排水工程培训.ppt

天津五市政公路工程有限公司,排水施工方法介绍,排水工程施工方法,我们单位施工的排水管道工程，主要为市政雨水和污水管道工程。根据地形和现场的实际情况，施工方法主要有明开挖法和非开挖施工技术法（顶管和拉管）。,一、排水管材的种类：1、钢筋砼承插口管（一般管径1.2m）,2、钢筋砼平口管（一般管径1.35m）,3、HDPE双壁波纹管4、钢带增强聚乙烯螺旋管,以上两种管材为新型管材，目前天津地区在滨海新区应用较为广泛。高密度聚乙烯(HDPE)双壁波纹管，是一种具有环状结构外壁和平滑内壁的新型管材，80年代初在德国首先研制成功。经过十多年的发展和完善，已经由单一的品种发展到完整的产品系列。目前在生产工艺和使用技术上已经十分成熟。由于其优异的性能和相对经济的造价，在欧美等发达国家已经得到了极大的推广和应用。在我国，HDPE双壁波纹管的推广和应用正处在上升势态阶段，各项技术指标均达到使用标准。,它具有以下优点：,工程造价低：在同等负荷的条件下，HDPE双壁波纹管只需要较薄的管壁就可以满足要求。因此，与同材质规格的实壁管相比，能节约一半左右的原材料，所以HDPE双壁波纹管造价也较低。这是该管材的又一个很突出的特点。施工方便：由于HDPE双壁波纹管重量轻，搬运和连接都很方便，所以施工快捷、维护工作简单。在工期紧和施工条件差的情况下，其优势更加明显。摩阻系数小，流量大：采用HDPE为材料的双壁波纹管比相同口径的其他管材可通过更大的流量。换言之，相同的流量要求下，可采用口径相对较小的HDPE双壁波纹管。良好的耐低温，抗冲击性能：HDPE双壁波纹管的脆化温度是-70。一般低温条件下(-30以上)施工时不必采取特殊保护措施，冬季施工方便，而且，HDPE双壁波纹管有良好的抗冲击性。化学稳定性佳：由于HDPE分子没有极性，所以化学稳定性极好。除少数的强氧化剂外，大多数化学介质对其不起破坏作用。一般使用环境的土壤、电力、酸碱因素都不会使该管道破坏，不滋生细菌，不结垢，其流通面积不会随运行时间增加而减少。,使用寿命长：在不受阳光紫外线条件下，HDPE的双壁波纹管的使用年限可达50年以上。优异的耐磨性能：德国曾用试验证明，HDPE的耐磨性甚至比钢管还要高几倍。适当的挠曲度：一定长度的HDPE双壁波纹管轴向可略为弯曲，不受地面一定程度的不均匀沉降的影响，可以不用管件就直接铺在略为不直的沟槽内等等。,5、排水管材的选择：排水系统的管材必须具备以下条件：、有足够的强度，以承受外部的土压力、车辆压力、内部水压力、在运输过程中的动荷载。、不渗水。、水力性能好，表面光滑，减少水流阻力。、耐磨抗腐蚀，能抵抗污水中杂质的冲刷磨损作用。、价格低廉，就地取材，降低工程造价。国标GB/T11836-1999将钢筋砼管材分为三个级别，I级管材用于设置砼基础的开槽，II、III级管材用于覆土厚度不同的砂石基础。,6、排水管材的检验：排水管材的检验，排水管材中常出现一些普遍的问题是管材质量差、存在裂缝或局部混凝土酥松、抗压、抗渗能力差，容易被压或产生渗水，管径尺寸偏差大；为了解决这些问题，确保管材的质量，应采用一些具体的检查措施。,比如首先要选择正规厂家生产的管材，并且检查管材的出厂合格证及送检力学试验报告等资料是否齐全；其次应重视管材的外观检查，管材不得有破损、脱皮、蜂窝、露骨、裂纹等现象，外观检查不合格不能使用。,二、明开挖法,1、施工准备1.1、组织施工人员学习技术规范，熟悉图纸，并进行详尽的技术交底，安全交底。1.2、查看现场，组织刨验，调查、绘制施工范围内其他设施与其的位置关系，提出拆迁、切改建议及对其他设施的加固保护方法。2、施工放线2.1、根据测绘院提供的规划桩，用全站仪放出开槽上口线位置和中心线位置，并用消石灰描出大样。,开挖探槽，尤其在市内工程中地下管线的保护，至关重要。,工程沿线的平面、纵断面若在城市道路上，交通流量很大，所以要设置临时控制点，并保证控制点的精确度是工程施工测量的关键。2.2、施工测量仪器及人员配备2.2.1、基本的测量仪器设备表,2.2.2、测量人员工程配备1名测量负责人，2名测量员。测量人员均持证上岗，测量仪器均经过检测部门的鉴定，而且在有效期内。2.3、降水。经过挖试坑，探明地下水位情况，为保证施工安全和质量，通常采用大口井降水的方法。大口井直径500mm，井深8m，沟槽两侧交错布置，每侧间距15m。施工期间保持水位低于槽底以下500mm。,钢板桩支撑的开槽、槽底排水沟形式,槽边挖明槽水窝子集中降水：在槽底两边各做一道排水沟，深0.3米，宽0.3米，在排水沟上每50米做1个做水窝子，直径内口0.5米，深0.5米。周圈及底面用红砖干砌，外压草莲子，水窝子内设1台2“潜水泵（扬程17米），以备抽水。排水沟做成坡向水窝子,坡度1%。排水工程严禁带水作业。3、挖槽、支撑方法：根据雨污水管道的埋设深度确定采用何种支撑方式，一般按如下方法进行,3.0、工艺流程图：3.0.1卡板法流程图,水窝子集中排水,平口管,3.0.2、钢桩法工艺流程图：,作支撑,3.1、人工配合机械明开槽法（槽深2.5）。a、开槽从下游往上游方向进行。b、为了防止机械超挖而扰动原状土，在设计槽底高程以上预留20cm原状土人工清底。c、沟槽弃土应随出随清理，堆放在距沟槽上口边线3m以外，沟槽开挖过程中及成槽后，槽顶应避免出现振动荷载，成槽后应尽快完成铺设管道等工作，避免长时间晾槽。