《给水排水工程施工(不开槽施工).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《给水排水工程施工(不开槽施工).（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 8.9 管道的不开槽施工,一、概述,二、掘进顶管,三、盾构法,四、其他暗挖法,本章内容,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、检测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沟。 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,一、概述,一、概述,不开槽施工一般在下列情况时采用： (1)管道穿越铁路、公路、河流或建筑物时； (2)街道狭窄，两侧建筑物多时； (3)在交通量大的市区街道施工，管道既不能改线又不能断绝交通
2、时； (4)现场条件复杂，与地面工程交叉作业，相互干扰，易发生危险时； (5)管道覆土较深，开槽土方量大，并需要支撑时。,一、概述,不开槽施工具有如下特点： (1)施工面占地面积少，施工面移人地下，不影响交通、污染环境； (2)穿越铁路、公路、河流、建筑物等障碍物时可减少拆迁，节省资金与时间，降低工程造价； (3)施工中不破坏现有的管线及构筑物，不影响其正常使用； (4)大量减少土方的挖填量，利用管底下边的天然土作地基，可节省管道的全部混凝土基础； (5)不开槽施工较开槽施工降低40左右的工程造价。,一、概述,不开槽施工存在以下问题： (1)土质不良或管顶超挖过多时，竣工后地面下沉，路表裂缝，
3、需要采用灌浆处理； (2)必须要有详细的工程地质和水文地质勘探资料，否则将出现不易克服的困难； (3)遇到复杂的地质情况时，如松散的砂砾层、地下水位以下的粉土，施工困难、工程造价增高。,影响不开槽施工的因素包括：地质、管道埋深、管道种类、管材及接口、管径大小、管节长、施工环境、工期等，其中主要因素是地质和管节长。,二、顶管法,（一）基本程序 （二）顶管施工工艺的选择 （三）顶力计算 （四）工作坑 （五）设备安装 （六）顶管施工的接口形式 （七）顶进 （八）测量与纠偏 （九）顶管施工的质量标准,1）在敷设管道前，管线的一端事先建造一个工作坑，在坑内的顶进轴线后布置后背墙、千斤顶、导轨等设施。,（
4、一）基本操作程序,2）将敷设的首节管道放在千斤顶前面的导轨上，管道的最前端安装工具管，进行管道高程和中心位置的调整。,3）以工具管开路，进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外。,4）完成开挖过程后，开启千斤顶，被顶进管道缓慢前进，到达一定位置后停止，再重复上述过程。,施工现场平面布置图；顶进方法的选用和顶管段单元长度的确定；工作坑位置的选择及其结构类型的设计；顶管机头选用及各类设备的规格、型号及数量；预力计算和后背设计；洞口的封门设计；测量、纠偏的方法；垂直运输和水平运输布置；下管、挖土、运土或泥水排除的方法；减阻措施；控制地面隆起、沉降措施；地下水排除方法；注浆加固措施；安全技术措施等。,（一）
5、基本操作程序,顶管的施工组织应包括以下主要内容：,按照管前掘进方式不同，顶管施工分为普通掘进式（人工掘进）、挤压式、机械式、半机械式、水力掘进式等。,（二）顶管施工工艺的选择,按照前方防塌方式不同，分为机械平衡、土压平衡、水压平衡、气压平衡等。,任何一种顶管施工方法，都有其局限性。因此，对具体土层等条件，必须选择与之相适应的顶管施工工艺。 通常，根据顶进管道的口径大小，将其分为小口径（D800mm）、中口径（800mmD1800mm）、大口径（D1800mm）； 从经济角度看，顶管的管径上限是4000mm。,（二）顶管施工工艺的选择,顶管的总顶力分两部分：正面阻力和四周的摩擦阻力,（三）顶力计
