《市政给排水管道工程》课件 项目五 市政给排水管道工程施工

市政给排水管道工程项目五市政给排水管道工程施工给排水系统目录CONTENTS1给排水管道开槽施工2给排水管道不开槽施工给排水系统给排水管道开槽施工01给排水系统任务引入某建筑公司实习生小王第一次到施工现场，施工人员正在敷设排水管道。其中一段管道已经放入挖好的沟槽中，在下放第二段管道时，发现与第一段的接口无法衔接，若强行将两管道接上，则无法与沟槽线路契合。工人们便打算调整第一段管道的位置，没想到在移动管道时，沟槽两边的土层出现松动，工人们发现异样后迅速撤离沟槽，全部人员刚撤离完，沟槽两侧就发生了塌方。你认为这一施工过程中，可能是什么原因导致了两段管道无法准确衔接？又是什么原因导致了沟槽两侧塌方？若要避免出现这些问题，应该如何操作？1.1施工准备1．施工现场准备在施工开始前，了解施工场地附近的交通及环境状况，并向附近的业主、监理等提交现场交通导流组织方案、拆迁报告及地下障碍物的改移保护方案。与施工地区的交通部门取得联系，请其协助疏导交通，为施工创造更好的环境。确定现场余土的外运场地。1.1施工准备2．物质准备工程开工前，应准备好各项设备和管材等，这里重点介绍管材的运输与进场。

1）管材运输管材在运输过程中，应避免滚动和碰撞，以防损坏。非金属管材可放在有凹槽的垫木上，上、下层之间应用垫木、草袋等物品隔开；金属管材可用缆绳或铁丝绑扎，绑扎的接触部位应衬有麻袋或草袋等软衬。

2）管材进场（1）验收。管材送入施工现场时，必须进行现场验收。（2）吊放管道。从运输工具上卸下管道时，可先用吊绳将管道捆绑起来，再用吊车吊放。1.1施工准备3．工程交底①

设计图纸交底：设计单位应向施工单位进行交底，主要说明设计意图和要求；施工单位应进行图纸会审，认真研习承包合同、施工图纸等施工文件，理解设计意图和要求。②施工设计交底：施工人员应在工程师指导下，了解施工中可能遇到的问题，并讨论其解决方案，同时还要考虑必要的技术措施和安全施工条件。1.1施工准备4．管道施工测量与放线

1）管道施工测量管道施工测量就是利用钢卷尺（皮尺）、水准仪、经纬仪，按照设计图纸对每一条管道的走向、标高、高程、坐标、坡度等进行测量，使管道的实际平面位置、标高和尺寸等符合设计图纸中的要求。管道的坐标、坡度是管道施工中最容易出错的地方，因此在施工中应反复测量并核实。

2）管道放线管道放线的目的是确定管道沟槽开挖位置和深度等，其具体步骤如下。

①确定中心线：依据施工图给定的中线位置，用测量仪器测定管道的中心线。

②设中心桩：在中心线上设置中心桩，给水管道每隔20m设中心桩，排水管道每隔10m设中心桩。

③确定沟槽位置和开挖边线：在中心线两侧分别量出沟槽开挖宽度的1/2，将每侧的测量点连成线，并沿线撒上白灰，定出沟槽开挖的位置和边线。1.2沟槽开挖1．沟槽断面

1）沟槽断面形式沟槽断面形式应根据施工地点的土质、地下水位情况、管径大小、管道埋深、地下构筑物情况、沟槽附近地上及地下构筑物的位置等因素合理确定，常见的有直槽、梯形槽、混合槽和联合槽等，如图5-1所示。（a）直槽（b）梯形槽（c）混合槽（d）联合槽图5-1沟槽断面形式1.2沟槽开挖1．沟槽断面