,左图就是同槽施工法，但堆土不符合要求。,3.2、排板支撑开槽（槽深2.53.5m）a、撑杠水平距离不大于2.5m，垂直距离为1.01.2m，最后一道杠比基面高20cm，最上面一道杠从原地面下返0.5m。,b、支撑时每根立木上至少支两根撑杠。c、撑杠一般采用无缝钢管，两端插入带丝杠可伸缩及可调向的撑杠脚，长度不能够小于20cm。当开槽宽度小于2m时，采用管径为65mm，厚5mm的钢管；当开槽宽度大于2m小于3m时，采用管径为80mm，厚8mm的钢管。d、检查井处凹槽支撑，转角处撑板拼接严密，防止坍落土方淤塞排水沟。e、支撑采用1515cm长4m的立木。f、挖土采用机械人工配合，当挖掘机挖至槽底时应预留20cm的原状土，用人工清底，以免超挖，务必控制在允许范围内。g、槽内如有横跨、斜穿的上、下水管道、电缆等地下构筑物时，撑板、撑杠与原管道管壁保持一定距离，以防沉落损坏原有构筑物。h、每日检查撑杠的紧固情况，如发现弯曲，倾斜松动时，立即加固，以免产生安全事故。i、上下沟槽搭设梯子，禁止攀登撑杠，避免摔人和影响结构安装。j、支撑时如发现因修坡造成塌方的地方，在撑板后铺垫草袋片，或灌碎石予以填实。k、支撑槽的边坡系数控制在20：1以内。m、开槽断面图（见图示一）,堆土、放坡都不符合要求，存在安全隐患,3.3、钢板桩嵌板支撑开槽（槽深3.5m6.0m）3.3.1正常施工条件a、每间隔1.0m打入一根工字钢（I36）长度为8.012m，打桩前将原地面进行清理，然后紧贴开槽线用打桩机将工字钢打入。b、桩打入后，保证桩顶与地面平齐，继续下挖（沟深度为1.6m，宽度为1.0m），用来焊接托架和横杠，每隔1.5m2.0m一道，安装纵梁。当地质条件较差时，严格遵守“短开挖、强支撑、下步工序紧跟”的原则组织施工。,c、开槽过程中随挖随嵌板，要求做到板缝严密，板与型钢翼缘贴紧，自上而下嵌板。d、开槽平面、断面图（见图示二）。,图示二,标准的钢板桩卡板支撑方式,3.3.2特殊条件（距离建筑物或围墙等条件）第一步，打设水泥搅拌桩为了保护周围建筑物的安全防止深槽外测的地下水流入基坑，需要在基坑两侧打设水泥搅拌桩用于止水，水泥搅拌桩规格，（桩径0.5米、咬合0.15米、桩长根据基坑深度加长34米、水泥掺入量12%）。,水泥搅拌桩平面图,水泥搅拌桩平面图,第二步，打设支护桩采用36#B型，桩长8-12米，间距为1米，施工前先根据图纸尺寸进行测量放线，挖出桩沟，用两根1515厘米方木做水平控制梁，用1010厘米角钢做垂直控制架，用履带式振动打桩机打沿坑内口线打入。打桩时应保证钢桩的垂直度，利用震锤缓慢将钢桩全部打入原地面标高。,第三步，挖沟槽第一步土采用机械挖土，土方一半外运。最深槽深为6米，故设2步框架。距地面0.8米处设第一道支撑，框架为36号B型双排对焊工字钢，支撑采用120厚钢管。施工时从原地面先向下挖1米，即沟槽第一步顺水（水平框架）处，边挖土边卡板。挖该步土采用1.2立方挖掘机。第四步，安装一步顺水位置在距地面0.8米处，采用36#工子钢2根卧焊，支撑用钢管（120、t=1.2）或同顺水材料，支架采用工子钢短头一割为二或用三角形钢板制成。施工时，先将加工好的支架与立工子钢桩焊接，每4米焊2个，再将组装好的顺水吊放到支架上。最后安装支撑,并将顺水与立工子钢桩之间用木楔备严、加固，并用16钢筋将顺水与钢桩焊接牢固。,平面图,框架安装工子钢顺水断面图,3.4混合钢桩槽此方法适用于管道埋深在6.0米以上由于埋深超过6.0米如采用普通钢桩槽的施工方法势必在安全上形成很大的隐患，施工难度也将增大。为了避免以上情况的发生，采用现从原地面向下降12米的土，然后在打钢桩开槽的办法进行施工。具体形式见下图：,根据深度不同，框架可适当增加一步，此方法避免了由于基坑过深而带来的安全隐患，同时也减小了施工的难度。施工过程同普通钢桩槽施工方法。4、质量要求a、支撑平直牢固，间距合理。b、不得扰动槽底土壤，如发生超挖，严禁用土回填。c、槽底不得受水浸泡或受冻，也不能晾槽时间太久，以便随时平基安管。d、支撑槽及明开槽检测项目标准,砼基础,5、基础5.1、砂石基础a、砂石基础施工前，应复测槽底高程，检查槽底无积水、软泥，排水沟通畅。b、排水沟内还填碎石（粒径1631.5mm），防止排水沟淤塞，保证滤水畅通。c、砂垫层的铺设厚度、宽度符合设计要求，避免石子与管皮接触，在填充中心角以下填粗砂，遍及槽底。d、砂石采用溜槽运至槽底。e、质量标准：（1）、砂石平基及管座石子不得与管底直接接触。（2）、管底必须与砂石平基及管座紧密接触（3）、砂石平基与管座不得泡水。,f、砂石基础检测项目,5.2、砼基础（通常是钢筋砼平口管）a、基础表面平整顺直，无蜂窝麻面，施工前先复核槽底标高，以确保厚度。b、支设模板位置准确、牢固，板缝拼接严密。c、砼用振捣棒进行振捣，并振捣密实，振捣要求快插慢拨，避免砼分层离析，不漏振。d、严格控制混凝土水灰比，并及时检查塌落度，后台搅拌均匀。e、管顶覆土小于2m采用90度基座，管顶覆土2m3m采用120度基座，管顶覆土大于3m采用180度基座。f、使用商品混凝土作为管道基础所需的混凝土，混凝土管座的模板采用一次支设，支设高度略高于混凝土的浇注高度。采用平基法进行，先打一层混凝土平基，待平基混凝土强度达到5MPa后，将平口混凝土管安放在平基上。