坍塌。粘土的粘着力较大，自然倾斜角也较大；砂土粘着力较小，自然倾斜角也较小。粘土开挖直槽的可能性比砂土大，沟槽深度不大时，粘土地区采用直槽；砂土在无支撑条件下只能开挖梯形槽，砂土地区，而现场狭窄，则只能考虑直槽加支撑。共七十三页地下水的多少(duōshǎo)影响到土壤的含水率，土壤含水率的大小会影响土的稳定性。当土饱含水分时，土的稳定性就大大降低，极易造成土方(tǔfāng)坍塌地下水对沟槽断面的影响沟槽断面形式地下水位高时，直槽要支撑，或开梯形槽。共七十三页梯形槽土方量大，工期长，并要求起重设备(shèbèi)的起重杆有足够长度，但工序较为简单。施工方法(fāngfǎ)对沟槽断面的影响沟槽断面形式直槽可避免上述缺点，但对于较深的槽则常需支撑工序，设备也较复杂。共七十三页当槽底低于地下水位时，直槽必须(bìxū)加撑。支撑(zhīchēng)有横撑、竖撑和钢板桩三种。撑板有疏、密撑。土质优良时可用疏撑。沟槽支撑横撑边挖边撑，每挖一相当深度的土即做支撑，然后继续挖深，再撑。横撑每次挖土不宜很深。横撑也有采用上疏下密的撑法。竖撑和疏撑仅适用于土质较好不易塌方的情况。共七十三页直槽支撑(zhīchēng)形式共七十三页钢板(gāngbǎn)桩共七十三页沟槽开挖有人工开挖及机械开挖两种。开挖方法视土质、现场条件、技术条件和工期(gōngqī)要求等具体情况而定。开挖土方应当严格按照测量放线和沟槽断面尺寸要求进行。沟槽(ɡōucáo)开挖当挖土到接近设计高程时，应在槽内打高程控制桩，以控制挖土深度。在开挖过程中，要随时检查挖深情况，勿使超过需要深度，以保护原土。如果发现有超挖，则要用好土、矿石或卵石分层夯实，填至设计标高。使用机械挖土时，用机械挖至设计标高以上20cm时，应停止机械挖土，用人工整修槽底。适合回填的土应堆放在沟槽两侧。对每段沟槽只能在一侧堆土，另一侧作下管和运输材料用。堆土一般不高于1.5m，离槽边一般不小于1.2m。共七十三页三、沟槽(ɡōucáo)排水沟槽出现积水时可采用明沟排水，明沟底坡（0.01～0.05）倾向集水坑。集水坑间距40～180m。常用往复泵将水排出沟槽。排水沟的挖掘常随沟槽挖土同时进行，在沟槽内沿沟槽两侧挖明沟排水。明沟的断面一般为30×30cm，沟底一般低于槽底30～40cm。当明沟排水不能保持(bǎochí)槽底无水时，一般采用井点排水法降低沟槽沿线的地下水水位。共七十三页沟槽(ɡōucáo)排水共七十三页四、管道(guǎndào)基础排水管道基础可分为三个部分，即地基、基础和管座。地基：指槽底原土，不能回填，以免建成管道产生沉陷。基础：指把管道的荷载传递给地基的结构。从材料上分有土基、砂基、煤屑基础、混凝土基础和钢筋(gāngjīn)混凝土基础等。前三种仅适用于小口径管道。管座：起固定管身和分布管道荷载于基础的作用。排水管道的基础，一般先做一层砾石砂垫层，然后再做一层混凝土。共七十三页五、管道(guǎndào)铺设管道铺设是把预制管节按设计的位置排在已经做好的基础上。先把预制管节运送到沟槽边上，然后从下游检查井中心桩处向上游方向将管节逐一从地面放到沟槽内基础上，边放边排。排管是指校正管节位置，使它的中心线和沟槽中心线（上游、下游检查井中心桩的连线）在同一垂直平面(píngmiàn)内（这叫对中），使它的内底高程在设计高程（标示在施工图上）上（这叫高程控制）。把管从地面下到沟槽内叫下管。共七十三页管道(guǎndào)铺设对中、高程控制借助于龙门架。龙门架跨在沟槽上，由二根立桩和一块钉在桩上的水平板构成。在水平板顶线与上述垂直平面（穿过沟槽中心线的）相交处钉一小钉（称中心钉）。水平板中心钉顶线的高程与管道管底高程之差为一定值。这样中心钉顶端连线、管底和管道中心线等三条线相互平行，并在同一垂直平面上。水平板顶线高程需调正，以预设的临时水准(shuǐzhǔn)点为依据。在同一管段上至少有三个龙门架，这样，龙门架万一有移动，则三个架上的中心钉顶端就不在同一直线上，可及时发现加以纠正，以免返工。共七十三页管道(guǎndào)铺设龙门架共七十三页管道(guǎndào)铺设排管时，先对中。用一细绳连接两个相邻龙门架的中心钉。用一垂球从连线上下垂。移动管节，校正其位置，使放在管节内底部的水平尺的气泡居中，且其中心正好对准垂球。这时，管节中心线已处在沟槽中分垂直面上。对中以后校正高程。