2）沟槽断面尺寸确定沟槽断面形式后，要根据设计要求、施工要求和土质等情况确定沟槽断面尺寸，具体包括挖深、底宽、上口宽度等。

①挖深：指沟槽的深度，是由管道埋深决定的。

②底宽：指沟槽底部的开挖宽度，底宽应满足管道的施工要求。

③上口宽度：指沟槽上方开口的宽度，可根据沟槽的底宽和边坡坡度计算得到。1.2沟槽开挖2．沟槽开挖方法

1）人工开挖在管径小、土方量少、施工现场狭窄、地下障碍物多等不宜采用机械挖土或深槽作业的情况下，通常采用人工开挖。沟槽挖深较大时，要采用分层开挖，并确定分层开挖的深度，具体应符合下列规定。①人工开挖沟槽的挖深超过3m时应分层开挖，每层的深度不超过2m。②人工开挖多层沟槽的层间留台宽度应满足：放坡开挖时不小于0.8m，直槽开挖时不小于0.5m，安装井点设备时不小于1.5m。1.2沟槽开挖2．沟槽开挖方法

2）机械开挖机械开挖适用于土方量大、施工现场较宽敞、地下障碍物不多等情况。沟槽挖深较大时，若采用机械开挖，沟槽分层的深度应按所选开挖机械的性能确定。常用的开挖机械有单斗挖掘机、多斗挖掘机、挖掘装载机和挖沟机，如图5-2所示。（a）单斗挖掘机（b）多斗挖掘机图5-2常用的开挖机械1.2沟槽开挖2．沟槽开挖方法（c）挖掘装载机（d）挖沟机图5-2常用的开挖机械1.3沟槽支撑1．支撑的类型

1）横撑横撑由水平撑板、立柱和撑杠组成，如图5-3所示。1—水平撑板；2—立柱；3—撑杠。图5-3横撑1.3沟槽支撑1．支撑的类型

2）竖撑竖撑由竖直撑板、横木、撑杠组成，挡土板垂直放置，如图5-4所示。1—竖直撑板；2—横木；3—撑杠。图5-4竖撑1.3沟槽支撑1．支撑的类型

3）板桩撑板桩撑一般有钢板桩和木板桩两种，使用较多的为钢板桩。钢板桩通常采用咬合排列布置，如图5-5所示。（a）断面（b）外观（c）实物图图5-5钢板桩咬合排列1.3沟槽支撑2．支撑的设置与拆除

1）支撑的设置若需要设置支撑，应在沟槽挖到一定深度，或快接近地下水位时开始。设置支撑时应按“撑板→立柱（或横木）→撑杠”的顺序进行。设置支撑时要注意以下方面。①逐层开挖、逐层支设。②撑板应紧贴槽壁，没有空隙。③支撑各部位要横平竖直，支设牢固。④每挖深50～60cm，下锤撑板一次。⑤撑杠间距一般控制在～1.5m。⑥支撑应随沟槽的开挖及时支设，雨季施工不得空槽过夜。⑦施工中尽量不倒撑或少倒撑，要经常检查槽壁和支撑情况。⑧糟朽、劈裂的木料不得作为支撑材料。⑨发现槽壁有塌方预兆时，应增设支撑。1.3沟槽支撑2．支撑的设置与拆除

2）支撑的拆除沟槽内的工作全部完成后，应将支撑拆除（简称“拆撑”）。拆撑一般和沟槽回填同时进行，具体方法如下。

①拆除横撑：应由下而上进行，先松动最下一层的撑杠，抽出最下一层撑板，然后回填，回填完成后再拆除上一层撑板，依次将撑板全部拆除，最后拔出立柱。②拆除竖撑：应先回填至最下层撑杠底面，接着松动最下层的撑杠，拆除最下层的横木，然后再回填；回填至上一层撑杠底面时，再拆除上一层的撑杠和横木，依次将撑杠和横木全部拆除；最后用吊车或导链拔出撑板。③拆除板桩撑：先回填，再将板桩撑拔出，最后回填桩孔。1.3沟槽支撑2．支撑的设置与拆除

