第四章 给水排水管道不开槽施工

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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、
⑶配套设备
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
顶进程序︰挖土—运土—顶进—测量—纠偏 ⑴挖土 挖土方式:人工开挖\机械开挖\挤压土开挖\水力
掘进
人工开挖挖土要求: ①挖土深度一般等于千斤顶出镐长度,土质好,可 超前0.5米(注意不能太多) ②挖土高度保持管壁和土壁平行,不得超挖。密实 土质,上方可有大于等于1.5厘米空隙,下方135 度中心角范围内不得超挖。(防止管端下沉)
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
方向
⑶基础 枕木基础:当工作井底无水,土质坚实,可挖土 槽埋设枕铁或枕木。枕铁或枕木长度宜采用2m~ 3m,宜比导轨外缘两边各长出200mm~300mm, 其埋设间距可根据管重、顶力和土质选取 400mm~800mm。枕铁宜用型钢制成,并附有 固定导轨的特制螺栓,枕铁应直顺、平整;采用 枕木时,截面不小于150mm×150mm。 卵石木枕基础:当有地下水但渗水量不大,地基为 细粒的粉砂土,为了防止安装导轨时扰动地基土, 可铺一层10厘米厚的卵石或级配砂石,增加承载能 力。简单实用,造价比混凝土低。
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。
⑵顶进设备安装 ①顶力计算
②顶铁安装 顶铁按照放置位置和用途的不同,分为横顶铁,
顺(直)顶铁、立顶铁和环形顶铁 环形顶铁:置于于管道端面,厚度为300—— 500mm,其作用是将顶力均匀分布于管道端面,
以免被顶坏。 直顶铁:放置与环形顶铁与横顶铁之间,用于调 节千斤顶与顶进管节之间的间距,因此,其长度 根据千斤顶的行程和管节的长度确定,两个端面 要求平整且平行,否则顶进时容易外弹;包括U 行顶铁和马蹄形顶铁
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
③主顶装置安装
主顶装置由主顶油缸、主顶油泵和操纵台及油管 等四部分构成。供给主顶千斤顶以压力油的是主 顶油泵;油泵和千斤顶之间用高压软管连接。 安装注意事项 千斤顶在工作坑的布置方式与采用个数有关P114 液压油缸的油路应并联,保证各千斤顶活塞行程 一致 千斤顶的着力中心宜位于管子总高的l/4左右处, 且不小于组装后背高度的l/3。 多台液压油缸宜配置千斤顶架,使其布置对称。
人工开挖
手掘式顶管机
顶管机:将挖掘机等挖土机械和工具管,皮带运 输机,泥浆运输机等运土机械,操纵台,仪表, 动力装置等集成的整体设备 手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、接口
等组成。
所用的工具管有一段式和两段式。一段式工具管 与混凝土管之间的结合不太可靠,常会产生渗漏 现象;发生偏斜时纠偏效果不好;因此,现多用 两段式,前后两段之间安装有纠偏油缸,后壳体 与后面的正常管节连接在一起。
塞密实;
根据后背施工设计安装后背,紧贴土体的后背材 料,如型钢、预制后背、方木等应横放,在其前 面放置立铁,立铁前放置横铁。组成后背墙各构 件应固定; 结构简单、拆装方便、稳定可靠、就地取材。
6.设备安装(附属设备,顶进设备安装) ⑴工作平台和工作棚安装P112 应在顶管工作坑开挖或支护完成后进行。 工作平台承重主梁应根据静载、动载及其他附加 荷载计算选用.主梁两端伸出工作坑壁不得小于 1.2m。 平台口的长度和宽度各大于管节长度0.8m。 根据起吊设备能力及吊重核算起重架; 工作井上的平台孔口必须安装安全护栏、防汛墙 和防雨设施。井内应设置便于上、下的安全通道。
5.后背安装—后座墙和后靠背 后座墙是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后 部土体中去的墙体,是主推千斤顶的支承结构。 在沉井工作坑中,后座墙一般就是工作井的后方 井壁。 在钢板桩工作坑中,可以在工作坑内的后方与钢 板桩之间挠筑一座与工作坑宽度相等的、厚度为 0.5~1.0m的、其下部最好能插入到工作井底板以 下0.5~1.0m的钢筋混凝土墙,目的是使推力的 反力能比较均匀地作用到土体中去。 后靠背是靠主顶千斤顶尾部的厚铁板或钢结构件, 其厚度在300mm左右。钢后靠的作用是尽量把主 顶千斤顶的反力分散开来,防止将混凝土后座压 坏。
一般宜选在设计图中管道的检查井室位置。 便于排水、出土和运输;工作井避免设在高压线 下或巷口/单位大门口,尽量设在管道下游以利排 水。 对电源、水源较近,交通方便 可利用坑壁土体作后背支承; 对建(构)筑物易于采取保护和安全措施 工作井的选择还应在地下管线较少部位。
⑷工作井尺寸计算: 长、宽、深 底宽 W=D+2B+2b
⑵井内布置内容 井内布置内容主要包括前止水墙、后座墙、基础 底板及排水井等。在顶管工作井内,还布置有工
具管、环形顶铁、弧形顶铁、基坑导轨、主顶千 斤顶及千斤顶架、后靠背。
在顶进井的地面上,布置行车或其他类型的起吊 运输设备。
1-管节;2-洞口止水系统 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
W——工作井底宽(m) B——管两侧操作宽度 (m),一般为每侧 1.2m~1.6m; b——撑板厚度(m);支 撑板时为0.05;木板桩为 0.07 D——管外径(m);
底长L=L1+L2十L3+L4十L5 L1——管子顶进后,尾部压在导轨上的最小长度; 采用钢筋混凝土管时,为0.3——0.6m,钢管不 小于0.6m;使用工具管时,工具管长度如大于上 述铺轨长度的要求,L1应取工具管长度; L2——管节长度(m); L3——出土工作间长度,根据出土工具而定,宜 为1.0m~1.8m; L4——液压油缸长度(千斤顶长度)(m); L5——后背所占工作井长度,包括横木、立铁、 横铁,取 0.85m。
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
横顶铁:放置在千斤顶和直顶铁之间,将千斤顶
的顶力传递给两侧的的直顶铁上 立顶铁:放置于千斤顶的后坐上,使后坐力均匀 而分散地传递给后座墙。
(a)环形顶铁(b)U形顶铁(c)马蹄形顶铁
U形顶铁开口是向上的,便于管道内出土。马蹄形 顶铁的开口方向与弧形顶铁相反,是倒扣在基坑 导轨上的。
顶铁安装应符合下列要求: 应有足够的刚度,无歪斜扭曲现象; 顶铁放置在管道两侧,且顶铁中心线应与管道中 心线平行、对称直顺;顶铁与导轨和顶铁之间的 接触面不得有泥土、油污。 更换顶铁时,应先使用长度大的顶铁,以减少顶 铁连接数量;顶铁的允许连接长度,应根据顶铁 的截面尺寸确定。当采用顶铁截面为200mm×300mm 时,使用的长度不得大于1.5m,且应在中间加横 向顶铁相连。 顶铁与管口之间应采用缓冲材料衬垫。在顶力作 用下,管节承压面应力接近其设计顶镐压力强度 时,必须采用措施减少管节承压面应力。
4.工作井、导轨及基础施工 ⑴工作井三种施工方法: 开槽式(支撑式):开挖土方,板桩撑,内支撑 要求撑木以下最小高度不小于3.0米;适用于任何 土质,但深度不宜大于7米 沉井式:在钢筋混凝土井筒内挖土,井筒随挖土 靠自重或加重下沉,直到要求的深度,最后用钢 筋混凝土封底。适用于在地下水位以下修建工作