g、示意图（见图示三）,图示三,h、砼基础检测项目（见下表）,6、安管6.1、承插口钢筋混凝土管道采用砂石基础，平口钢筋混凝土管混凝土基础，收水支管采用四合一（基础、铺管、八字砼、抹箍同时施工）混凝土基础，止水带采用橡胶止水带。6.2、雨水井收水支管采用d300平口混凝土管，坡向检查井，采用混凝土基础。支管覆土深度小于0.4m时，应做360度砼包管处理。6.3、收水支管采用反开槽，即在路基施工完成后开槽下管，沟槽回填严格按照道路要求进行。6.4、管材运输到场后，沿线放置便于施工操作。,6.5、明开槽和打桩支撑安管处，管道安装根据管径及场地实际情况采用25t、40t等不同型号的吊车下管,吊车距槽边不得小于2米,吊管时施工人员严禁站在吊车起重臂迎头管子下到沟槽内后,利用手搬葫芦进行拉管,将胶圈按规定拉紧、拉严.6.6、排板支撑安管时，先在槽内替撑，然后从“道口”处吊运管材至槽底，在槽下运管，替撑后撑杆应比管顶高出20cm。6.7、管道安装，必须从下游往上游方向进行施工，安管工具采用手板葫芦进行安装。承插口管安装，插口插入方向应与水流方向一致，并由下游向上游依次安装，承口不得留在井壁内。6.8、由于替撑后撑杠间距加大，又要确保槽梆的稳定，下管前在槽底预埋杂木杆顶在两侧的立人上，下管后在管身与立人间顶上木棍。6.9、拉制管道的顺直方向，而采用挂边线的方法或使用经纬仪配合水平尺的方法来保证管道顺直。6.10、控制管道的高程，使用水准仪的方法来量测管外顶高程，并要求准确，注意坡向，因为管线坡度很小。6.11、合理控制预沉量：直径在300-1000mm的管道预沉量为10mm；直径1200mm的管道预沉量为20mm。6.12、HDPE双壁波纹管管道长短的调整，可用手锯切割，但断面应垂直平整，不应有损坏。,6.13、HDPE双壁波纹管雨季施工，应采取措施防止管材漂浮。可先回填土到管顶以上大于一倍管径的高度。当管道安装完毕尚未还土时，一旦遭到水泡，应进行管中心线和管底高程复测和外观检查，如发生位移、漂浮，拔口现象，应返工处理。6.14、质量标准：（1）、管道安装必须稳固，管底不得出现倒坡（由水准仪控制）。（2）、管材不得有裂缝、破损；管口间隙均匀，不得错口。（3）、管道内不得混入泥土、砖石、木材等杂物。（4）、承插口、管接口橡胶圈不得出现闷鼻、扭曲、跳井、凹凸、外露。6.15、安管检测项目（见下表）,安管施工平面图,平口管管口凿毛处理,平口管管口凿毛处理,承插口管安管及砌筑检查井,7、接口：7.1、承插口管材采用橡胶圈接口（材料为氯丁橡胶），胶圈的物理性能满足以下要求：邵氏硬度为505度；拉伸永久变形20%；伸长率50%；拉伸强度16Mpa；老化系数0.8；维卡软化温度75；胶圈质地紧密，表面光滑，没有空隙、气泡、裂纹和重皮；经弯曲试验任何部位无明显裂纹；搭接部分延伸100%并旋转3600时没有裂纹。7.2、平口管接口，采用水泥砂浆抹带接口（B=20cmt=3.5cm）。7.3、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管管道接口形式：dn700mm管道采用电热熔带连接（采用外包外焊），dn800mm以上（含dn800mm）管道采用外包内焊。都是由厂家进行焊接。7.4电熔带连接是对镶嵌在聚乙烯热熔带内表面的电热丝通电加热，使钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的波谷和电热熔带熔融成为整体的连接方法，属刚性连接。电熔带连接宜在环境温度较低时进行。在实施电熔带连接时，必须严格按规定的技术要求和操作程序进行。为保证安全，严禁带水作业，若地下水位较高，必须作降水处理。电熔带长度应大于管材波谷周长300mm，两个电极应对称放置在波峰断开处的两边。对于管材波峰钢带断开处要进行热熔挤出内外双面焊接连接。采用的电熔带由管材生产厂配套供应。,平口管接口施工,8、回填回填工序应在井强度上号后方能进行,回填时应采取人机配合施工,管顶以下由人工对称回填碎石防止管身发生位移。管顶以上应由挖掘机或装载机回填,高度至管顶以上400毫米。回填后应用平振进行震动,使其密实.达到要求.按设计要求,碎石顶面至现状路面均回填5%灰土,（此道工序由道路队伍施工）并分层夯实,每20厘米一步,直到路面.,监理质检员共同检查回填石硝厚度,现场热熔焊接,9、检查井9.1、在管道安装后立即进行检查井砌筑。9.2、砖砌检查井内外抹面，作到砖缝灰浆灌满，密实，不漏水。9.3、为保证检查井盖修筑高程与所在位置处修筑道路高程一致，且井周结构密实，检查井分两次砌筑，第一次砌筑高程至道胎顶，第二次待水泥稳定碎石基层施做完毕后反开槽安装预制井脖。9.4、为了减少管材破损，避免断管次数多，除有预埋支管的井位控制井不动之外，其他井位可适当调整，但要保证在管中心线左右2m范围之内，形成管长为单节管的整倍数，从而达到争取不浪费管材、降低成本，同时又促进管道的施工进度。9.5、砖砌检查井（1）、井身为方形的，采用满丁满条砌法，为圆形时采用丁砖砌法，外缝采用砖渣嵌平，平整大面向外。砌完一层后，再灌一次砂浆，使缝隙内砂浆饱满，然后再铺砌筑上一层砖，上下两层砖间竖缝错开。（2）、井壁与砼管接口部分护满砂浆。抹井外壁管接时应提前洗刷干净。（3）、抹内面采用三遍法：即第一遍打底，厚7mm；第二遍抹平，厚4mm；第三遍顺，厚4mm；最后刷素浆一层并压光，所用材料为1：2水泥砂浆。