6、算,顶力计算的通用公式,式中 P计算的总顶力，KN； 管道所处土层的重力密度，KN/m3； D1管道直径，m； H管道顶部以上覆盖土层的厚度，m； 管道所处土层的内摩擦角；w管道单位长度的自重，KN/m； L管道的计算顶进长度，m； f顶进时，管道表面与周围土层之间的摩擦系数，取值可按表4-2选用； PF顶进时，工具管的迎面阻力（KN），其取值，宜按不同顶进方法由表4-3所列公式计算。,（三）顶力计算,顶管的顶力应大于工具管的迎面阻力、管道周围土压力对管道产生的阻力以及管道自重与周围土层产生阻力之和。,式中 P计算的总顶力，KN； P1顶进时，管道单位长度上周围土压力对管道产生的阻力，KN；
7、P2顶进时，管道单位长度的自重与其周围土层之间产生的阻力，KN； PF顶进时，工具管的迎面阻力（KN），其取值，宜按不同顶进方法由表4-3所列公式计算。,（三）顶力计算,顶力估算,经验公式一 P=2D0Lf 式中，P顶力，KN；D0管子外径，m；L管子顶进长度，m；f摩擦系数,黏土、天然含水量的砂土、人工挖土形成打拱顶管时，P=(1.53.0)W，其中，W为待顶管段的全部重量，KN。,经验公式二,含水量低的砂质土、沙砾、回填土、人工挖土不形成土拱顶管时，P=3.0W，其中，W为待顶管段的全部重量，KN。,（三）顶力计算,主要包括土层的稳定性及覆盖厚度，地下水的影响，管道的材料、管道的重量，顶进
8、的方法和操作的熟练程度，顶力计算方法和选用，计算顶进长度，减阻措施以及经验等等,顶力影响因素,上述因素中，土层的稳定性、覆盖土层的厚度和顶力计算方法的选用尤为突出，而且彼此具有密切的关系。,工作坑也称为竖井，是顶管施工起始点、终结点、转向点的临时措施，是掘进顶管的工作场所。,（四）工作坑,工作坑中有：顶进系统、导轨、后背及后座墙、密封门、排水坑等设备。,工作坑的布置：（其位置确定） (1)根据管线设计，排水管线可选在检查井下面； (2)单向顶进时，应选在管道下游端，以利排水； (3)考虑地形和土质情况，有无可利用的原土后背； (4)工作坑与被穿越的建筑物要有一安全距离； (5)距水、电源较近的
9、地方。,（四）工作坑,工作坑的种类及尺寸 根据工作坑顶进方向，可分为单向坑、双向坑、交汇坑和多向坑等形式，如图42所示。,工作坑尺寸是指工作坑底的平面尺寸。 工作坑的尺寸与管径大小、管节长度、覆盖深度、顶进形式、施工方法有关，并受土的性质、地下水等条件影响，还要考虑各种设备布置位置、操作空间、工期长短、垂直运输条件等多种因素。,（四）工作坑,工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。,开槽式工作坑 这种工作坑的纵断面形状有直槽式、梯形槽式。 工作坑支撑采用板桩撑。工作坑支撑时首先应考虑撑木以下到工作坑的空间，此段最小高度应为3.0m，以利操作。撑木要尽量选用松杉木，支撑节点的地方应加固以防
10、错动，发生危险。 支撑式工作坑适用于任何土质，与地下水位无关，且不受施工环境限制，但深度太深操作不便，一般挖掘深度以不大于7m为宜。,（四）工作坑,工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。,沉井式工作坑 在地下水位以下修建工作坑，可采用沉井法施工。 过程：沉井法即在钢筋混凝土井筒内挖土，井筒随井筒内挖土，靠自重或加重使其下沉，直至沉至要求的深度，最后用钢筋混凝土封底。 沉井式工作坑采用平面形状有单孔圆形沉井和单孔矩形沉井。,（四）工作坑,工作坑的施工方法有开槽式、沉井式及连续墙式等。,连续墙式工作坑 连续墙式工作坑采取先深孔成槽，用泥浆护壁，然后放入钢筋网，浇筑混凝土时将泥浆挤出形成连续
11、墙段，再在井内挖土封底而形成工作坑。 与同样条件下施工的沉井式工作坑相比，可节约一半的造价及全部的支模材料，工期缩短。,（四）工作坑,工作坑的附属设施,工作坑的附属设施主要有工作台、工作顶进口装置等。,(1)工作台位于工作坑顶部地面上，由U形钢支架而成，上面铺设方木和木板。在承重平台的中部有下管孔遭，盖有活动盖板。下管后，盖好盖板。管节堆放平台上，卷扬机将管提起，然后推开盖板再向下吊放。 (2)工作棚 工作棚位于工作坑上面，目的是防风雨、雪以利操作。工作棚的覆盖面积要大于工作坑平面尺寸。工作棚多采用支拆方便、重复使用的装配式工作棚。,(3)工作坑内还要解决坑内排水、照明、工作坑上下扶梯等问题。