工作竖井深度应符合下式: H=h1+h2+h3+D H=h1+h2+D (无基础及垫层时) 式中:H——工作井地面至井底的深度(m); h1——地面至管道顶部外缘的深度(rn); h2——管道外缘底部至导轨底面的高度(m); h3——基础及其垫层的厚度,不应小于该处井室 的基础及垫层厚度(m)。
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 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 掘进顶管 盾构法(自学) 其他暗挖法(自学) 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;

连续墙式: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,井内挖土封 底而形成工作坑。造价低,工期短
⑵导轨
作用:引导管子按设计的中心线和坡度线顶进,保 证管子位置正确.(牢固与准确对管子的顶进质量 影响很大,导轨必须符合管子中心,高程和坡度的 要求) 导轨的种类:木导轨和钢导轨(轻轨和重轨,管径 大的采用重轨) 两导轨间净距计算(P108公式4-6): 导轨安装好以后应按设计检查轨面高程、坡度及
(1)核算后背受力宽度和高度,应根据需要的总 顶力,使其不大于土壤的总被动土压力。后背土 壤的总被动土压力可按下式计算;
单位宽度
问题:侧土压力的 种类和大小
后背墙的情况
(2)后背墙的安装应符合下列要求; 应有足够的刚度和强度; 壁面应平整且与管道顶进方向垂直; 底端应在工作坑底以下,不小于50㎝; 壁面应于后背土体紧贴,孔隙部分应用砂石料填
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。
混凝土木枕基础:当工作井底有水、土质 松软、管径较大时,应浇筑水泥混凝土基 础,将枕铁或枕木埋设于混凝土中、宜结 合管道基础设计,确定混凝土面的高程及 宽度,水泥混凝土基础的宽度宜比管径大 400mm,厚度可采用200mm~300mm, 混凝土的标号可为C15或C20。混凝土基础 顶面应低于枕铁或枕木面10mm~20 mm。
1-预制的混凝土管;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; 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 的混凝土管;18-运土车;19-机头
⑶顶管工作井位置的选定,应符合下列要求:
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