（4）、为保证三层砂浆整体性能好，则分层时间在定浆后（2-3小时）随即抹下层，如间隙时间较长，则刷素浆一道。,9.6、质量标准（1）、砌砖井壁砂浆必须饱满，灰缝平整，井壁砂浆抹面必须平整、圆顺、坚实，不得有空隙，裂缝和脱落等现象。井内流槽平顺，且不得小于内径。（2）、井圈、井盖必须完整无损、安装平稳。（3）、检查井预埋支管（连接支管）位置准确，接口处且平顺、坚实。（4）、检查井内不得有泥土、砖、石、木块等杂物。9.7、检查井检查项目（见下表）,砖砌检查井,10、闭气（污水管道）a、管堵充气胶圈充气达到规定压力值两分钟后，应无压降。b、闭气检验规定时间，应符合下表规定,封堵、压力表,三、非开挖施工法：1、简单介绍：排水管道施工，由于受地形、地质条件的限制，常采用非开挖施工技术。非开挖技术是指利用各种岩土钻凿工程的技术手段，非开挖能在地表不挖槽的情况下，铺设、更换和修复地下管线的一种施工新技术。顶管非开挖技术与传统的开挖技术相比,它具有下面的优势:1）、非开挖(顶管)解决了传统开挖施工对居民正常生活的干扰和对交通、环境及周边建筑物基础的破坏与不良影响。2）、非开挖(顶管)能在开挖施工无法完成的地区或不允许开挖区（如穿越河流、湖泊、重要交通干线等），可用非开挖技术进行施工。3）、现代非开挖(顶管)技术可以非常精确的控制地下管线铺设方向、埋深等，并可绕过未曾发现的地下障碍物。4）、非开挖(顶管)具有较好的经济效益和社会效益。1964年前后上海首次使用机械式顶管，上海的一些单位并进行了大口径机械式顶管的各种试验和相关的一些理论研究。当时口径在2m的钢筋混凝土管的一次推进距离可达120m。1967年前后，上海已研制成功人不必进入管子的小口径遥控土压式机械顶管机，口径有700mm-1050mm多种规格。,1984年前后，我国的北京、上海、南京等地先后开始引进国外先进的机械式顶管设备，使我国的顶管技术上了一个新台阶。1992年研制成功我国第一台多刀盘土压平衡掘进机(DN2720mm)和第一台加泥式土压平衡式掘进机(DN1440mm)，均取得了较令人满意的效果。2000年后，同济大学等高校对顶管技术方面进行了不少专项课题研究，也取到了不少成果。2002年中国非开挖技术协会批准成立北京、上海、广州和武汉四个非开挖技术研究中心，非开挖管线技术列入科技的研究进一步深入。5）、近几年在上海、北京、天津等地曾有如下顶进成绩：、2000mm与2400mm两种规格的大刀盘电机驱动土压平衡顶管机，前者4个顶程全长顶进871m，后者一个顶程长400m；、管径3000mm的土压平衡顶进长310m的2条平行钢筋混凝土管采用顶管施工。、管径2200mm钢筋混凝土管顶管，有2个顶程采用了改进的大刀盘液压驱动土压平衡顶管机进行施工，顶程为157m与145m。我们在天平路过子牙河的1350mm污水管道一次顶进262m，在2009年打破了天津市的记录。,2、分类：非开挖施工方法我们现在常用的就是顶管和拉管方法，顶管根据施工工艺常用的有泥水平衡法和土压平衡法。2.1、泥水平衡掘进机特点及原理采用封闭式泥水平衡顶管机头,机头的刀盘可根据前方土压力的变化自动伸缩，伸缩的同时进泥量也可随之变化。使前方平衡土压力始终保持定值，可保证地面沉降量最小。1）、施工原理：当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，而机内旁通阀则关闭。泥水从进泥管经过进排泥阀门而进入掘进机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。2）、特点、泥水平衡顶管机的特点是具有双重平衡功能，即其全断面的大刀盘能自动平衡顶进正面土体的土压力，同时，通过对泥水室进行泥水加压，又能平衡地下水压力。、机头上安装的主顶速度检测仪、倾斜仪等可对顶进速度、机头旋转、水平倾角自动进行测量。,、机头内刀盘后部装有液压检测土压力的感应装置，随时监测正面土压力，当土压力变小时可提高顶速。土压力变大时则降低顶速，使土压力始终保持定值。平衡正面的土压力，从而达到避免前方土体塌陷而造成地面沉降。、机头顶进时在刀盘与前方土体之间可形成一层泥膜，可达到稳定前方土体的效果可使顶进面始终处于平衡的最佳状态，有效地控制地表沉降于20mm以内。、适用的土质范围比较广，在地下水压力很高及变化范围较大的条件下，它也能适用。、可有效的保持掘进面的稳定，对所顶管周围的土体扰动比较小，引起的地面沉降也较小。、与其他顶管比较，施工时的总推力比较小，尤其在粘土层中表现得更突出，适宜长距离顶管。、工作坑的作业环境比较好，作业也比较安全。它采用泥水管道输送弃土，不存在吊土搬运土方等容易发生危险的作业。、泥水输送弃土是连续不断的进行，它作业的速度比较快。3）、缺点、弃土的运输和存放比较困难。、所需的作业场地较大，设备成本高。,、口径越大，泥水处理量越大，小口径顶管采用泥水平衡是比较理想的。、泥水处理设备往往噪音较大，对环境造成污染。2.2、土压平衡顶管特征：它的主要特征是在顶进过程中，利用土仓内的压力和螺旋输送机排土来平衡地下水压力和土压力，他排出的土可以是含水量很少的干土或含水量较多的泥浆。它也泥水平衡顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般都不需要再进行泥水分离等二次处理。