全国给水排水管道不开槽施工共61

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井内布置内容容井内布置内容容主要包括前止水墙、后后座墙、基础础底板及排水水井等。在顶管工工作井内，还还布置有工具管、环形形顶铁、弧形形顶铁、基坑坑导轨、主顶顶千斤顶及千千斤顶架、后后靠背。在顶进井的地地面上，布置置行车或其他他类型的起吊吊运输设备。。1-管节；2-洞口止水系统统3-环形顶铁；4-弧形顶铁5-顶进导轨；6-主顶油缸7-油缸架；8-测量系统；9-后靠背；10-后座墙；11-井壁1-预制的混凝土土管；2-运输车；3-扶梯；4-主顶油泵；5-吊装设备；6-安全护栏；7-润滑注浆系统统；8-操纵房；9-配电系统；10-操纵系统；11-后座；12-测量系统；13-主顶油缸；14-导轨；15-弧形顶铁；16-环形顶铁；17-已顶入的混凝凝土管；18-运土车；19-机头⑶顶管工作井位位置的选定，，应符合下列列要求：一般宜选在设设计图中管道道的检查井室位置置。便于排水、出出土和运输；；工作井避免设设在高压线下下或巷口/单位大门口,尽量设在管道道下游以利排排水。对电源、水源较较近，交通方方便可利用坑壁壁土体作后后背支承；；对建（构））筑物易于于采取保护护和安全措措施工作井的选选择还应在在地下管线较较少部位。。⑷工作井尺尺寸计算：：底宽W＝D＋2B＋2bW——工作井底宽宽（m）B——管两侧操作作宽度（m），一般为为每侧1.2m～1.6m；b——撑板厚度（（m）；支撑板板时为0.05；木板桩为为0.07D——管外径（m）；长、宽、深深底长L=L1+L2十L3＋L4十L5L1——管子顶进后后，尾部压在导导轨上的最最小长度;采用钢筋混混凝土管时时，为0.3———0.6m，钢管不小小于0.6m；使用工具具管时，工具管长度度如大于上上述铺轨长长度的要求求，L1应取工具管管长度；L2——管节长度（（m）；L3——出土工作间间长度，根根据出土工工具而定，，宜为1.0m～1.8m；L4——液压油缸长长度（千斤斤顶长度））（m）；L5——后背所占工工作井长度度，包括横横木、立铁铁、横铁，，取0.85m。工作竖井深深度应符合合下式：H＝h1+h2+h3+DH=h1＋h2+D（无基础及及垫层时））式中：H——工作井地面面至井底的的深度（m）；h1——地面至管道道顶部外缘缘的深度（（rn）；h2——管道外缘底底部至导轨轨底面的高高度（m）；h3——基础及其垫垫层的厚度度，不应小于该该处井室的的基础及垫垫层厚度（（m）。4.工作井、导导轨及基础础施工⑴工作井三三种施工方方法：开槽式（支支撑式）：：开挖土方方，板桩撑撑，内支撑撑要求撑木以下最最小高度不不小于3.0米；适用于任任何土质，，但深度不宜大大于7米沉井式：在在钢筋混凝凝土井筒内内挖土，井井筒随挖土土靠自重或或加重下沉沉，直到要要求的深度度，最后用用钢筋混凝凝土封底。。适用于在地地下水位以以下修建工工作坑连续墙式：：先深孔成槽，，用泥浆护护壁，然后后放入钢筋筋网，浇筑筑混凝土时将泥浆挤挤出，井内内挖土封底底而形成工工作坑。造造价低，工工期短⑵导轨作用：引导导管子按设设计的中心心线和坡度度线顶进,保证管子位位置正确.（牢固与准准确对管子子的顶进质质量影响很很大,导轨必须符符合管子中中心,高程和坡度度的要求）导轨的种类类：木导轨和钢钢导轨（轻轨和重重轨,管径大的采采用重轨））两导轨间净净距计算（（P108公式4-6）：导轨安装好好以后应按按设计检查查轨面高程程、坡度及及方向⑶基础枕木基础：：当工作井底无水，，土质坚实实，可挖土槽埋埋设枕铁或或枕木。枕枕铁或枕木木长度宜采采用2m～3m，宜比导轨外缘缘两边各长长出200mm～300mm，其埋设间间距可根据据管重、顶顶力和土质质选取400mm～800mm。枕铁宜用用型钢制成成，并附有有固定导轨轨的特制螺螺栓，枕铁铁应直顺、、平整；采采用枕木时时，截面不小于于150mm×150mm。