水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件

水污染控制工程第六章排水管渠施工水污染控制工程第六章排水管渠施工1第一节排水管渠的施工方法第一节排水管渠的施工方法2排水管渠的断面一般为圆形，大型管渠也有采用矩形或其他形状的。施工方法方法的选择与管型、管径以及费用有关。顶管施工大口径圆管盾构施工特大型圆形管道开槽施工非圆形大型管道，圆形管道，小口径管道排水管渠的断面一般为圆形，大型管渠也有采用矩3第二节开槽施工第二节开槽施工4工序测量放线开挖管槽及支护管槽排水管道基础制作管道铺设管道接口闭水试验管槽覆土工序测量放线开挖管槽及支护管槽排水管道基础制作管道铺设5一、测量放线设置水准点测定检查井中心位置及设置辅助桩划定管槽边线或工作坑开挖线一、测量放线设置水准点测定检查井中心位置及设置辅助桩划定管槽6二、开挖管槽及支护首先确定管槽断面形式及槽壁是否需要支撑。(一)管槽断面形式正确选择断面，对减少挖土量、简化施工工序、便于施工和保证安全生产，有着十分重要的意义。断面形式直槽(直壁式矩形槽)梯形槽复合式二、开挖管槽及支护首先确定管槽断面形式及槽壁是否需要支撑。(7台阶式斜坡式复合式台阶式斜坡式复合式8影响槽型选择的因素土质地下水情况施工场地大小管槽深度挖土方法工期长短影响槽型选择的因素土质地下水情况施工场地大小管槽深度挖土方法9(二)管槽支撑直槽土壁常用木板或钢板组成的挡土结构支撑。当槽底低于地下水位时，直槽必须加撑。支撑形式横撑竖撑钢板桩疏撑密撑(二)管槽支撑直槽土壁常用木板或钢板组成的10a.横撑(采用疏撑)b.竖撑(采用疏撑)c.密撑(钢板桩)a.横撑(采用疏撑)b.竖撑(采用疏撑)c.密撑(钢板桩)11(三)管槽开挖分类开挖方法决定因素人工开挖机械开挖土质现场条件技术条件(劳动力和机械设备)工期要求(三)管槽开挖分类开挖方法决定因素人工开挖机械开挖土质现场12三、管槽排水管槽出现积水时可用明沟排水，明沟底坡(0.01～0.05)，倾向集水坑。集水坑间距40～180m，视水量而定。排水沟的挖掘常随管槽挖土同时进行。当明沟排水不能保证槽底无水时，一般采用井点排水法。三、管槽排水管槽出现积水时可用明沟排水，明沟底坡13四、管道基础制作管道基础分三部分地基基础管座槽底原土，不能回填把管道的荷载传递给地基分类土基砂基煤屑基础混凝土基础钢筋混凝土基础固定管身和分布管道荷载于基础四、管道基础制作管道基础分三部分地基基础管座槽底原土，不能回14沟道基础图沟道基础图15五、管道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。排管是指校正管节的位置，使它的中心线和管槽中心线(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(标示在施工图纸上)上(这叫高程控制)。对中、高程控制借助于龙门架和对高尺。五、管道铺设管道铺设是把预制管节按设计的位置排16水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件17六、管道接口管道接口概念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。分类柔性接口刚性接口形式承插式企口式“F”形钢承口式六、管道接口管道接口概念用接口材料封填管节间空隙18七、闭水试验检查管道接口的渗漏情况，通常采用闭水试验。进行闭水试验前，沟道内应先灌水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。七、闭水试验检查管道接口的渗漏情况，通常采用19水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件20八、管槽覆土经闭水检验，施工质量符合要求，并经主管单位同意后，管槽应立即覆土。覆土前必须清理槽内杂物，并会同有关单位检视有关管线。若管槽采用横撑，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。若管槽采用钢板桩支护的，应在填土完成后方可拔桩。