2）支撑的拆除拆撑的要求和注意事项如下。①拆撑前应检查槽壁及沟槽两侧地面有无裂缝，建筑物、构筑物有无沉降，支撑有无位移、松动等情况，应准确判断拆撑可能产生的后果。②多层支撑的沟槽，应按自下而上的顺序逐层拆除，待下层拆撑回填之后，再拆上层支撑。③采用明沟排水的沟槽，应由两座集水井的分水岭向两端延伸拆除。④撑板和立柱较长时，可在倒撑或回填后拆除。⑤一次拆除支撑有危险时，应考虑倒撑。⑥板桩撑拔出后应及时回填桩孔，并采取措施保证回填密实度。1.4沟槽排水1．明沟排水法明沟排水法适用于岩石层、大块碎石类土壤和渗水量不大的黏性土壤。明沟排水系统由集水井和排水沟组成，如图5-6所示。（a）明沟排水系统构造（b）明沟排水系统实例图5-6明沟排水系统1.4沟槽排水2．人工降低地下水位法

人工降低地下水位法指的是在沟槽开挖前，事先在沟槽周围的地下竖直打入一定数量的排水滤管，利用抽水设备将渗入滤管中的地下水不断抽出，使地下水位降到沟槽底面以下的排水方法。

1）轻型井点法轻型井点法的工作原理是，沿沟槽的侧边，将一定数量较细的井点滤管间隔～4m竖直打入含水层内，用弯联管将各个滤管上端相连，再将其与抽水总管连接在一起，用抽水设备将水抽出，使沟槽内水位下降。轻型井点法的布置形式如图5-7所示。

2）管井法管井法的工作原理是，用管径较大（一般为300～500mm）的铸铁管或钢管作为滤管，将其沿沟槽一侧间隔10～50m埋入含水层内，各井管分别布置一台抽水设备，地下水渗入滤管并达到一定液位后，再分别利用抽水设备将水抽出，使水面降至槽底以下。

3）深井井点法深井井点系统由深井泵或深井潜水泵及井管滤网组成，它具有排水量大、降水深、不受吸程限制、井距大等优点，但其一次性投资大，成孔质量要求高，因此较少采用。1.4沟槽排水2．人工降低地下水位法图5-7轻型井点法的布置形式1.5地基处理1．地基加固1）换土换土包括挖除换填和强制挤出换填两种方法。压实指的是用机械的方法（如夯实法）使土层空隙减少，提高土层密度的加固方法。压实是各种加固法中最简单、成本最低的方法。挤密桩指的是在承压土层内，打设很多桩孔，在桩孔内灌入砂，使其成为砂桩，从而利用砂桩挤密土层、减少空隙、增强土壤强度的加固方法。2）压实3）挤密桩1.5地基处理2．地基处理规定当槽底局部超挖或发生扰动时，地基处理规定。0102030405超挖深度不超过150mm时，可用挖槽原土回填夯实，其压实度不应低于原地基土的密实度。若扰动深度在100mm以内，宜填天然级配砂石或砂砾处理；若扰动深度在300mm以内，宜填卵石或块石，再用砾石填充空隙并找平表面。柔性管道处理采用砂桩、搅拌桩等复合地基。槽底地基土壤含水量较大，不适于压实时，应采取换填等有效措施。设计要求换填时，应按要求清槽，并经检查合格；换填材料应符合设计要求或有关规定。1.6下管与稳管1．下管下管指的是将需要敷设的管道和相应的附属材料下放入沟槽中，这一工作应在沟槽和管道基础已经验收合格后进行。下管前应对管材进行检查和修补，保证其质量符合设计要求。常用的下管方法有人工下管和机械下管两种，如图5-8所示。（a）人工下管（b）机械下管图5-8人工下管和机械下管1.6下管与稳管1．下管

1）人工下管人工下管适用于管径小、材质轻、沟槽浅、施工现场狭窄、不便于机械操作、工程量较小等情况，常用的人工下管法有压绳下管法、后登施力下管法和木架下管法。压绳下管法是其中最常用的方法，适用于中、小型管道，具体又包括撬棍压绳下管法和立管压绳下管法两种，如图5-9和图5-10所示。1—撬棍；2—绳1；3—绳2。图5-9撬棍压绳下管法1—管道；2—立管；3—放松绳；4—固定绳。图5-10立管压绳下管法1.6下管与稳管1．下管

2）机械下管机械下管适用于管径大、材质重、沟槽深、施工现场便于机械操作的情况，有单节下管和联合下管两种方法，如图5-11和图5-12所示。图5-11单节下管图5-12联合下管1.6下管与稳管2．稳管稳管指的是将管道按设计的高程和平面位置稳定在地基或管道基础上。