12、,顶进设备主要包括： 千斤顶、高压油泵、顶铁、下管及运出设备等。,（五）设备安装,1、导轨 导轨的作用是引导管子按设计的中心线和坡度顶进，保证管子在顶人土之前位置正确。 导轨要求:应选用钢质材料制作，两导轨应顺直、平行、等高，其纵坡应与管道设计坡度一致，安装后的导轨应牢固，不得在使用中产生位移，并应经常检查校核。,类型：导轨有木导轨和钢导轨。常用的是钢导轨，钢导轨又分轻轨和重轨，管径大的采用重轨。,1、导轨,（五）设备安装,一般的导轨都采取固定安装，但有一种滚轮式的导轨(如图48所示)，具有两导轨间距调节，以减少导轨对管子摩擦。这种滚轮式导轨用于钢筋混凝土管顶管和外设防腐层的钢管顶管。,（五）
13、设备安装,1、导轨,导轨基础,(1)枕木基础工作坑底土质好、坚硬、无地下水，可采用埋设枕木作为导轨基础，如图49所示。枕木一般采用15cm15cm方木，方木长度24m，间距一般4080cm一根。,(2)卵石木枕基础 适用于虽有地下水但渗透量不大，而地基土为细粒的粉砂土，为了防止安装导轨时扰动基土，可铺一层l0cm厚的卵石或级配砂石，以增加其承载能力，并能保持排水通畅。在枕木间填粗砂找平。这种基础形式简单实用，较混凝土基础造价低，一般情况下可代替混凝土基础。,(3)混凝土木枕基础 适用于地下水位高，地基承载力又差的地方，在工作坑浇筑20cm厚的C10混凝土，同时预埋方木作轨枕。这种基础能承受较大
14、的荷载，工作面干燥无泥泞，但造价较高。,2、千斤顶与油泵,（五）设备安装,千斤顶是掘进顶管的主要设备，目前多采用液压千斤顶。常用千斤顶性能见表44。,千斤顶在工作坑内的布置与采用个数有关，如图414所示。 一台千斤顶，其布置为单列式，应使千斤顶中心与管中心的垂线对称。 使用多台并列式时，其布置为双列和环周列。顶力合作用点与管壁反作用力作用点应在同一轴线上，防止产生顶进力偶，造成顶进偏差。根据施工经验，采用人工挖土，管上半部管壁与土壁有间隙时，千斤顶的着力点作用在管子垂直直径的1415处为宜。,2、千斤顶与油泵,（五）设备安装,高压油泵。由电动机带动油泵工作，一般选用额定压力32MPa的柱塞泵，
15、经分配器、控制阀进入千斤顶，各千斤顶的进油管并联在一起，保证各千斤顶活塞的行程一致。,液压千斤顶的工作原理：根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍，那么作用于第二个活塞上的力将增大为第一个活塞的10倍，而两个活塞上的压强仍然相等。,3、顶铁,（五）设备安装,顶铁是传递顶力的设备，如图415所示，要求它能承受顶进压力而不变形，并且便于搬动。,根据顶铁放置位置的不同分为：横顶铁、顺顶铁和U形顶铁三种。,1)横向顶铁它安在千斤顶与方顶铁之间，将千斤顶的顶推力传递给两侧的方顶铁上。使用时与顶力方向垂直
16、，起梁的作用。,2）顺顶铁(纵向顶铁) 放置在横向顶铁与被顶的管子之间，使用时与顶力方向平行，起柱的作用,3)U形顶铁安放在管子端面，顺顶铁作用其上。其作用是使顺顶铁传递的顶力较均匀地分布到被顶管端断面上，以免管端局部顶力过大压坏混凝土管端。,钢管采用焊接接口。当顶进钢管采用钢丝网水泥砂浆和肋板保护层时，焊接后应补做焊口处外防腐处理。 钢筋混凝土管接口形式较多,（六）顶管施工的接口形式,掘进顶管完毕，拆除临时连接，进行内接口，接口形式根据现场条件，管道使用要求，管口形式等因素选择。,管道顶进的过程包括挖土、顶进、运土、测量、纠偏等工序。从管节位于导轨上开始顶进起至完成这一顶管段止，始终控制这些工序，就可保证管线的轴线和高程的施工质量。,（七）顶进,1前挖土和运土,管子在顶进中是循已挖好的土壁前进，管前挖土是保证顶进质量及地上构筑物安全的关键，管前挖土的方向和开挖形状，直接影响顶进管位的准确性，管前周围超挖应严格控制。,(1)挖土。,控制：对于密实上质，管端