1）、基本原理：土压平衡它包含两方面内容：顶管掘进机在顶进过程中与它所处的土层的地下水压力和土压力处于一种平衡状态；它的排土量与掘进机推进所占去的土的体积也处于一种平衡状态。最大的特点是能在复土比较浅的状态下正常工作，最浅复土深度可以为0.8倍的掘进机外径。2）、优点：、它适用的土质范围广，从粘土到砂土都能适用，称为全土质顶管掘进机。,、能保持掘进面的稳定，可以使地面变形很小。、施工时复土可以很小，最浅为0.8倍的管外径。这是其他形式的顶管所无法做到的。、弃土的运输、处理比较方便、简单。、作业环境好，没有泥水式的泥水处理装置。、操作方便、安全，不需要泥水式的循环系统。3）、缺点：在砂砾层和粘粒含量少的砂层中施工时，必须采用添加剂对土体改良。3、顶管工作坑施工根据顶管的深度，确定工作坑的开挖范围和槽深及施工方法。工作坑的尺寸计算采用如下方法：3.1工作坑除满足顶管要求外还要满足井子施工的要求；3.2工作坑为矩形时的尺寸如下：B=D+2C式中：B工作坑宽度（m）；D管外径；C两侧工作量为0.81.2m。,L=L1+L2+L3+L4+L5+L6式中：L主工作坑长度（m）；L1管节长度（m）；L2千斤顶长度（m）；L3后背长度（m）；L4出土工作量（m）；L5管节外露长度（m）；L6分力环长度（m）。3.3当加中继间时主坑长度应另加一个中继间长度；3.4接收坑长度为机头长度加工作量及管外露长度；3.5当工作坑为非矩形时可按矩形折算，必须保证每侧工作量不小于1.0m。3.6.常用的基坑开挖方法如下：3.6.1、支护打设水泥搅拌桩帷幕，工作坑四周打双排水泥搅拌桩，水泥搅拌桩的桩长14（副坑13m）米，直径0.6米，水泥掺量为15%搅拌桩之间咬口0.2米。施工前为了保证地下障碍的完好性必须进行探槽开挖，探槽必须采用人工开挖，上口宽1.21.5米，根据地下障碍的不同一般开挖深度在1.52.0米，如土质不好应适当设立简易支撑以保证人员的安全。,水泥搅拌桩采用计量泵注浆，保证延米水泥用量。应满足“三喷六搅”均匀搅拌操作方法成桩，咬合为0.2米，必须连续性完成该工程，喷浆量控制在15%，为保证水泥强度，控制水灰比在0.5左右。施工中要保证搅拌桩的垂直度和桩体的搭接。水泥搅拌桩在工作坑的制作过程中起着至关重要的作用，必须设立专人对其质量进行监控。水泥搅拌桩打完最后一棵5天后方可进行打钢板桩工作。,图二,后背位置,工作坑钢板桩支护，主坑后背采用密打I40工字钢桩，桩长12m，其他三侧采用I36工字钢，桩间距0.8m，卡板支撑。接收坑四周采用I36工字钢打间隔桩，间距0.8m，中间卡板。主坑尺寸：9m*5m*9m，接收坑尺寸：7m*5m*9m。施工前先根据图纸尺寸进行测量放线，挖出桩沟，用两根1515厘米方木做水平控制梁，用1010厘米角钢做垂直控制架，用履带式振动打桩机打沿坑内口线打入。打桩时应保证钢桩的垂直度，利用震抖缓慢将钢桩全部打入原地面标高。,3.3.2、基坑制作第一步，挖工作坑第一步土。从原地面向下挖1米，即工作坑第一步顺水（水平框架）处，圈梁挖土采用1.2立方挖掘机，工作坑挖土做支撑，深度在7米内时，采用挖掘机配合人工挖土；深度在7米以外时采用人工挖土，吊车将弃土运出工作坑外。,工作坑开挖第一步示意图,安装第一步支撑框架，根据计算工作坑做三步支撑，此为第一步，位置在距地面1.5米处，采用I36工字钢2根卧焊，4个交角处的角撑用钢管（120、t=1.2）或同顺水材料，支架采用工字钢短头一割为二或用三角形钢板制成。施工时，先将加工好的支架与立工字钢桩焊接，每一面2个，再将组装好的顺水吊放到支架上。此时要注意，应先放短顺水（顶进方向上的顺水），再放长顺水（与顶进方向垂直的顺水），用长顺水顶住短顺水，并将两者焊接。最后焊接4个角撑，将顺水与立工字钢桩之间用木楔备严、加固，并用16钢筋将顺水与钢桩焊接牢固。,工作坑开挖第一步平面示意图,工作坑开挖第一步横断面示意图,工作坑支撑框架剖面示意图,一步框架安装工字钢顺水断面图,第二步，挖第二步土做第二步顺水。利用挖机挖土，一步到位（第二步顺水位置处）。用木板卡工子钢槽口做基坑四面的挡土板，中间用16钢筋做横肋与钢桩焊住。,步骤2平面图,步骤2横断面图,第三步，挖第三步土重复工作至槽底，做排水沟和水窝子，清平槽底。挖第三步土采用人工配合加长臂挖掘机进行挖土。当挖至基坑底时（底板下平），四边挖排水沟，深0.3米，宽0.3米，沟内安装200无砂砼管，坡度1%，空隙的地方用石硝填充。在工作坑底的两个角（相对角）上做水窝子，共计2个，直径内口0.5米，深0.5米，周圈及底面用红砖干砌，外压草莲子，水窝子内设1台2潜水泵，以备坑内的排水，清平基坑地面，遇有腐软的地方要挖掉软土回填片石或混渣石料以加固土体。同时用木板卡工子钢槽口做基坑底四面的挡土板。,步骤3平面图,基坑整体横断面示意图,3.6.3、基坑防护：工作坑的防护工作坑周围必须安装护栏，护栏应用钢管制作（钢管40mm），当在基坑四周固定时，钢管可在板桩外侧进行焊接。工作坑四周采用1.0米1.2米封闭围挡。工作坑上下应配有梯子，梯子必须有扶手，其跨度尺寸不大于30cm，工作坑在二步框架处应设置二次平台，作业人员应从规定的通道上下，不得从非通道进行攀登，也不得任意利用吊车臂架等施工设备进行攀登。