卵石木枕基基础：当有地下水但但渗水量不不大,地基为细粒粒的粉砂土土,为了防止安安装导轨时时扰动地基基土,可铺一层10厘米厚的卵卵石或级配配砂石,增加承载能能力。简单单实用，造造价比混凝凝土低。混凝土木枕枕基础：当工作井底有水、、土质松软软、管径较较大时，应浇筑筑水泥混凝凝土基础，，将枕铁或或枕木埋设设于混凝土土中、宜结结合管道基基础设计，，确定混凝凝土面的高高程及宽度度，水泥混混凝土基础础的宽度宜比管管径大400mm，厚度可采用用200mm～300mm，混凝土的的标号可为为C15或C20。混凝土基础础顶面应低低于枕铁或或枕木面10mm～20mm。5.后背安装—后座墙和后后靠背后座墙是把把主顶油缸缸推力的反反力传递到到工作坑后后部土体中中去的墙体体，是主推推千斤顶的的支承结构构。在沉井工作作坑中，后后座墙一般般就是工作作井的后方方井壁。在钢板桩工工作坑中，，可以在工工作坑内的的后方与钢钢板桩之间间挠筑一座座与工作坑宽宽度相等的的、厚度为为0.5~1.0m的、其下部部最好能插插入到工作作井底板以以下0.5～1.0m的钢筋混凝凝土墙，目的是使使推力的反反力能比较较均匀地作作用到土体体中去。后靠背是靠靠主顶千斤斤顶尾部的的厚铁板或钢钢结构件，其厚度在在300mm左右。钢后后靠的作用用是尽量把把主顶千斤斤顶的反力力分散开来来，防止将将混凝土后后座压坏。。（1）核算后背背受力宽度度和高度，，应根据需需要的总顶顶力，使其不大于土土壤的总被被动土压力力。后背土壤壤的总被动动土压力可可按下式计计算；问题：侧土土压力的种种类和大小小单位宽度后背墙的情情况（2）后背墙的的安装应符符合下列要要求；应有足够的的刚度和强度度；壁面应平整整且与管道顶进进方向垂直直；底端应在工工作坑底以以下，不小小于50㎝；壁面应于后后背土体紧紧贴，孔隙隙部分应用用砂石料填填塞密实；；根据后背施施工设计安安装后背，紧贴贴土体的后后背材料，如型钢、、预制后背背、方木等等应横放，在其前面放放置立铁，，立铁前放放置横铁。组成后背背墙各构件件应固定；；结构简单、、拆装方便便、稳定可可靠、就地地取材。6.设备安装（（附属设备备,顶进设备安安装）⑴工作平台台和工作棚棚安装P112应在顶管工工作坑开挖挖或支护完完成后进行行。工作平台承承重主梁应应根据静载载、动载及及其他附加加荷载计算算选用．主梁两端伸伸出工作坑坑壁不得小小于1.2m。平台口的长度和宽度度各大于管管节长度0.8m。根据起吊设设备能力及及吊重核算起重架架；工作井上的的平台孔口口必须安装装安全护栏、、防汛墙和和防雨设施施。井内应设置置便于上、、下的安全通道。⑵顶进设备备安装①顶力计算算②顶铁安装装顶铁按照放放置位置和和用途的不不同，分为为横顶铁，顺顺（直）顶顶铁、立顶顶铁和环形形顶铁环形顶铁：：置于于管道端面，厚度为300———500mm，其作用是是将顶力均匀匀分布于管管道端面，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）马蹄形形顶铁顶铁安装装应符合合下列要要求：应有足够够的刚度，无歪斜斜扭曲现现象;顶铁放置置在管道道两侧，，且顶铁铁中心线线应与管管道中心心线平行行、对称直顺顺；顶铁与与导轨和和顶铁之之间的接接触面不不得有泥泥土、油油污。更换顶铁铁时，应应先使用长长度大的的顶铁，以减少少顶铁连连接数量量；顶铁铁的允许连接接长度，应根据顶顶铁的截截面尺寸寸确定。。当采用顶顶铁截面面为200mm×300mm时，使用用的长度度不得大大于1.5m，且应在在中间加加横向顶顶铁相连连。顶铁与管管口之间间应采用用缓冲材材料衬垫垫。在顶力力作用下下，管节节承压面面应力接接近其设设计顶镐镐压力强强度时，，必须采采用措施施减少管管节承压压面应力力。③主顶装装置安装装主顶装置置由主顶油缸缸、主顶顶油泵和和操纵台台及油管管等四部分分构成。。