第五讲 管道的特殊施工.ppt.Convertor

市政公用工程实务

第五讲管道的特殊施工

第一节管道的不开槽施工

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。它具有不影响交通、不破坏环境、土方开挖量小等优点，同时，它能消除冬季和雨季对开槽施工的影响，有较好的经济效益和社会效益。在大多数情况下，尤其是在繁华市区和管线埋深较深时，不开槽施工是明挖施工的极好的替代方法；在特殊情况下，例如无破坏性地穿越公路、铁路、河流、建筑物等，不开槽施工是一种惟一经济可行的施工方法。

管道不开槽铺设施工的管材和形状，采用较多的是抗压强度高、刚度好的预制管道，如钢管、钢筋混凝土管，也可采用其他金属管、塑料管、玻璃钢管和各种复合管。断面形状采用最多的是圆形，也可采用方形、矩形和其他形状的预制或现浇的钢筋混凝土管沟。地下管道不开槽敷管的方法很多，常用的有顶管法、盾构法、牵引法、夯管法等。

一、顶管法

(一)基本程序

在敷设管道前，管线的一端事先建造一个工作坑(井)。在坑内的顶进轴线后方布置后背墙、千斤顶，将敷设的管道放在千斤顶前面的导轨上，管道的最前端安装工具管。千斤顶顶进时，以工具管开路，顶推着前面的管道穿过坑壁上的穿墙管(孔)把管道压人土中。与此同时，进入工具管的泥土被不断挖掘排出管外。当千斤顶达到最大行程后缩回，放入顶铁，继续顶进。如此不断加入顶铁，管道不断向土中延伸。当坑内导轨上的管道几乎全部顶人土中后，缩回千斤顶，吊去全部顶铁，将下一节管段吊下坑，安装在管段的后面，接着继续顶进，如此循环施工，直至顶完全程(图7—1)。

顶管的施工组织应包括以下主要内容：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；顶管机头选型及各类设备的规格、型号及数量；顶力计算和后背设计；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、顶管法：(一)基本程序

(二)顶管施工工艺的选择：分类：开放式密闭式

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；

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；

按照前方工作面土质稳定性不同，可以采用开放式或密闭式；

按照出土方式不同，可以采用干出土和泥水出土。

根据顶进管道的口径大小，将其分为:

小口径(D<800mm)、

中口径(800mm≤D<1800mm)、

大口径（D≥1800mm)；

1．开放式施工工艺：

(1)手掘式工具管：优缺点：分类：

(2)挤压式工具管：优缺点：

(3)机械式开挖工具管

(4)挤密土层式工具管

机械式开挖工具管

机械式开挖工具管

2．密闭式施工工艺:

(1)水力切削式机头(2)土压平衡式机头(3)泥水平衡式机头

(三）. 顶力计算：影响顶力的主要因素p277，其余自学

(四）工作坑：也称为竖井，是顶管施工起始点、终结点、转向点的临时设施。工作坑中除安装有顶进系统外，还设有导轨、后背及后座墙、密封门、排水坑等设备。

1.位置的选择:3个因素：地形、管线设计、地面障碍物

6个条件：p278

2．工作坑的种类与尺寸：

种类：顶进坑、转向坑、多向坑、交汇坑、接收坑等

一次顶进长度：向一个方向顶进而又不会因顶力增大而导致管端压裂或后背墙或后座墙破坏所能达到的最大长度，

3．结构形式

工作坑的结构应具备足够的安全度。一般可采用木桩、钢板桩、沉井或地下连续壁支撑形成封闭式框架。当采用永久性构筑物作工作坑时，亦可采用钢筋混凝土结构等。其结构应坚固、牢靠，能全方向地抵抗土压力、地下水压力及顶进时的顶力。矩形工作坑的四角应加斜撑。

4．后背墙与后背土体：

装配式后背墙时应符合

5条规定：p279

(五)设备安装：

1.导轨

2.千斤顶与油泵

3.顶铁

4.起重设备

(六)顶管施工的接口形式

钢管采用焊接接口。

钢筋混凝土管常用钢胀圈接口、企口接口、“T”形接口、“F”形接口等几种方式进行连接。P284~285

(七)顶进

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，就可保证管道的轴线和高程的施工质量。

1. 开始顶进应具备的条件

开始顶进前应检查准备工作，确认条件具备时方可开始顶进。主要包括：全部设备经过检查并经过试运转；工具管在导轨上的中心线、坡度和高程应符合要求；防止流动性土或地下水由洞口进入工作坑的措施；开启封门的措施。

在软土层中顶进混凝土管时，为防止管节飘移，可将前3—5节管与工具管连成一体。2．顶进与开挖:手工掘进顶管法的操作要点。p285 ~286 5条

3．长距离顶进的措施:一般一次顶进长度最大达60—100m。

当顶进距离超过一次顶进长度时，可以采用中继间顶进，对向顶进，泥浆套顶进，蜡覆顶进

等方法，提高在一个工作坑内的顶进长度，减少工作坑数目。

(八)测量与纠偏

1，测量：高程轴线转动

开始时，常规做法每顶进30cm，测量不少于1次，进入正常顶进作业后，每顶进100cm测量不少于1次。

2．纠偏

为了保证施工质量，必须及时纠偏，做到“勤顶、勤挖、勤测、勤纠”。尤其是在开始顶进阶段，更应及时纠偏。

纠偏方法：挖土校正法工具管纠偏法强制纠偏法

(九)顶管施工的质量标准

顶进管道的施工质量应符合5条规定：P289~290

二、盾构法施工

盾构为一钢制壳体，称盾构壳体，主要由3部分组成，按掘进方向：前部为切削环，中部为支承环，尾部为衬砌环。切削环作为保护罩，在环内安装挖土设备，或工人在切削环内挖土和出土。切削环还可对工作面起支撑作用。

切削环前沿为挖土工作面。在支

承环内安装液压千斤顶等推进机

构。在衬砌坑内衬砌砌块，设有

衬砌机构。当砌完一环砌块后，

以已砌好的砌块作后背，由支承

环内的千斤顶顶进盾构本身，开

始下一循环的挖土和衬砌，如图

所示。

盾构法与顶管法相比有下列特点：顶管法中被顶管道既起掘进空间的支护作用，又是构筑物的本身。顶管法与盾构法在这一双重功能上是相同的，所不同的是顶管法顶入土中的是管段，而盾构法接长的是以管片拼装而成的管环，拼装处是在盾构的后部。两者相比，顶管法适合于较小的管径，管道的整体性好，刚度大。盾构适合于较大的管径，管径越大越显示其优越性。

盾构法施工可以实现曲线顶进。

(一)盾构的尺寸确定：

(二)盾构千斤顶及其顶力计算

(三)盾构的分类和构造：

确定盾构形式时，要考虑到掘进地段的土质、施工段长度、地面情况、管廊形状、管廊用途、工期等因素。

根据挖掘形式，盾构可分为手工挖掘盾构、半机械化盾构和机械化盾构。

根据切削环与工作面的关系，可分开放式或密闭式。

当土质较差，应在工作面上进行全断面或部分断面的支撑。当土质为松散的粉砂、细砂、液化土等，为了保持工作面稳定，应采用密闭式盾构。当需要对工作面进行支撑时，可采用如气压盾构、泥水压力盾构、土压平衡盾构等。

(四)盾构施工步骤要点：1、下放与始顶

2、盾构掘进的挖土及顶进

3、管片安装与注浆

(五)盾构法施工的给水排水管道质量验收标准表7-3 p296

三、其他几种主要的不开槽施工法简介