由于龙门架上中心钉顶端连线的坡度与管底设计坡度相同，因此，只要管节底线和中心钉顶端连线垂直(chuízhí)间距相同，管道坡度即符合设计要求。对中和高程控制要反复进行，允许有些误差，管节位置的调正借用三角垫块。共七十三页管道(guǎndào)铺设对中示意图共七十三页管道(guǎndào)铺设对高程(gāochéng)示意图共七十三页管道(guǎndào)铺设龙门架中心钉顶端(dǐngduān)高程确定举例共七十三页六、管道(guǎndào)接口管道接口，就是用接口材料封填管节间空隙，使渗漏处于允许范围之内，并能耐受震动和管道的不均匀沉降。管道接口有柔性接口和刚性接口两种。刚性接口强度大，但不能承受形变和震动；柔性接口则不仅有一定强度，还能承受一定的形变和震动。混凝土承插式管节，在粘性土质中的雨水管道采用1：2水泥砂浆刚性接口；污水(wūshuǐ)管道以及粉性土质和砂性土质中的雨水管道采用柔性接口，设遇水膨胀橡胶密封圈。采用刚性接口施工时，管节端部必须清洗干净，必要时要凿毛，涂抹砂浆必须达到外光内实，与管节粘结良好。共七十三页七、水压试验检查管道接口的渗漏情况，通常采用水压试验。进行水压试验前，管道内应先灌水24h，使管壁充分浸透。若检查井中水面下降则继续加水，待水位稳定20min后，进行正式(zhèngshì)试验，观察30min水位下降值。若下降值失常，则应检查接口，进行修补。水位下降值与水压大小有关。为积累经验，每次试验应采用同一水压，一般可用2m，即检查井中水位在管顶上2m。管道下游端试验时封死。口径小于800mm的管道，用水不多，可用水桶代替检查井。共七十三页水压试验共七十三页水压试验共七十三页八、沟槽(ɡōucáo)覆土经水压试验，施工质量符合要求，并经主管单位审查同意后沟槽应即覆土。覆土前必须清理槽内杂物(záwù)，并会同有关单位检视有关管线。槽内若有积水，必须排除，严禁带水覆土。所用回填土最好是去除硬块后的原挖土，不得回填劣质土壤。若路面需随即修复，则在管身两侧及管顶以上50cm范围内，应均匀回填粗砂，洒水振实排平。砂面以上用砾石砂层与原土层轮替回填，即土层厚20cm、砾石砂层厚10cm，分层平整，分层夯实。若沟槽采用横撑，则拆板和覆土应分层进行，每次拆板一般不超过三块，随即填土夯实。若沟槽采用钢板桩支护，应在填土完成后方可拔桩。拔桩时应减少桩身带土。通常板桩间隔拔除，并应立即回灌砂土，填充桩身留下的空隙。为保证质量，有时以注浆代替灌砂。共七十三页第三节顶管施工(shīgōng)共七十三页顶管施工(shīgōng)为减少对交通的干扰和避免大开挖，大口径管节在埋深大于3m时，可采用顶管法埋设。顶管操作在工作坑内进行。工作坑位于检查井位置。管节下到坑内，用液压千斤顶顶入土壤(tǔrǎng)。管节前有“机头”导进，千斤顶后有后座支撑。接口在顶进操作中完成，水密性较好，竣工后不作水压试验。共七十三页顶管施工(shīgōng)共七十三页一、机头机头也可以叫导头或工作管，主要作用是挖掘管节前的土壤，也就是起埋设管节的作用。机头应具有校正挖土方向、挖土、防止管节前土壤坍塌等功能。机头的构造与松土运送方法也有关。松土运送有机械法（带式输送机、螺旋输送机）和水力法（水力泥浆管）两种。机头采用的挖土方法有手工、挤压、水冲、抽吸等，抽吸法适用于低于地下水位的软塑或流塑型土壤。为减小顶管阻力，可将泥浆压在沟道(ɡōudào)的外壁上，形成泥浆套。泥浆套有助于土壤的稳定。共七十三页机头挤压式机头除切口(qiēkǒu)刃脚有挖土作用外，可在切口(qiēkǒu)刃脚部位加设网格式刃脚（由横向、竖向刀条交叉组成）。顶管前进时，刃口切入土中，泥土落入运土设备。挤压(jǐyā)式机头共七十三页机头多刀盘土压平衡(pínghéng)顶管机头共七十三页机头共七十三页二、工作(gōngzuò)坑工作坑平面呈矩形(jǔxíng)，一般沿管道方向较长，深度较深，坑壁支撑，一般采用钢板桩。坑的前后壁在管道顶进时受力巨大，均应加固。前壁撑板用撑杠支撑。后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力，应作土力学核算。千斤顶紧靠后座墙。基板上设导轨，承托管节沿正确方向推进。管节与千斤顶之间设环顶铁、顺顶铁和横顶铁，使推力均匀分布于管壁；顺顶铁有调节距离的作用。