供给主主顶千斤斤顶以压压力油的的是主顶顶油泵；；油泵和和千斤顶顶之间用用高压软软管连接接。安装注意意事项千斤顶在在工作坑坑的布置置方式与与采用个个数有关关P114液压油缸缸的油路应并并联，保证各各千斤顶顶活塞行行程一致致千斤顶的的着力中心心宜位于于管子总总高的l／4左右处，，且不小小于组装装后背高高度的l／3。多台液压压油缸宜宜配置千斤顶架架，使其布布置对称称。使用一台台液压油油缸时，，其中心应与与管道中中心的垂垂线对称称，使用用多台液液压油缸缸时，各各液压油油缸中心心线应与与管道中中心垂线线对称。⑶配套设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.管道顶进进顶进程序序︰挖土—运土—顶进—测量—纠偏⑴挖土挖土方式式：人工开挖挖\机械开挖挖\挤压土开开挖\水力掘进进人工开挖挖挖土要要求：①挖土深度度一般等等于千斤斤顶出镐镐长度，土质好好，可超超前0.5米（注意意不能太太多）②挖土高度度保持管管壁和土土壁平行行，不得得超挖。。密实土质质，上方方可有大大于等于于1.5厘米空隙隙，下方方135度中心角角范围内内不得超超挖。（（防止管管端下沉沉）人工开挖挖手掘式顶顶管机顶管机：：将挖掘机机等挖土土机械和和工具管管，皮带带运输机机，泥浆浆运输机机等运土土机械，，操纵台台，仪表表，动力力装置等等集成的整整体设备备手掘式顶顶管机主主要由切切土刃角角、纠偏偏装置、、接口等等组成。。所用的工工具管有有一段式式和两段段式。一一段式工工具管与与混凝土土管之间间的结合合不太可可靠，常常会产生生渗漏现现象；发发生偏斜斜时纠偏偏效果不不好；因因此，现现多用两两段式，，前后两两段之间间安装有有纠偏油油缸，后后壳体与与后面的的正常管管节连接接在一起起。顶管配套套设备出土车机械开挖挖设备机械开挖挖：在被被顶进管管道前安安装机械械钻进挖挖土设备备，配上上皮带运运土机伞式挖掘掘机结构：工工具管、、切削机机构（刀刀盘、刀刀齿）、、驱动机机构（减减速装置置、主轴轴）、动动力设施施（电机机、油泵泵）、装装载机构构（铲斗斗、皮运运机）及及校正机机构适用：800mm以上，黏黏土、粉粉质黏土土、砂质质粉土和和沙土，，不适合合弱土层层和含水水土层。。螺旋掘进进机结构：钻钻头、螺螺旋输送送器、液液压机构构、道轨轨机架、、土斗适用：200——300mm，松散砂砂土、淤淤泥土、、软黏土土等，短短距离顶顶进（20———30m）机械手挖挖掘机结构：工工具管、、刀盘、、减速箱箱、电机机适用：黏黏性土泥水平衡衡式顶管管机泥水平衡衡顶管机机是指采采用机械切削削泥土、、利用泥泥浆压力力来平衡衡地下水水压力和和土压力力、采用用水力输输送弃土土的整体设设备泥水平衡衡式工具具管主要要由刀盘装置置、纠偏偏装置、、泥水装装置（密密封舱））、进排排泥装置置等组成。。在前、、后壳体体之间有有纠偏千千斤顶，，在掘进进机上下下部安装装进、排排泥管。。优点：适用的土土质范围围较广，尤其适适用于施施工难度度极大的的含水层层及粉砂砂质土层层中；可可保持挖挖掘面的的稳定，，对周围围土层的的影响小小，地面面变形小小；可连续出出土，施施工进度度快。缺点：施工场地地大，设设备费用用高，需在地地面设置置泥水处处理、输输送装置置；机械械设备复杂杂，且各系系统间相相互连锁锁，一旦旦某一系系统故障障，必须须全面停停止施工工。水力冲土土法水力冲土土：机头设切切土网格格，切入土体体后，再再用高压水水枪冲散散挤入网格格的泥土土，泥浆由吸吸泥设备备，直接压送送至地面贮泥池池。顶管配套套设备送水、排排泥泵泥浆沉淀淀池⑵运土：：管内水水平运输输和工作作坑垂直直提升管内水平平运输：：人工，，卷扬机机牵引或或皮带运运输机垂直提提升：：卷扬扬机，，龙门门吊或或其它它机械械⑶顶进进操作步步骤：：P116注意事事项：：P117⑷长距距离顶顶管技技术和和设备备长距离离管道道的主主要困困难：：顶进进坑内内主千千斤顶顶的推推顶力力有限限，不不足以以克服服管道道长距距离顶顶进时时遇到到的总总阻力力。