倒虹管施工工艺

倒虹吸管工方案

一、概况

本工程过河段污水管均采用倒虹吸管，倒虹管采用牵引管施工工艺，管材采用2根并排的HDPE管，热熔对焊接口。以采用水平定向钻方式进行倒虹管施工。

水平定向钻施工技术是非开挖情况下，从起点钻一个与设计轨迹尽量吻合的导向孔，其垂直及平面误差控制在 1.5%以内。依据铺设管材大小，用回扩器分级逐渐扩大。扩孔完毕，将管线同回扩器相连，采用前拉的办法将管线拉入孔内，通过回拖从孔中拉出管线，完成管线铺设。水平定向管线铺设施工工序如下：

现场勘察→导向孔轨迹的选用→导向孔钻进→扩孔→拉管

钻进泥浆

管道与检查井连接采用中介层做法。施工前在管道与检查井相接部位预先采用与管材相同的塑料胶粘剂和中粗砂做成中介层，然后用C20水泥砼砌入检查井的井壁内。

二、管道检查

HDPE管抗外压能力强（能承受较大拉力）、柔韧性好（能较好地适应沉降，抗震能力强）、单位质量轻（在牵引过程中可减小与孔壁的摩擦力），非常适合牵引施工。为确保工程质量，管道材料必须满足各项设计要求，主要有：

1、管道内壁光滑平整，管身没有裂缝，管口无破损、裂口或变形等缺陷;

2、管道的端面应平整（与管的轴线垂直），轴向不得有明显的弯曲，管道插口外径、承口内径的尺寸及圆度应满足要求；

3、管材内压强度及刚度应满足设计要求；

4、橡胶圈的外观应光滑平整，不得有气孔、裂缝、卷皱、破损、重皮或接缝等。

三、工作坑施工

每段牵引需要挖掘2 个工作坑，即入口工作坑和出口工作坑，均采用机械挖掘、密扣钢板桩支护。入口工作坑用于检测钻杆的钻进角度和旋转扭动等工作状态，一般在钻机前面6～10 m 处挖掘，尺寸为1. 5 m ×6 m ，挖深由地面渐变到深4. 5 m。施工工序为:破除路面→打钢板桩支护→挖土→清运余泥→工作坑围蔽。要注意的是人工挖泥过程不要损坏人行道下的管线。出口工作坑是回拖时提供排水管入洞的工作坑，其尺寸和施工方法与入口工作坑相同。

四、钻进技术

导向钻机的主要部件有轮式钻机、操作系统、动力站、液压系统、钻头、钻杆等，按照安装使用规范进行安装。钻机运到现场后须先锚固稳定，并根据预先设计的钻机倾斜角进行调整，依靠钻机动力将锚杆打入土中，使后支承和前底座锚与地层固结稳定。钻杆轨迹的第一段是造斜段，控制钻杆的入射角度和钻头斜面的方向，缓慢给进而不旋转钻头，就能使钻头按设计的造斜段钻进。钻头到达造斜段完成处后便进行排水管流水段（即AB 直线段）的钻进：旋转钻头并提供给进力，钻头就能沿水平直线钻进。钻头上装有带信号发射功能的探测仪器，在钻进过程中通过地面接收仪器接收探头发出的信号，经译码后便可获知钻头深度、顶角、工具面向角、探头温度等参数，根据所接收的数据调整钻头操作参数，使钻进按照流水线标高路线前进，到达出口工作坑后完成钻孔工序。

五、钻进操作的注意事项

1、钻杆的上、下接头应对正，边缓慢给进动力边慢转上扣，不得拧得过紧。

2、不允许使用弯曲和有伤的钻杆。

3、钻进速度不宜过快，应根据地层条件合理调定给进力。

4、造斜顶进时，每次顶进尺度控制在0.5m左右为好，曲线要缓。

5、钻杆内不得进脏物，以免堵塞钻头喷嘴。

6、当机油压力报警指示灯亮时说明油压不正常，要进行检查。

7、当机油堵塞报警指示灯亮时要更换机油滤芯。

8、改变水泵排量时先摘开离合器，不得带速换档。

9、在水泵较长时间不工作的情况下应将其变速箱挂空档，然后合上离合器，以保护分离轴承。

10、按规范开动钻机后不要马上用全负荷钻进，而应先进行试运转，待确定各部分运转正常后方可开始钻进。

六、钻头位置监测

钻机配有一手持步履跟踪式导向仪，用以确定钻头位置及各项数据，监测钻头是否偏离设计轨迹。在造斜段钻头每钻进10 cm 就测一次钻头的位置，在平敷段则每隔20 cm 监测一次。如果发现偏离轨道，就通过调整钻头斜面的方向进行纠偏，但纠偏不能太急（应该在几根钻杆长度内完成纠偏），也不要过度。