1）对中对中即控制管道的轴线位置，目的是使管道中心线与沟槽中心线在同一平面上重合。①中心线法：在沟槽上口每隔一定距离（一般不大于20m）埋设坡度板，在坡度板上找到管道的中心位置，钉上中心钉，在连接两块坡度板的中心钉之间的中线上挂一铅锤，当铅垂线通过中心刻度木板或水平尺的中心线时，表示管道已经对中，如图5-13所示。图5-13中心线法1.6下管与稳管2．稳管

1）对中

②边线法：在管道一侧的沟槽壁上钉一排边桩，其高度接近管道中心，在每个边桩上钉一个小钉，在小钉上用细线拉一条边线，使之与沟槽中心线平行；稳管时，控制管道水平直径处外皮与边线间的距离，当距离为一常数时，管道处于中心位置，如图5-14所示。图5-14边线法1.6下管与稳管2．稳管

2）对高程对高程即控制管道的高程，可用塔尺和水准仪直接控制，也可用设置的坡度板间接控制。采用坡度板间接控制时，要沿管道每隔10～15m设置一个坡度板，在稳管前由测量人员将管道的中心钉和高程钉钉在每个坡度板上（见图5-15），接着通过坡度线和测得的下反数控制高程。图5-15用坡度板间接控制高程1—中心钉；2—坡度板；3—高程板；4—高程钉；5—沟槽；6—管道基础。1.7给排水管道的安装1．给水管道的安装

1）球墨铸铁管的安装球墨铸铁管的接口主要有滑入式接口、机械式接口和法兰式接口，其中滑入式接口的应用较为广泛。滑入式接口的安装流程为“清理承口→上胶圈→安装机具设备→涂刷润滑剂→将管道顶推入承口→检查”。

2）钢管的安装钢管的安装方式有焊接、法兰连接和各种柔性接口连接等，其中较为常见的是焊接。1.7给排水管道的安装2．排水管道的安装由于混凝土管（包括钢筋混凝土管）在排水管道中应用较为广泛，所以这里重点介绍混凝土管（排水管道）的安装。安装混凝土管时，需要完成浇筑平基、下管及稳管、浇筑管座、给接口抹带等工序。混凝土排水管道安装好后的管道基础断面如图5-16所示。在工程实际中，需要根据具体情况灵活处理各主要工序的关系，合理安排施工。根据主要工序的安排情况不同，混凝土管的安装方法可分为平基法、“四合一”法和垫块法等。1—混凝土排水管道；2—管座；3—平基；4—垫层；5—地基。图5-16混凝土排水管道安装好后的管道基础断面1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验给水管道（一般为压力管道）的严密性试验通常为水压试验。当管道工作压力大于或等于0.1MPa时，须进行水压试验。水压试验要按照“试验准备→预实验→主试验”的顺序进行。

1）试验准备试验准备工作主要包括设置试压装置、充水浸泡管道和确定试验压力等。①设置试压装置：试压装置主要包括管道进水管、进水阀、加压泵、压力表、放水阀、排气阀、堵板和后背等。试验管段不得采用闸阀做堵板，不得含有消火栓、安全阀、水锤消除器、自动排气阀等附件。②充水浸泡管道：将试验管段充满水，在不大于工作压力的条件下充分浸泡管道。根据《给水排水管道工程施工及验收规范》，浸泡时间应符合表5-1的规定。1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验表5-1给水管道（压力管道）水压试验前浸泡时间1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验

1）试验准备③确定试验压力：根据《给水排水管道工程施工及验收规范》规定，试验压力应按表5-2确定。表5-2给水管道（压力管道）水压试验的试验压力1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验

2）预试验将管道内水压缓缓地升至试验压力，并稳压30min，期间压力如有下降，可注水补压，但不得高于试验压力。升压及稳压过程中应检查管道接口、配件处有无漏水、损坏现象，如有漏水、损坏现象时应及时停止试压，查明原因并采取相应措施后重新试压。