解决措措施：：增加加主千千斤顶顶的顶顶力、、减少管管道周周边与与地层层的摩摩擦力力、中中途设设置辅辅助千千斤顶顶（中继继环））、减减小顶顶管承承受的的正面面阻力力等。。中继环环中继环环（又又称中中继间间、中中间站站）即即在管管道顶顶进的的中途设设置辅辅助千千斤顶顶，靠辅辅助千千斤顶顶提供供的动动力继继续顶顶进管管段，，延长长顶管管的顶顶进长长度，，满足足敷设设长距距离管管道的的需要要。中继环环是一一个由由钢材材制成成的圆圆环，，内壁上上设置置有一一定数数量的的短行行程千千斤顶顶，产生生的推推顶力力可用用于推推进中中继环环前方方的管管道。。中继环环推进进过程程应先启启用最最前面面的中中继环环，将其其前方方的管管道连连同工工具管管一起起向前前顶进进，后后面的的中继继环和和主千千斤顶顶保持持不动动，直至达达到该该中继继环的的一个个顶程程为止止接着后后面的的中继继环开开始推推顶作作业，将两两个中中继环环之间间的管管道向向前推推进。。与此此同时时，前面的的一个个中继继环的的千斤斤顶排排放油油压，，活塞塞杆缩缩进套套筒。可见见，这这时被被推进进的只只是该该中继继环和和前面面一个个中继继环之之间的的管段段。在顶进进作业业中，，主千斤斤顶在在每个个循环环中都都最后后推进进。借助助中继继环的的逐级级接力力过程程，可可将顶顶管的的顶推推距离离延长长，以以适应应长距距离顶顶管施施工的的需要要。注浆减减阻措措施在管壁壁与坑坑道之之间注注入泥泥浆，，形成成泥浆浆套，，可减减少它它们之之间的的摩擦擦阻力力，一一次顶顶进长长度可可增加加2—3倍⑸测量量测量方方法：：水准仪仪法；；垂球球法；；激光光经纬纬仪法法（P122，自学学）顶进长长度在在50cm范围内内，可可采用用垂球球拉线线或水水准仪仪的方方法，，距离离大于于50cm，采用用激光光经纬纬仪测测量⑹顶管管校正正偏差的的原因因：工具管管迎面面阻力力分布布不均均、管管壁周周围摩摩擦力力不均均、千千斤顶顶顶力力偏离离中心心校正原原则：：勤顶、、勤挖挖、勤勤测、、勤纠纠校正方方法：：挖土校校正、、斜撑撑校正正、工工具管管校正正、衬衬垫校校正纠偏：：先纠纠正高高低偏偏差，，后纠纠正左左右偏偏差（7）管节节接口口顶管用用的钢钢筋混混凝土土管节节的管管口形形式是是凸口口式，，其接接口的的处理理分两两个阶阶段进进行。。在一节节管子子顶进进以后后，另另一节节管子子下到到工作作坑里里时，，将两两节管管子的的管口口对齐齐，并并在凸凸缘处处填塞塞一圈圈浸过过沥青青的麻麻辫；；管内内壁的的接口口处用用金属属内胀胀圈将将管子子撑紧紧，使使顶管管过程程中管管子接接口处处不致致产生生错口口。对接面面的处处理管节全全部顶顶进后后，拆拆除内内胀圈圈，再再在接接口处处填水水泥砂砂浆并并与管管内壁壁抹平平，接接口就就完成成。为加强强管节节接口口，常常在管管口外外侧安安装外外套环环，再再安放放橡胶胶圈，，增加加防渗渗效果果。对接缝缝的处处理管节接接口管节接接口对接面面有缓缓冲材材料对接缝缝有密密封材材料顶管法法的关关键技技术方向控控制：与设设计轴轴线一一致；；导轨轨的安安装、、测量量与纠纠偏顶力大大小及及顶进进方式式：管尾尾顶进进方式式，顶顶进距距离受受到限限制，，一一般采采用中中继环环接力力；承压壁壁后靠靠结构构管道的的顶进进：顶顶进程程序；；人工工挖土土的要要求；；机械械开挖挖的设设备；；顶进进的操操作过过程及及注意意事项项；长长距离离顶管管的措措施；；测量量与纠纠偏（（测量量方法法、管管道校校正的的方法法）；；管道道的接接口如何连连接？？盾构法法的工工作原原理盾构法法是使使用所所谓的的“盾盾构””机械械，在在软岩岩和土土体中中推进进，一一边防防止土土砂的的崩坍坍，一一边在在其内内部进进行开开挖、、同时时完成成隧道道永久久衬砌砌铺设设的一一种施施工工工法。。盾构