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第七章 排水管渠施工 本章主要内容 J排水管渠的埋设方法 J开槽施工 J顶管施工 J井点排水 J排水管渠工程的施工 第一节 排水管渠的埋设方法 排水管渠的埋设方法 l排水管渠的断面一般为圆形； l大型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。 排水管渠的埋设方法排水管渠的埋设方法 开槽埋设 顶管施工 埋设埋设 方法方法 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 盾构施工 第二节 开槽施工 开槽施工工序开槽施工工序 测量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 测测 量量 放放 线线 测量的主要任务是，在管道沿线设置水准点和控制桩，标 定检查井的中心位置。 放线是指为土方的开挖放灰线。 设置水准点测量放线 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）。 按施工图上选定的定位用现有固定地物（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 在沟道中心线两侧，用石灰标示沟槽边线，边线与中心线间距 为槽宽的一半。 划定沟槽边线测量放线 开挖沟槽及支护开挖沟槽及支护 直 槽 应从土质、地下水情况、施工场地大小、 沟槽深度和挖土方法、工期长短等方面来 考虑槽形选择。 沟槽断沟槽断 面形式面形式 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。 直 槽 开挖沟槽及支护开挖沟槽及支护 直槽宽度 沟槽的开挖宽度对槽形选择也起影响 沟槽断沟槽断 面形式面形式 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。 梯形槽形式 梯形槽边坡坡度 梯形槽槽底宽度 l梯形槽槽底宽度为： 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。 直槽宽度 土质对沟槽断面的影响沟槽断面形式 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。 地下水的多少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。 梯形槽土方量大，工期长，并要求起重设备的起重杆有足够长 度，但工序较为简单。 施工方法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。 当槽底低于地下水位时，直槽必须加撑。 支撑有横撑、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。 直槽支撑形式 钢板桩 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。 三、沟槽排水 l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40180m。常用往复 泵将水排出沟槽。 l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。 l明沟的断面一般为3030cm，沟底一般低于槽底30 40cm。 l当明沟排水不能保持槽底无水时，一般采用井点排水法 降低沟槽沿线的地下水水位。 沟槽排水 四、管道基础 l排水管道基础可分为三个部分，即地 基、基础和管座。 l地基：指槽底原土，不能回填，以免 建成管道产生沉陷。 l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、混凝土基础和钢筋混凝土基 础等。前三种仅适用于小口径管道。 l管座：起固定管身和分布管道荷载于 基础的作用。 l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。 五、管道铺设 l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。 l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。 l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 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）。 l把管从地面下到沟槽内叫下管。 管道铺设 l对中、高程控制借助于龙门架。 l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。 l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，以预设的临时水准点为依据。 l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。 管道铺设 龙门架 管道铺设 l排管时，先对中。 l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。 l对中以后校正高程。 l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间 距相同，管道坡度即符合设计要求。 l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。 管道铺设 对中示意图 管道铺设 对高程示意图 管道铺设 龙门架中心钉顶端高程确定举例 六、管道接口 l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。 l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。 l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。 l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。 七、水压试验 l检查管道接口的渗漏情况，通常采用水压试验。 l进行水压试验前，管道内应先灌水24h，使管壁充分浸透。 l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。 l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。 l口径小于800mm的管道，用水不多，可用水桶代替检查井。 水压试验 水压试验 八、沟槽覆土 l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。 l覆土前必须清理槽内杂物，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。 l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。 l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。 l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。 l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。 第三节 顶管施工 顶管施工 l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。 l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 。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。 顶管施工 一、机头 l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。 l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。 l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。 l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。 l为减小顶管阻力，可将泥浆压在沟道的外壁上，形成 泥浆套。泥浆套有助于土壤的稳定。 机头 挤压式机头除切口刃脚有挖土作用外，可在切口刃脚部 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。 挤压式机头 机头 多刀盘土压平衡顶管机头 机头 二、工作坑 l工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向较长，深度较深 ，坑壁支撑，一般采用钢板桩。 l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。 l千斤顶紧靠后座墙。 l基板上设导轨，承托管节沿正确方向推进。 l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。 工作坑 工作坑 三、管节顶进与接口 l挖土 l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。 l人工挖土：人工挖，小车运。前端挖掉一段后，方可顶管。 l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，直接压送至地面贮泥池。 l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。 l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。 管节顶进与接口 管节顶进方向的控制 管节顶进与接口 管节纠偏 管节顶进与接口 l管节接口 l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。 l第一阶段：在一节管子顶进以后，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。 l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。 管节顶进与接口 l管节接口 l顶管后接口处理 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。 管节顶进与接口 l管节接口 l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。 管节顶进与接口 l管节接口 第四节 井点排水 井点排水 l在埋设管道时，当地下水水量较大，土质又差，特别 是出现流砂时，常借用井点法排水。 l井点实际上是一组口径50mm左右、深8m左右的管井 。 l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。 l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。 l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。 l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。 真空泵井点 水射泵井点 轻型井点布置 l轻型井点的布置分为单排线状、双排线状和环状三种 。 轻型井点布置 l井点布置原则： l井点管距离沟槽壁一般应大于1m。 l井点管的间距一般选用0.8m、1.2m、1.6m三种 。 l一台干式真空泵可接总管长度为6080m，井点 管约50根左右。 l一台射流泵可接总管长度为3040m，井点管约 30根左右。 井点管埋深 l井点管埋设深度满足下式要求： h h1+h2+IL+0.2 h1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