八、管槽覆土经闭水检验，施工质量符合要求，并经21水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件22开槽施工中的地上建筑物保护（一）开槽施工中影响附近建筑物变形的主要因素分析1．降水造成的影响工程降水是软弱和流沙地质条件下常用的一种辅助工程措施。在无承压水等特殊环境下，提水过程中，随着降水曲线范围内土层中水位的降低，会导致土层下沉，从而造成附近建筑物的变形。开槽施工中的地上建筑物保护（一）开槽施工中影响附近建筑物变232．土体流失造成的影响开槽施工过程中，如果沟槽两侧有地表水进入或所采取的井点降水效果不好，会把沟槽两侧的土体带入沟槽。土体的移动将引起板桩支撑系统失稳或形成局部坍塌，从而影响邻近建筑物的稳定。2．土体流失造成的影响243．板桩支撑失稳造成的影响在板桩支撑系统中，沟槽底面以下土层的粘聚力和内摩擦角值较小、土层的回弹模量（E）较低、板桩进入土层深度不够、板桩支撑刚度不足、横向支撑间距过大等原因，均可引起地表水或地下水带土流入沟槽，使板桩背后土体的变形过大，从而直接造成附近建筑物的沉降变形。3．板桩支撑失稳造成的影响254．板桩拔除时的影响在工程实践中，板桩一般采用槽钢，当沟槽施工完毕拔除板桩时，势必会带出部分土体（例如按l28a长10米估算，每块板桩带出的土体约为0.19立方米），引起土层的沉降变形，从而对建筑物的稳定造成影响。4．板桩拔除时的影响26（二）保护措施综合比较分析从上面的理论分析可知，沟槽施工中降水和土体流失是造成附近建筑物沉降变形的主要原因。因此，施工中所采取防护措施的关键是达到挡土止水的目的。根据以往工程的经验以及相关参考资料，管道沟槽开槽施工防护措施中，可达到挡土止水目的的措施，一般有板桩（槽钢板桩、钢筋混凝土板桩）防护、灌注桩防护、深层搅拌水泥土桩墙防护、压力注浆防护等。（二）保护措施综合比较分析从上面的理论分析可知，沟槽施工中27措施名称优点缺点适用条件板桩（槽钢板桩、钢筋混凝土板桩）防护1、止水挡土；2、可回收利用，比较经济；3、开阔场地施工方便，易于施工；4、槽钢板桩可以回收利用。1、难以闭合，易形成渗水和土体移动通道；2、槽钢板桩会带出土体，需采取措施；3、打桩机架高13米，易受施工场地限制；4、钢板桩刚度较其它桩的刚度小；5、施工噪音大。1、适用于保护距离开挖沟槽6米以外的建筑物和保护要求不高的低层建筑物；2、适用于软土、淤泥质土及地下水丰富地区。措施名称优点缺点适用条件板桩（槽钢板桩、钢筋混凝土板桩）防护28措施名称优点缺点适用条件灌注桩防护1、止水挡土；2、具有较好的抗折性能；3、施工设备简易，施工灵活；4、可兼作沟槽护壁；5、与注浆防护结合使用有类似连续墙的功能。1、工程费用较高；2、施工时，成孔、垂直度、两桩连接的质量要求难以控制。1、适用于多层建筑物和有一定保护要求的建筑物；2、对粘性土、砂类土、黄土和淤泥土必须与高压喷射水泥注浆桩合并使用；3、不适合于地下水流速过大地区。措施名称优点缺点适用条件灌注桩防护1、止水挡土；1、工程29措施名称优点缺点适用条件深层搅拌水泥土桩墙防护1、两桩之间可以相互咬合，止水挡土性能最好；2、可兼作沟槽护壁；3、工程费用低1、达到较好的防护效果，厚度在3米左右；2、不设钢筋时抗折性能较差；3、作为止水挡土构筑物时需要较大直径。1、适用于要求较高的多层建筑物或其他建筑物的保护；2、按有关规定仅用水泥土桩墙作防护，其深度不得超过坑深6米。措施名称优点缺点适用条件深层搅拌水泥土桩墙防护1、两桩之间30措施名称优点缺点适用条件压力注浆防护1、可以固结土体封闭涌流通道，止水挡土性能较好；2、一般与其他工程措施结合使用，效果较好。1、措施费用较高；2、对施工机械有特殊要求。大多用于有特殊要求的建筑物的保护。措施名称优点缺点适用条件压力注浆防护1、可以固结土体封闭涌31第三节顶管施工第三节顶管施工32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。