,顶管工作坑、圈梁框架、护栏,天平路过子牙河顶管的另类基坑（沉井）,沉井制作,沉井下沉,天平路过子牙河顶管的另类基坑（沉井）,沉井封底,沉井内下机头,3.6.4、底板及导轨安装打底板，下预埋钢板，满铺浇注坑内用C25混凝土打底，厚25厘米，浇注混凝土时，安装好轨道预埋件。坑内后角设一座集水井，四周设置排水沟，便于及时排水。底板施工时首先根据图纸尺寸用全站仪或经纬仪定出井中、底板长及宽的边线。砼从中央浇筑，均匀由里向外周圈式扩散，浇筑时使溜管自始至终垂直底板的平面。用插入式振捣棒进行振捣。浇筑砼前将导轨预埋钢板安装到位，钢板尺寸0.20.4米，厚1cm.下面焊接14钢筋做爪，长25厘米，钢板顶面高程误差控制在2mm以内。稳导轨、做后背、下设备，焊走道，做护栏。导轨采用重型钢轨，型号151，数量2根，长同底板长，和预埋钢板之间用横向的槽钢（8厘米宽）焊接，导轨的间距布置应使管外底离横向的槽钢顶面不小于2厘米，导轨长度按工作坑长度减去0.3米，满长铺设。导轨的高程误差和中线位移控制在应控制在2mm内。后背墙采用定型后背铁，与钢桩之间灌注砼（C25、厚1520厘米）找平，使后背墙的平面垂直于导轨。后背铁与钢桩用16钢筋焊接牢固。,步骤5平面图,预埋钢板尺寸图,3.6.5、安放后靠背：后靠背由钢结构件作成，厚度为35cm，它的优点是整体性和刚性好，并且能将顶力均匀的传送到后靠背工字钢上去，后靠背与工字钢之间的缝隙用砼填充。3.6.6、洞口止水：在顶管过程中，无论是管子从工作坑中出坑或在接受坑中进坑，管子与洞口之间总会有空隙，如果此处密封不严，地下水和流砂都可能从此流入，影响工作坑内施工作业，严重的会造成洞口上部地表塌陷。为此安装止水圈，止水圈由预埋螺栓、橡胶止水圈、钢压板组成。洞口止水圈有多种多样，但其中心必须与所顶管子的中心轴线一致。3.6.7、测量仪器安装：为保证在顶管过程中顶进方位的准确，我们采用激光经纬仪对顶进方位进行控制，在工作坑底板上预埋好钢板（位置为管线线路中心左侧300mm），待坑内其他设备安装完毕后，在进行激光经纬仪安装，测量台的布置应牢靠的固定在工作坑底板上的预埋钢板上，与顶进机架和后靠背不相连接，并经常复测，消除工作坑位移产生的测量偏差来确保施工测量的准确性。,1）在顶第一节管（工具管）时，以及在校正偏差过程中，测量间隔不应超过30cm，保证管道入土的位置正确；管道进入土层后的正常顶进，测量间隔不宜超过100cm。2）中心测量：顶进长度在60m范围内，可采用垂球拉线的方法进行测量，要求两垂球的间距尽可能地拉大，用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过60m应采用经纬仪或激光导向仪测量（即用激光束定位）。3）高程测量：用水准仪及特制高程尺，根据工作坑内设置的水准点标高（设两个），测头一节管前端与后端管内底高程，以掌握头一节管子的走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。,顶进测量控制与注意事项：,4、顶管施工工艺的选择：根据地下土质和管道的尺寸大小选择使用土压平衡还是泥水平衡的工艺。土压平衡顶管是机械顶管施工的一种，主要特征是在顶进的过程中，利用土仓内的压力和螺旋输送机排土来平衡地下水和土压力，他排出的图可以是含水量很干的土或含水量较多的泥浆。泥水平衡顶管原理是当掘进机正常工作时，进排泥阀均打开，而机内旁通阀则关闭。泥水从进泥管经过进排泥阀门而进入掘进机的泥水仓里。而泥水仓里的泥水则通过由排泥管道排出，只要调节好进、排泥水的流量，就可以使掘进机的泥水仓中建立一定的压力。4.1、土压平衡顶管工艺：4.1.1工艺流程图：,大刀盘土压平衡机头顶管施工工艺流程,测量放线,基坑制作,大刀盘土压平衡机头示意图,4.1.2、使用范围土压平衡顶管适用于饱和含水层中的淤泥质黏土、黏土、粉土、或砂性土。尤其适用于建筑群下的顶管施工，也可穿越公路、铁路、河流特殊地段等地层位移要求较高的地区。4.11.3、排管顺序的确定根据顶管长度，为了减少顶进压力排管顺序与以往不同，按机头后跟10节带注浆孔管7节普通管，第一节管的注浆孔设阀门。具体见下图：,机头后带注浆孔砼管与普通砼管排列顺序图,4.1.4具体顶管过程如下第一步，拔桩、开镐、刃机头。用80吨吊车将机头吊至井内，平稳放在导轨上，要保证管外皮与导轨之间接触严实，并使其靠近洞口。在工作坑洞口范围内的钢桩都要拔掉，用吊车将钢桩拔起，不要全部拔出，钢桩底只要比管外皮稍高（20厘米）即可。此时，应立即开镐将稳好在导轨上的机头顶到洞口，使机头正面和洞外的土体紧密顶严；迅速顶机头入土。为预防刃机头时下跌应加强机头与机头后第1管、第2管之间、第3管之间的联结。在第1节管与机头间加M30螺栓4组，详见下图：开镐刃机头时，只开千斤架下面的2个镐，上面的2个镐关闭不开，以防扎头。,步骤1机头与机头后第1节管（带注浆孔砼管）连接图第1节管与第2节管的连接（同以上）第2节管与第3节管的连接（同以上）,步骤1机头与机头后第1节管连接图,步骤1拔桩、刃机头纵断面图（全）,进洞韧机头,下第一节管,激光经纬仪,步骤1机头装置及进洞口工艺图（局部）,第二步，机械出土。土压平衡机头顶管原理见下图：利用工作井内顶镐做动力，机头向前方顶进，同时机头大刀盘旋转搅土到底部，通过螺旋输土机将底部的土搅升至机头内，从出土口处将土挤出，再以人工用轱辘马小运土车将土运走。