市政公用工程——2013年1127

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1、市政公用工程 主讲人：张永丽教授 四川大学 第2章 市政公用工程技术 污水处理厂沉淀池 地下排水管道施工 顶管施工 生态园林示范工程 准好氧填埋场 2.2城市地下管道修复技术与工程实例 2.2.1管道修复技术发展 修复原因 管道老化，不能满足实际需要 管道腐蚀，结构损坏或老化 开槽敷设新管道影响交通且投资高 发展历程 管道修复技术是非开挖技术的组成部分，在20世纪70年代末,发 达国家已开始研究开发，目前已经发展为专门的行业；我国近年来城市 地下管道不开槽修复技术发展十分迅速。 2.2城市地下管道修复技术与工程实例 管道修复技术发展现状 施工方法给水管污水管煤气管使用口径（mm ） 最大施工长

2、度（m ） 传统的内衬法 连续管法（长管） 非连续管法（短管） 100-2500 100-1200 300 200 改进的内衬法： 拉拔法 冷轧法 变形法 75-600 75-600 100-1200 800 1000 500 软衬法： 翻转法 绞拉法 50-2700 70-2700 900 150 缠绕法150-2500300 喷涂法： 水泥灰浆 环氧树脂 聚合物 75-4500 75-300 250-600 150 150 100 浇筑法900-1500 管片法900 化学稳定法100-600150 局部修复法： 补丁法 注浆堵漏法 机器人法 100-2800 900 200-900 非开

3、挖管线修复的优点 对环境、交通、商业区、拥挤的生活区干扰小 利用原有管线的轨迹，无需控制施工方向 可加大原有管道的过流能力 施工效率高，安全性好 不需排屑，减少了对路面的损坏 非开挖管线修复的基本流程 尽管各种非开挖修复方法的工艺有所差异，但总体流程基本如下 ： 2.2.2静压裂管法工艺 静压裂管法是管道原位全断面修复技术中的一项新工艺 。 基本方式：以待更新的旧管道为导向，在将其破碎的同 时，将新管节拉入或顶入旧管道内，实施管道更新。 优 点 管道适用范围广 在一定范围内能扩大管 径，增加流量 对周边社会环境影响小 （工作井施工范围除外 ） 缺 点 单次更换长度短（100m ） 旧管道中的弯

4、头处理较为 困难。 2.2.2静压裂管法工艺 2.2.3实例工程简介 某燃气集团公司在静安里中压线天然气管网改造工程中使用裂管施工工艺，取 得了成功的施工实践。 工程起点为既有DN200中压A天然气闸井，终点为静安里中低压调压站，沿途没 有用户支线。待修复管道为DN200的无缝钢管，新管材为SDR11的直径200PE管， 管段长477m；采用800G型裂管设备，共设工作井8座，工期26天。 工程概况 施工现场调查 (1)工程地质情况调查 施工前，委托专业单位对工程范围的岩土工程地质情况进行勘探，确定各岩土层厚 度、取样深度、含水量、颗粒度、承载力标准值等数据，给出穿越地形和地质钻探剖 面图。

5、(2)管道情况调查 考虑到在破碎旧管道的同时适当扩径，挤压和振动会引发相邻管线的损坏，以及分 支管的连接点处需进行开挖施工等情况，在施工前对施工现场沿线进行勘察、物探。 调查主要内容：待修复管道的埋深、拐点、三通、阀门、凝水缸及其他管道附件的位 置；附近埋地管道的位置、材质、规格、输送介质；其他地上（下）主要构筑物等。 2.2.3实例工程简介施工组织与设计 对存在三通、阀门等附件的管线连接处必须暴露开挖； 管道走向变化处（10）必须暴露开挖； 根据设备能力及施工条件确定一次施工长度； 工作井的位置不应影响交通。 考虑因素 工作井设置 共设置9个工作井：6、7、8号为设备井；1、3、4、5为进管

6、井；1-1、2为复合井，划 分为8个施工段。 工作井断面确定 L=H（4RH）0.5DN 式中 L工作井长度（m） H敷设（管中距地面）深度（m） R聚乙烯管许用弯曲半径（m）R25DN DN公程直径（m） 2.2.3实例工程简介施工组织与设计 静安里中压线天然气管网改造工程施工示意图 2.2.3实例工程简介施工组织与设计 u管道内部污垢较多时，需先进行清洗。沉积物较疏松时选用机械清洗，沉积物较 多且结垢坚硬时选用高压水清洗，沉积物为粘稠油状物时选用化学清洗剂清洗。 u该工程管道沉积物较少，只局部采用高压水进行清洗。 旧管道清洗 裂管设备安装 800G型裂管设备吊放在设备井内，以旧管道中心和所