一、机头概念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，顶管时把管节导入设计位置，也就是起埋设管节的作用功能校正挖土方向,挖土,防止管节前土壤坍塌挖土方法手工挤压水冲抽吸为减少对交通的干扰和避免大开挖，大口径管节在埋33二、工作坑和接受井工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向较长，深度较深，坑壁支撑，一般采用钢板桩；若竣工后坑位无需覆土，可采用钢筋混凝土沉箱，箱壁应预留位置正确、大小合适的管孔，竣工后沉井可改建成检查井。坑的前后壁在沟道顶进时受力巨大，均应加固。坑的后壁为千斤顶后座，承受全部推力的反作用力，应进行土力学核算。二、工作坑和接受井工作坑平面呈矩形，一般沿管道34水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件35三、管节顶进与接口(一)挖土挖掘方法人工挖土水力冲土挤压切土机械切土(二)管节顶进方向控制在顶管过程中，必须经常观测顶进的管节位置是否符合设计。三、管节顶进与接口(一)挖土挖掘方法人工挖土水力冲土挤压36水污染控制工程-第六章-排水管渠施工课件37(三)管节接口顶管用的钢筋混凝土管节的管口形式是凸口式，其接口的处理分两个阶段进行。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；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，两者用螺栓即可把内圈胀大，撑紧两节管子的接口。管节全部顶进后，拆除内胀圈，再在接口处填水泥砂浆并与管内壁抹平，接口就完成。(三)管节接口顶管用的钢筋混凝土管节的管口38顶管时接口管理顶管时接口管理39非开挖技术简介城市建设中，地下的通讯、电力、燃气、交通信号、石油等管线的铺设，通常采用传统的人工和机械开挖技术，这种传统的方法适用于不发展的区域，其技术含量低，在市区施工中对地面上的物景产生损坏，对地下的管网产生威胁，且近50年来开挖技术没有多大改进。非开挖技术简介城市建设中，地下的通讯、电力、燃气、交通信号401900年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突破。非开挖技术经历60年的发展，先后只发明了螺旋钻进法和冲击矛法技术。1970年美国加洲人率先使用“水平导向钻进法”穿过河流铺设第一条采用此技术的管道，成为创立“水平导向钻进法”的第一人。由于他经常到全美各地推广此技术。因此，“水平导向钻进法”成为非开挖施工所普遍采用的施工工艺。随着非开挖技术的不断成熟，人们又针对不同的管网情况，1980年发明了“胀管法”（爆管法），此技术逐步推行开来，特别是自来水行业运用较多。1900年美国人采用顶管法成功地实现了非开挖铺设管线的技术突41非开挖技术，英文叫“TrenchlessTechnologies”(无开挖技术)，非开挖技术就是指利用各种岩土钻掘设备和技术手段，在地表不开挖沟槽的条件下，控测、检验、铺设、更换或修复地下公用设施而能做到最小限度地扰民碍市。非开挖技术，英文叫“TrenchlessTechnolog42非开挖技术的作用及其技术应用传统的地下管线施工是“挖槽埋管法”。这种被人们戏称为“开膛破肚”的施工方法的主要缺点是对地上交通影响较大，使本来已经十分拥挤的城市交通雪上加霜，同时给市民的工作和生活带来诸多不便。另外，开挖施工使道路的质量变差，寿命变短，污染环境。而且地下管线被挖断的事故时有发生，造成不应有的经济损失。非开挖技术的作用及其技术应用传统的地下管线施工是“挖槽埋管43非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性，已被人们逐步接受，特别是在大中城市，商业繁华地区普遍采用此项技术，我国香港特别行政区已运用很久。具体地说，非开挖技术有如下优点：（一）对交通干扰最小；（二）对周围物景的损坏减少对周围的商业环境影响少；（三）全年可施工，施工安全、效率高；（四）社会效率高，且综合成本低，工时少。非开挖铺设更换管道技术以其独特的优越性，已被人们逐步接受，特44人们通常采用的开沟更换管道的成本含开凿路面、挖沟、运土费和倒土、回填运输、压实、重填水泥和沥青、交通管制等高费用成本。尤其对商业和交通影响较大。