一般顶镐开动前应先开动大刀盘使其旋转，再开镐。,步骤2土压平衡机头出土示意图,运土设备是在砼管内铺设轻型轨道，材料为8厘米宽的槽钢，下面用同型号的槽钢做横梁，横梁间距1米，轨道和横梁之间焊接，做成长为2米的轻型小骨架，骨架与骨架之间用14螺栓连接，骨架应提前在地面上制作好，摆放整齐，放在离工作坑稍远处。由于管线较长，管内运土采用卷扬机和人工配合推动轱辘马小车，将土运到工作坑内，用吊车将土吊至地面上的运土车内运走。,步骤2管道内运土示意图,步骤2井内卷杨机拉土示意图,步骤2工作井内吊土示意图,第三步，回镐、下顶铁。当顶镐油缸伸出有0.7米，够下1块顶铁的长度时，应将镐回油，下1块顶铁，以确保平稳顶进。,步骤3回镐、下顶铁示意图（全）,步骤3回镐、下顶铁示意图（局部）,第四步，出镐顶顶铁、顶进、出土。,步骤4出镐顶顶铁、顶进示意图,当机头已顶进土里有8米长时，开始注浆。根据计算，注浆压力为0.5Mpa最好，注浆量控制在理论计算值的1.5倍左右，实际压浆量要根据具体情况测定。如果压浆量超过理论压浆量数倍，则应改变泥浆配方，增加泥浆的粘度和稳定性。例如提高含土率，掺加粉煤灰、木屑，增加化学浆糊等等。注浆孔一般设置在环形套筒的下面，套筒向后开口，环向连通。同一断面上设置4个，环向均匀布置。注浆时要遵循“先压后顶，随顶随压”的程序。曲线长线顶管时，由于管道轴线按设计要求呈弧线，顶管机头部分所受的力为主顶装置的分力，而且管道受到土层的被动土压力，所以需要减小土体对管道的阻力，减阻泥浆是减小阻力的重要措施。顶进时要及时有效地进行同步跟踪注浆，确保形成完整的泥浆套，同时在管道四周定时补压浆，确保泥浆套不流失破坏，由于顶进过程中会遇到暗冰，泥浆需特殊配制，其粘度为16MpaS、比重1.09g/cm、胶体率100%、状态（略疏）。触变泥浆配合：（重量比）膨润土：水：碱25：83.7：0.75,下顶铁,出镐顶进,步骤4管道内注浆示意图（随开镐随注浆）,步骤4管子接口及注浆示意图,第五步，开镐顶进测量。顶管时测量非常重要，要勤顶勤测，随时校正，切不可单纯为了求快而少测、漏测，一般在下管前和下管开1镐后都应测1镜子，此时若发现偏移容易校正。正常顶进时每顶进1米时测1镜子。测量采用激光经纬仪和水准仪配合进行。机头前方有固定光靶。将油缸缩回。,步骤5开镐顶进测量,步骤5开镐顶进测量机头光靶示意图,机头校正千斤示意图,第六步，回镐下管。下管前，将镐回到头，将管道内所有的工艺管路全部临时断开，管内及坑内所有电源断掉，坑内的人员全都走道管内或上到地面上。下管要由专人指挥。管子下到导轨上时，管外皮与导轨之间不能有空隙。下管要注意插口朝前，承口朝后。在插口安装胶圈时要涂抹凡士林，以使开镐顶紧管接口时胶圈均匀被压缩，不被扭曲、翻转，防止漏浆漏水。,步骤6纵断面图（全）,步骤6纵断面图（局部图回镐、下管）,第七步，下顶铁、出镐顶进（重复步骤3、4）。管子稳定好后，上好胶圈，在胶圈上抹匀凡士林，下弧形顶铁，再下型顶铁，后开镐，先顶型顶铁，再顶弧形顶铁，再顶管子，将刚稳定好的管子与前1节管子顶严紧。同时连接好各种注浆管路、行灯电路、机头连接电路、出土车轻轨。第8步（重复27步骤）进行第9步拔桩、进副坑。当机头顶到接近副坑时，开始拔副坑进洞口范围内的钢桩，采用25t吊车或振锤。桩拔起后不要全部拔出，比管外顶稍高即可，当机头全部被顶进副坑内，再将桩拔出，倒换木板。,步骤9出机头示意图,第10步、将机头吊至地面上，运回到主顶坑，开始施工另1排顶管。4.2、泥水平衡掘进机顶管施工工艺泥水平衡式机头顶进方法施工，该机头利用在砼管内设100钢管作为循环泥浆管路，在地面上配置泥浆沉淀池、泥砂分离池，泥浆泵，泥浆循环管路，并设运泥车，对不能稀释的泥浆及时运走，在工作坑内设100胶管用以连接砼管内和地面上的泥浆循环管路。抽出的泥浆经沉淀后达到排放标准的应急时通过临时排水管排到附近的下水道。4.2.1、工艺流程图：,4.2.2、基坑制作同土压平衡顶管施工工艺4.2.3、供浆设备：供浆设备主要由拌浆桶和盛浆桶（现场实际常常就是个大池子）组成，盛浆桶和注浆泵连通。供浆设备安放在工作坑后侧边沿，有导管通向管道内，膨润土堆放在设备附近设有防雨棚。4.2.4、顶进采用机械式泥水平衡式顶管掘进机施工，顶进施工严格控制管道顶进高程和位置，并采用注浆减磨降低顶力。顶进时，控制好土压力是顶管的关键。1.顶管具体施工过程1）、顶进前的准备工作：把临时水准点、中线定好位置，准备测量校核使用，由于已知控制点的位置所限，满足不了施工需要，所以要增加一定数量的临时控制点，以保证施工正常进行。临时控制点的平面坐标及高程测定方法同已知点复核测量相同。检查井位置的测定一般采用经纬仪导线法或极坐标法。根据已知坐标计算出井位与已知控制点的相关坐标方位角及水平距离，用经纬仪实地测出井位，为了保证测量精度，应对其测定的井位采用第二种方法进行复测。液压系统、顶进系统安装试运行正常。,a.检查后背加固是否牢靠。b.检查轨道安装是否牢固。c.吊装设备运行正常，吊具、吊索准备齐全。d.泥浆应将膨润土准备一个井段的用量，注浆泵、管路、阀门等配件齐全且运行正常。e.管外用照明设备、管内用的安全电压变压器、灯具线路正常。f.防雨设备齐全。g.顶铁配置齐备。h.人员安全防护用具、手用具等配备齐全。i.