共七十三页工作(gōngzuò)坑共七十三页工作(gōngzuò)坑共七十三页三、管节顶进与接口(jiēkǒu)挖土管前土方挖掘方法有人工挖土、水力冲土、挤压切土和机械切土等几种。人工挖土：人工挖，小车运。前端挖掉一段后，方可顶管。水力冲土：机头设切土网格，切入土体后，再用高压水枪冲散挤入网格的泥土，泥浆由吸泥设备，直接(zhíjiē)压送至地面贮泥池。挤压切土：凭借机头的挤压口，将机头顶入土中，一段土体被挤进顶管机头，然后用钢丝绳沿挤压口内缘切断土体，落在出土车或运土机上，运至工作坑。机械切土：机头设有刀盘而进行机械切土，边切土边顶进，切削下来的土，用输送机运至工作坑。共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节顶进方向(fāngxiàng)的控制共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节纠偏(jiūpiān)共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节接口顶管法用的钢筋混凝土管节的管口形式是凸口式，其接口处理分两个阶段。第一阶段：在一节管子顶进以后(yǐhòu)，另一节管子下到工作坑里时，将两节管子的管口对齐，并在凸缘处填塞一圈浸过沥青的麻辫。第二阶段：管内壁的接口处用金属内胀圈将管子撑紧，使顶管过程中管子接口处不致产生错口。内胀圈是两个半圆形金属圈，两者用螺栓连接，旋转螺栓即可把内胀圈胀大，撑紧两节管子的接口。共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节接口顶管后接口处理(chǔlǐ)

管节全部顶进后，拆除内胀圈，再在管节内壁接口处填水泥砂浆并与管内壁抹平。共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节接口接口加固在一节管子顶进以后，另一节管子下到工作坑里时，在两节管子接口外侧安装外套(wàitào)环以加固。流沙地区，除加放外套环加固外，还安放橡胶圈，增加防渗效果。共七十三页管节顶进与接口(jiēkǒu)管节接口(jiēkǒu)共七十三页第四节井点排水共七十三页井点排水在埋设管道时，当地下水水量较大(jiàodà)，土质又差，特别是出现流砂时，常借用井点法排水。井点实际上是一组口径50mm左右、深8m左右的管井。井点排水要求降低的水位不大，不超过数米，所排水量一般较小，因此常采用真空系统抽水。采用真空泵的井点称为轻型井点，轻型井点降水深度一般不超过6m。有自来水的地方，可用水射泵形成真空，称为喷射井点。水射泵造成的真空度较高，降水深度可达8m。在管道施工中，井点常沿沟槽排列成行，用总管连接，总管通真空系统。共七十三页真空泵井点共七十三页水射泵井点共七十三页轻型(qīnɡxínɡ)井点布置轻型井点的布置分为(fēnwéi)单排线状、双排线状和环状三种。共七十三页轻型(qīnɡxínɡ)井点布置井点布置原则：井点管距离沟槽壁一般应大于1m。井点管的间距一般选用0.8m、1.2m、1.6m三种。一台干式(ɡànshì)真空泵可接总管长度为60～80m，井点管约50根左右。一台射流泵可接总管长度为30～40m，井点管约30根左右。共七十三页井点管埋深井点管埋设深度满足下式要求：h≥h1+h2+IL+0.2h1——井点管地面至沟槽底的距离，m；h2——降低后的地下水位至槽底的最小距离，一般应≥50cm；L——井点管至需要降低地下水位的水平距离，m；当环状或双排井点时，为井点管至沟槽中心底(xīndǐ)的距离，单排井点时为井点管至沟槽对侧底的距离；I——地下水降落坡度，环状井点为1/10，线状井点为1/3~1/4。共七十三页双层井点h值小于6m时可用单层井点，单层井点达不到(bùdào)降水深度要求时，可用双层井点。共七十三页井点施工(shīgōng)程序井点施工一般(yībān)程序为：一是开挖井点沟槽，铺设集水总管；二是冲孔、埋设井点管，灌填砂滤料，将井点管同集水总管连接；三是安装抽水机组，连接集水总管。共七十三页第五节排水管渠工程(gōngchéng)的施工共七十三页排水管渠工程(gōngchéng)的施工排水管渠工程的施工分三个阶段(jiēduàn)：施工准备工程施工竣工验收排