7、在井壁面为基准，安放平整，液 压动力设备放置在设备井外，设备支撑稳固。 设置切割刀具角度 割刀角度设置以不破坏管道与管道上的回填 土之间的平衡力为原则，角度已设置在“5 点”或“7点”位置。 割刀轮位置 2.2.4施工注意事项 裂管设备操作要点 2.2.4施工注意事项 回拉管注意事项与解决措施 可先将裂管头取下，只用割刀将旧管道从头 到尾割裂，在工作井和进管工作井内围绕旧 管的管头各垒土坝，坝的上沿高过旧管道的 管顶高度，向旧管道内注水至旧管道管顶淹 没为止。 蓄水后保持一天； 最后将旧管道内的蓄水抽走，再继续回拉管 。 在被卡住的地点开挖，将重压物移除 ，再继续回拉管。 2.2.5工程结果与

8、建议 采用原位裂管法将DN200的无缝钢管置换为DN200的聚乙烯新管道， 全长477m在28d预定工期内施工完毕。 除工作井占用道路设置围挡外，其余部位保持路面交通，影响较小。 工程结果 改进建议 国内设备配套性差，政府应引导企业消化引进技术设备； 国内尚无管道修复前后检测评价技术和评价标准，应着手编制； 国内尚无行业标准，地方可先行编制地方标准。 2.8玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术 特点：重量轻、承压能力好 、输送液体阻力小、能保证 供水水质、抗化学和电腐蚀 等 优点：安装方便、使用寿命 长、综合费用适中、操作简 单、维护成本低，施工顶进 摩擦阻力小等 ？问题？：顶进控制和过程纠

9、偏技术还有待探讨研究 玻璃钢管道断面结构示意图 玻璃钢夹砂管简介 性质：玻璃纤维增强塑料夹砂 管是一种新型柔性非金属（树 脂、纤维、砂等）复合材料管 2.8玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术 中继站法 中继间的作用就是传递顶力。实际中 ，不管什么样的管材都有一个承受顶力 的极限。超过管材所承受的顶力，管材 就损坏了。为了避免管材顶坏，用中继 间一段一段的推进，从而达到长距离顶 管的目的。 将需顶进的管线全长分成若干段，在 相邻两段之间设置一个与所顶进管相同 管径的工作管，其中布置顶进设备，此 工作管节称中继间。中继间以前的管段 用中继间的顶进设备顶进。 中继站工作原理 为了保证长距离顶管工作

10、的顺利进行，需采用一些辅助方法进行施工。 2.8玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术 泥浆套法 在顶管过程中，以高压泵向管外 壁与土层之间注入触变泥浆，以减 小阻力的措施。 触变泥浆是用粘性土、水、化学 处理剂等按一定配合比搅拌而成， 当静置时它处于“凝胶”状态。泥 浆套法具有施工偏差小,且易纠正, 附近地表几乎无沉陷的特点。 大直径管道人工控制注浆法 2.8.2实例工程简介 该工程是G市污水处理厂外收集污水系统的关键工程， 全长约5km，沿线为城市道路、农田、万亩果树保护区、河涌， 管道采用DN2200玻璃夹砂管（水力条件相当于DN2600钢筋混凝土管）、 DN2500玻璃夹砂管（水力条件相

11、当于DN3000钢筋混凝士管）顶管施工， 现况地面标高6.5-5.6m，设计路面标高约8.0m。 工程简介南洲路污水主干管道工程 工程勘察报告 工程区域地质情况从上到下分别为：人工填土、淤泥、淤泥质粉细砂、粉 质黏土、细砂、黏土、基岩。淤泥、淤泥质粉细砂层含水量高、孔隙比大、 承载力低、厚度大，属典型的软弱土层，其中淤泥质粉细砂属轻微中等液 化。设计管道主要从淤泥质粉细砂、粉质黏土层中穿越。 施工场区低平、开阔，属珠江三角洲冲积平原，是地下水和地表水的排泄 区，地下水丰富。此外，人工填土层还含有限的上层滞水。 2.8.3施工方案优化 根据各项基础资料的分析，结合道路和污水管线沿途情况 ，经过技