发电设备试运行正常备用。（2）、顶进过程第一步，拔桩、开镐、刃机头。,检查项目,机头与机头后第1节管（带注浆孔砼管）连接图第1节管与第2节管的连接（同以上）第2节管与第3节管的连接（同以上）第二步，出土。管内出土采用泵送将泥浆运至工作坑外的沉淀池内，沉淀后的水循环使用。,工作井内顶进示意图,第三步，回镐、下顶铁。当顶镐油缸伸出有0.7米，够下1块顶铁的长度时，应将镐回油，下1块顶铁，以确保平稳顶进。,同土压平衡连接,回镐、下顶铁示意图（局部）,第四步，出镐顶顶铁、顶进、出土。当机头已顶进土里有8米长时，开始注浆。根据计算，注浆压力为0.5Mpa最好，注浆量控制在理论计算值的1.5倍左右，实际压浆量要根据具体情况测定。注浆孔一般设置在环形套筒的下面，套筒向后开口，环向连通。同一断面上设置3个，环向均匀布置。注浆时要遵循“先压后顶，随顶随压”的程序。触变泥浆配合：（重量比）膨润土：水：碱=1：4：0.05第五步，开镐顶进测量。,实际测量采用激光经纬仪和水准仪配合进行。激光经纬仪负责管道顶进中线偏移的测量，正常顶进中每一米测量一次。如遇管道顶进偏差较大应适当增加测量次数。第六步，回镐下管。下管要由专人指挥。下管要注意插口朝前，承口朝后。在插口安装胶圈时要涂抹凡士林，以使开镐顶紧管接口时胶圈均匀被压缩，不被扭曲、翻转，防止漏浆漏水。第七步，下顶铁、出镐顶进（重复步骤3、4）。管子稳定好后，上好胶圈，在胶圈上抹匀凡士林，下弧形顶铁，再下型顶铁，后开镐，先顶型顶铁，再顶弧形顶铁，再顶管子，将刚稳定好的管子与前1节管子顶严紧。同时连接好各种注浆管路、行灯电路、机头连接电路。第八步（重复27步骤）进行第九步，纠偏。在实际顶进中，顶进轴线和设计轴线经常发生偏差，因此要采取纠偏措施，减小顶进轴线和设计轴线间的偏差值，使之尽量趋于一致。顶进轴线发生偏差时，通过调节纠偏千斤顶的伸缩量，使偏差值逐渐减小并回至设计轴线位置。若管道偏左则千斤顶采用左伸右缩方法，反之也然。,施工过程中，及时了解顶管机头的趋势对纠偏十分有利。如果轴线偏差较小，且趋势较好(沿设计方位)，就可省去不必要的测量和纠偏，提供更多的顶进时间；如轴线偏差较小，但机头前进趋势背离设计轴线方向，则要及时进行有效的纠偏，使机头不致偏离较大。施工人员应树立“防偏为主，纠偏为辅，勤测勤纠，缓纠勿过”的指导思想。钢筋混凝土管纠偏比较灵敏，只要工具管能开挖出洞穴，后继管段就能顺着洞穴跟进。所以钢筋混凝土顶管的纠偏角不宜过大，否则会造成轴线较大的弯曲。第一段管段的质量要好，因为第一段管段要承受工具管纠偏的反复应力，而且最大。第一段管段的长度不宜过长。管段越短越有利于纠偏，管段长要影响纠偏的灵敏度。工具管纠偏后的效果要滞后，这是因为工具管的测点与工具管端面有一定距离。,第十步减阻措施：1）顶管管材外壁涂刷石蜡，降低顶力混凝土管材在顶进过程中和周围土体产生滑动摩擦，随着顶进距离的增加且摩擦力也随之增长，为降低阻力特采用在管外壁涂刷石蜡的方法。具体做法：将石蜡和10%柴油混合在一起放在铁桶上加热，将石蜡融化，趁热将溶液用毛刷均匀的涂刷在管外皮上，形成一层乳黄色的滑模，形成隔膜层。,2）顶进过程中注触变泥将浆进行减阻触变泥浆减阻是通过注浆系统将触变泥浆注入管材外部，使管外壁与土之间形成一个比较完整的浆套，从而减小顶进中的摩阻力。本工程根据土质情况采取触变泥浆配合比是膨润土：水：纯碱=1：4：0.05。在顶管机头后连续放置4个每根有均匀布置3个注浆孔的前置管，此后每三节管设一个带注浆孔的管。开始注浆时，压力控制在0.1MPa，此后逐渐加压，最终控制在0.5MPa以下。注浆量是管道与周围土层之间的环形间隙的1.5倍估算。,第十一、拔桩、进副坑。当机头顶到接近副坑时，开始拔副坑进洞口范围内的钢桩，采用25t吊车或振锤桩拔。5、施工计算1、顶力及后备承载力计算：顶力计算：F2=f2*3.14*D*Lf2：注浆工艺的摩阻力，根据经验取（KN/M2）D1：管道外径（m)L：计算顶进长度（m）则F2=6*3.14*1.62*40=1220KN泥水平衡顶管迎面阻力PF=1/4*3.14*D2*PtPF：封闭式顶管机头的迎面阻力（KN）PT：机头底部以下1/3D处的被动土压力（KN/M2）Pt=r(H+2/3D)*tg2(45+1/2)Pt=19.28*(7+2/3*1.62)*tg2(45+20*1/2)=318KNPF=1/4*3.14*1.62*1.62*318=655KN泥水平衡顶管顶力由掘进机的迎面阻力和管壁外周摩阻力两部分组成。R=F2+PT=1220+655=1875KN经计算顶力为1875KN,2、后背承载力计算：,经计算RP1.23、钢桩支护抗倾覆稳定性验算以基坑最深9.5米，此处的土质为亚粘土，可以采用“等值梁法”进行强度验算。首先进行最小入土深度的确定。首先确定土压力强度等于零的点离挖土面的距离y，因为在此处的被动土压力等于墙后的主动土压力即：,式中：Pb：挖土面处挡土结构的主动土压力强度值，按郎金土压力理论进行计算即,：土的重力密度，此处取19KN/m3,：修正过后的被动土压力系数（挡土结构变形后，挡土结构后的土破坏棱柱体向下移动，使挡土结构对土产生向上的摩擦力，从而使挡土结构后的被动土压力有所减小，因此在计算中考虑支撑结构与土的摩擦作用，将支撑结构的被动土压力乘以修正系数，此处=28，土壤粘聚力c=20KPa则