3）主试验在主试验中，水压试验合格的判定依据有压力降值和渗水量两种，具体选择哪一种应根据设计要求确定。若无设计要求，应根据工程实际情况，选择其中一种或同时采用两种作为最终判定依据。（1）测定压力降值判断。停止注水补压，稳压15min；15min后，压力下降不超过表5-3中所列的允许压力降值时，将试验压力降至工作压力并稳压30min，进行外观检查，若无漏水现象，则水压试验合格。1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验表5-3压力管道水压试验的允许压力降值1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验

3）主试验（2）测定渗水量判断。当水压升至试验压力后开始计时，每当压力下降，应及时向管道内补水，但压降不得大于0.03MPa，稳压一段时间（不得小于2h），并统计稳压时间内补入管道内的水量，再通过公式计算实测渗水量，计算公式为

q=W/TL×1000

（5-1）式中q——实测渗水量［L/（min·km）］；

W——稳压时间内补入管道的水量（L）；

T——从开始计时到稳压结束的时间（min）；

L——试验管段长度（m）。当实测渗水量小于或等于表5-4中的规定允许渗水量时，水压试验为合格。1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验表5-4给水管道（压力管道）闭水试验允许渗水量1.8管道工程质量检验1．给水管道严密性试验表5-4给水管道（压力管道）闭水试验允许渗水量（续）1.8管道工程质量检验2．排水管道严密性试验排水管道（一般为无压管道）的严密性试验包括闭水试验和闭气试验等，较为常用的是闭水试验，闭气试验常用在水源缺失的情况下。这里我们主要介绍闭水试验。闭水试验包括三个过程：充水浸泡、记录渗水情况、计算实测渗水量并判断工程是否合格。

1）充水浸泡将试验管段的两端管口封堵，再向试验管段内充水，充水时注意排气。试验管段灌满水后浸泡时间不少于24h。浸泡结束后，应确认砖堵、管身、接口没有渗漏。

2）记录渗水情况将闭水水位提升至试验水头水位，观测管道的渗水量。观测过程中，应不断向试验管段内补水，保持标准水头恒定，渗水量的观测时间不小于30min。观测渗水量的同时应进行管道外观检查，不得出现漏水现象。1.8管道工程质量检验2．排水管道严密性试验

3）计算实测渗水量并判断工程是否合格实测渗水量的计算公式为q=W/TL

（5-2）式中

q——实测渗水量［L/（min·m）］；

W——补水量（L）；

T——渗水量观测时间（min）；

L——试验管段长度（m）。根据《给水排水管道工程施工及验收规范》，当实测渗水量小于或等于表5-5规定的允许渗水量时，认为管道工程合格。当管道内径大于表5-5中所列的值时，允许渗水量应按下式计算，实测渗水量应小于或等于计算出的允许渗水量。

（5-3）式中

qDi——允许渗水量［m3/（24h·km）］；

Di——管道内径（mm）。1.8管道工程质量检验2．排水管道严密性试验表5-5排水管道（无压管道）闭水试验允许渗水量1.9沟槽回填还土就是将符合规定或设计要求的回填土或其他回填材料运入沟槽内的过程。1．还土回填土的夯实有人工和机械两种方法。3．夯实每还一层土时，都要人工将土摊平，使每层土都接近水平。2．摊平每层还土完成，应及时通知质检员取样测试回填土密实度，检验合格后方可进行下一层的还土工作。4．检查任务实施

1．任务内容将全班同学分为5～8人一组，各组独立完成下述任务。①实地考察你所在城市的一些管道开槽施工场地，将你看到的施工过程拍摄或录制下来；若拍摄照片，选取典型的即可，若录制视频，录制片段即可。②判断管道施工处于施工过程的哪个阶段，并说明该阶段所用的设备，以及该阶段施工中有哪些注意事项（可以向施工现场的工作人员询问、请教）。③将所调查的内容整理出来，以报告或PPT的形式展示出来。④每组派出一位代表，在课堂上与大家分享本组调查结果。任务实施

2．任务要求①组内人员自行分配各自负责的任务。②所有人均要参与到任务当中，报告或PPT中须体现出任务分配情况。③实地考察时，要更注意细节的调查。④报告或PPT中要重点阐明施工所处的阶段、所用的设备、该阶段施工中的注意事项。