例如，美国有个中国人开的商店，门前进行市政开挖铺管施工，由于开挖的回填土堆积门前，影响了商店的生意营业额每况愈下，无法继续，使之很快倒闭。人们通常采用的开沟更换管道的成本含开凿路面、挖沟、运土费和倒45目前，世界各国主要城市均不再使用传统开挖铺管和换管施工技术，取而代之的是非开挖技术，特别是美国、英国等发达国家均不允许开挖城市路面，完全采取非开挖铺换管道。非开挖行业为高新技术行业，通常所采用的几项非开挖新技术有：水平定向钻进法（H.D.D）、爆（裂）管法（PipeBursting）、微型隧道法（Microtunneling）、顶管法（PipeJacking）、螺旋钻进法（AugerBoring）。国外运用上述非开挖技术进行城市铺设或更换管道，使用者要向施工工艺发明者（组织）支付一定的专利技术使用费。同时，对使用者在使用过程中诸如泥浆回收等都有严格的规定。目前，世界各国主要城市均不再使用传统开挖铺管和换管施工技术，46水平定向钻进法，施工长度为15-1800米，管径25-1200毫米。主要应用于市政工程、管道设施、下水管道、压力管道等的施工。水平定向钻进法，施工长度为15-1800米，管径25-12047爆（裂）管法，又称胀管法。主要应用于压力管道的更换和下水道的更换。施工长度在100-900米，管道直径70-1060毫米，爆管法施工工艺过程又分“固定裂管工艺”和“气动工法”通常采用此工艺在距离地面1米-2米处，管径在200-350毫米，要比开挖节约成本10%-50%；在距离地面6米以下，管径800毫米，要节约工程成本20%-25%。此工艺在西方国家普通采用。爆（裂）管法，又称胀管法。主要应用于压力管道的更换和下水道的48微型隧道法，主要应用于下水道的安装，施工长度为25-225米，管径为250-3050毫米。顶管法主要应用于大型下水道和压力管道的安装，施工长度可达490米，管径在1060-3050毫米之间。螺旋钻进法主要应用于短距离的管道施工，施工长度在12-150米，管径为200-1500毫米。微型隧道法，主要应用于下水道的安装，施工长度为25-225米49非开挖技术的效益分析非开挖技术的应用，其最大的效益是社会效益。非开挖技术适合于穿越街道、公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、古迹保护区、绿化带等无法或不宜进行开挖作业的地区。在这些地区可广泛应用于通信、石油天然气、排水、煤气、热力、自来水、电力、有线电视等地下管线敷设工程施工。还可用于环境治理，水平降水、隧道管棚支护等工程。非开挖技术的效益分析非开挖技术的应用，其最大的效益是社会效50非开挖技术与传统的开挖施工技术相比成本是比较低的。（一）直接成本。直接成本是指与管线施工直接有关的费用，主要有：规划、设计和监理费用；施工费用（支付给承包商和供应商的费用）；现有管线的改线费用；交通路线的改线费用；地面的复原费用。（二）间接成本。间接成本主要是指由于工程施工影响地面的商业活动和损坏财产而给予的经济补偿，包括：路面损坏补偿、地下管线损坏补偿、影响商业活动补偿；对人员伤亡的补偿。非开挖技术与传统的开挖施工技术相比成本是比较低的。51（三）社会成本。社会成本是指由于工程施工而对地面的交通、环境、生活和商业活动的干扰和破坏，包括：对市民生活的干扰；对交通的干扰（交通堵塞、道路改线、交通事故）；对商业和工业活动的干扰；增加事故的发生率；环境的污染（破坏绿化、地下水、噪音、废气、振动、粉尘和污泥等）。有研究表明，总的社会成本与直接成本约在同一个数量级，有时甚至更高，因此，在选择施工方法时，除了考虑技术因素（深度、地层和设备的能力等）外，还必须考虑上述各种成本因素。然而，在许多情况下难以对间接成本和社会成本作出定量的分析和计算，而只能作一大致的估算。（三）社会成本。社会成本是指由于工程施工而对地面的交通、环境52（四）非开挖法与开挖法直接成本比较。在进行施工成本比较时，一般以道路开挖施工法的施工成本为基准为100，而非开挖法为34。当考虑间接成本和社会成本时，在特殊条件下非开挖施工的成本要比开挖施工的成本更低。（四）非开挖法与开挖法直接成本比较。在进行施工成本比较时，53当存在下列条件之一，建议采用非开挖施工方法：（1）管线埋深大于3米；（2）在繁忙的道路下；