12、术经济比较论证：工程全线采用玻璃夹纱管，机械 顶管施工方案。其理由见P90。 2.8.3施工方案优化 l根据设计，管道平面位置200250m设一座顶进工作井或接受工作井。顶管机在 工作井内向两侧接收井顶管，并采用多台顶管机同时作业。 l采用泥水平衡顶管机有利于快速穿越淤泥质、淤泥粉质细砂层，同时可满足长距 离顶管要求。取最大顶力的75(9000KN)为设计顶力。 l目前玻璃纤维夹砂管行业标准中, 无顶管品种, 且在环初始挠度的径向变形率数 据中, 仅规定了10kPa以下管刚度等级，为满足远期规划南洲路车辆、填土等荷载 作用下的变形要求,要求管道刚度等级不得小于15000 Nm2 。 l顶管最大

13、顶力计算： 顶管阻力包括顶管迎面阻力和管道摩阻力，根据GB50268中第6.3.4公式计算 顶进阻力，kN 玻璃钢管外径，m L 管道设计顶进长度，m 平均摩阻力，kN 管道迎面阻力，kN 根据经验，顶进距离为250m时，最大顶力为8700kN 9000kN，满足要求。 2.8玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术 连续检测20天。内容 包括：顶力、轴向应 变、环向应变、纠偏 、回弹，土压力、水 压力等。结果见P91 2.8.4施工关键技术 1）始发工作井须满足顶管过 程中工作井结构的稳定、安 全，且截面设计须满足顶管 千斤顶、后靠背尺寸要求。 2）接收工作井的规格须满足 顶管机尺寸。 3）施工

14、流程为：做垫层-支 模-绑扎钢筋-现浇沉井下半 部-下沉-接沉井上半部-下沉 到位-水下混凝土封底-浇底 板。 1）井口51Om范围局 部软弱土体用水泥搅 拌桩进行加固。 2）在顶管过程中工作 井口与管道间设置有 橡胶止水带，避免井 内积水。 试验段施工 沉井施工 进、出井施工 2.8.5工程结果 大管径玻璃夹砂管顶管施工创造了一次顶进最长（236m）、顶进速度最快 （69md）顶管工程最长（约5km）的当时的国内记录，为玻璃夹砂管的顶管施工提 供的宝贵经验。工程竣工后管线运行良好，并获得广州市年度优秀勘察设计一等奖和 优质工程奖励。 2.9大直径钢管输水管道顶进施工技术 2.9.1钢管顶管施

15、工技术发展 随着城市建设的进一步发展，顶管法施工在市政工程中的应用越来越多，目 前在修建地下水道和管道穿越铁路、公路、河流等地下工程时广泛采用，由于 综合成本低、施工周期短、环境影响小、对地面构筑物影响很小及不影响交通 等优势，近年来，已成为来发展非常快速的市政工程施工方法。 技术难题：管道外防腐问题和大口径管道刚度问题 顶管施工发展： 手掘式顶管 机械顶管（ 刀盘土压平 衡顶管机） 适用管材更广： 钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢管等 尽管顶管技术显示出很多优势，但在施工过程中也存在以下问题： 顶管技术在我国的存在的主要问题：机械设备技术比较落后 ，地区 差异明显，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不

16、足，尚待进一步宣传推 广。就目前而言，对顶管机械设备我国主要依赖于进口，虽然国内也有 生产企业，但技术仍落后于国际先进水平，掘进机型号种类不足，难以 以适应工程需要，我国尚无适于中强度岩层以上的岩盘掘进机，适应土 质范围不宽，且耐用性、机械化 、自动化水平不够。 从地域上说，顶管技术的发展与我国地域经济水平相适应，我国东部 的顶管技术发展水平远远高于中西部地区，仅广东、上海、浙江、江苏 和山东五省市就占到了非开挖铺管工作量的 75%。欠发达地区与发达地 区差距非常显著。顶管施工技术在城市之间的发展不平衡，在上 海，北 京、广州等大城市技术水平比较高，应用比较普遍，但在中小城市应用 较少，在中西部地区的城市应用更少。 顶管技术存在问题 2.9大直径钢管输水管道顶进施工技术 2.9.2实例工程简介