3．任务评价老师根据各组报告或PPT的完成情况，按表5-7为同学们打分。任务实施表5-7任务评分表给排水管道不开槽施工02给排水系统任务引入观察图5-17中的两处地段，若要在这两处地段的下方各敷设一段排水管道，可以采用开槽施工吗？为什么？若不能采用，应如何敷设这两段管道呢？（a）铁路（b）河流图5-17需敷设管道的地段2.1顶管施工顶管施工是一种常用的管道不开槽施工方式，在施工时，要采用液压千斤顶或其他具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作坑（即工作井）作为承压壁，将管道按确定的高程、方向、坡度逐根顶入土层，直至将管道顶至目的位置，顶管施工简图如图5-18所示。图5-18顶管施工简图2.1顶管施工1．工作坑施工顶管施工虽不需要开挖沟槽，但需要开挖工作坑，工作坑是安放所有顶进设备的场所，同时又是承受主顶油缸反作用力的构筑物，其构造如图5-19所示。工作坑的位置需要根据地形、管道线路、地面障碍物位置等因素确定。工作坑可选在检查井处，与被穿越的障碍物要保持一定的安全距离，同时要考虑到排水、出土和运输的便利性。

2．掘进在顶管施工中，采取人工或机械的方式将土挖出的过程称为掘进。掘进是控制管节顶进方向、减少偏差的重要作业。1．工作坑施工和掘进2.1顶管施工1．工作坑施工和掘进1—撑杠；2—后座墙；3—千斤顶；4—横顶铁；5—顺顶铁；6—环顶铁；

7—管道；8—横木；9—撑板；10—钢板桩；11—导轨。图5-19工作坑构造2.1顶管施工

顶进指的是利用千斤顶出镐，将管道向前推进。该工作由顶进系统完成，顶进系统由千斤顶、高压油泵、顶铁等设备组成。3．顶进2.1顶管施工4．校正管道在顶进过程中会由于种种原因出现位置或方向偏差，这时就需要对此进行校正，校正又称为“纠偏”。在顶进过程中，要坚持“勤测量、勤校正、微校正”的原则，校正时应采用小角度逐渐进行。校正方法包括挖土校正、强制校正和衬垫校正等。

5．连接顶管接口在顶进一段管道后，需要顶进下一段管道前，要将两段管道的接口先连接好，以提高管道的整体性，并减小误差。接口连接分为临时性和永久性两种。顶管施工的控制精度高，但其成本也较高。4．校正和连接顶管接口2.2盾构法施工

盾构法施工指的是利用盾构机暗挖隧道，进而顶进管道的施工方法。盾构机（以下简称盾构）是一种隧道掘进的专用工程机械，全称为盾构隧道掘进机，如图5-20所示。图5-20盾构2.2盾构法施工1．盾构组成开挖系统从工作面开始可分为切削环、支撑环和盾尾三部分，三部分主要由钢板连成整体。推进系统是盾构的核心部分，依靠千斤顶向前推动。千斤顶采用油压系统控制。衬砌系统在盾构顶进后应及时进行衬砌工作。盾构组成2.2盾构法施工1．盾构施工原理及施工特点

1）施工原理盾构施工的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力。盾构施工作业包括施工准备、盾构推进、衬砌和灌浆等。2.2盾构法施工1．盾构施工原理及施工特点

2）施工特点①盾构可以靠自己向前顶进，所以管道施工长度不受顶进距离的限制。②施工时有盾构设备的掩护，施工工人在地下操作时比较安全。③盾构在地下所形成的路径可以是曲线。④施工时在地下操作，不扰民、噪声小、对交通影响小。⑤施工时若严格控制正面超挖，加强衬砌背面空隙的填充，可以有效控制地面沉降。⑥施工速度较快。⑦施工成本高。2.3水平定向钻施工水平定向钻施工指的是利用水平钻孔机钻进小口径的导向孔，然后用回扩钻头扩大钻孔，同时将管道拉入孔内的不开槽施工方法，如图5-21所示。图5-21水平定向钻施工2.3水平定向钻