七、回拉扩孔

钻头到达出口工作坑后钻进工作完成，但是孔径还没有达到敷设要求，因此需要采取多次扩径。第一次扩孔为200mm，第二次扩孔为400mm，如此类推直至扩孔到1000 mm。具体操作为：卸下钻头，在钻杆尾端连接孔径为200mm的回扩头，开动钻机旋转、回拉扩头进行扩孔。回拉过程中须不断加接钻杆（始终保持钻杆不能没入孔洞中），扩头回拉到达接驳坑后卸下200mm的回扩头，再在出口工作坑的钻杆尾端接上400mm的回扩头，如此扩孔到800mm。在钻杆回拉扩孔过程中，需通过钻杆注入膨润土浆，以减少摩擦，降低回转扭矩和回拉阻力，同时膨润土浆还有固壁、防止孔洞塌方和冷却钻头的作用。旋转回扩头切削下来的泥土与膨润土浆混合形成泥浆后流到出口工作坑的集浆坑里，实现了将土排出的目的。集浆坑里设泥浆泵，用以把泥浆抽到泥浆池。

八、回拉敷设管道

成功扩孔到800mm后便可回拉敷设管道。在回拉前要进行管道的接连，即用热熔法将HDPE双壁波纹管连接成与成孔长度相当的管道。之后，将管道与扩孔器相连，经回拉将管道牵引进孔洞内。

1、HDPE管的焊接

将要连接的两根管子保持水平状态，并清除其表面的杂物，将电热熔带及锁紧扣带放在管道连接部位并用夹钳把锁紧扣带扣紧，然后把热熔机与电热熔带相接，设定加热时间后启动热熔机（绿灯亮），当热熔机的红灯亮时电热熔过程完成。关掉电源，再一次用夹钳扣紧锁紧扣带并保持一定的冷却时间（约15 min），冷却后松开锁紧扣带。如此类推将管道焊接成需要敷设的长度，为拖管做好准备。

2、HDPE 管的加固

回拉管道过程中要牵引的管线很长，为了保证在牵引过程中不会出现拉断管和因泥浆排出不及时而压扁管的情况，在回拉前要作以下处理：

（1）顺管外沿用4根6 的钢筋紧抱管两端，管中央则用1根8 的钢筋拉住管两端，在管外围每隔10m采用6的钢筋环形抱住外沿的4根钢筋，确保拖管的整体性，防止断管。为了保证这5根纵向受力钢筋能够整体受力，将钢筋都焊接在封板上，8钢筋与封板用玻璃胶封口，防止漏水。

（2）分别在已定出的两个位置开挖一深坑，让泥浆自由流到坑里，并用泥浆泵

抽出。

3、定向钻机的选择

工程中采用的定向钻机为中联重科KSD25和凯斯CASE6030，其最大回拖力均为245kN ，远大于管与土体之间的摩擦力，满足要求。

九、HDPE管与检查井的连接

1、与检查井相接的HDPE管施工前应先用毛刷或棉纱清理干净。在其管段外侧均匀涂刷胶粘剂（涂胶长度不得小于检查井井壁厚度），随即撒干燥的黄沙于胶粘剂上，固结成具有一定结合强度的中介层。

2、待井室砌筑至管井衔接部位时，用C20混凝土灌下座浆并嵌实管周。同时在井外壁沿管壁周围抹成三角形止水圈。

9、HDPE管钻进示意图见附图

倒虹吸管闸井施工

闸井平面尺寸为2.75×2.2米，埋深3米左右，钢筋砼结构，施工方法采用大开挖施工，现场拌合砼施工。

1）素砼垫层铺设

素砼垫层厚10cm，底层宽以底板宽向两边各挑出5cm，上层厚5cm。

素砼垫层采用C10混凝土，施工中需振捣密实，垫层表面应保持平整，平整度误差控制在±10mm以内。

2）钢筋工程

A、钢筋加工

钢筋进场需有原材料质保单，并按规范及批量进行原材料试验，合格后方可使用。

钢筋的弯配和绑扎要严格按照设计图纸规定进行。钢筋直径≤Φ16者，采用绑扎接头；接头在受压区内按50%交叉错开，在受拉区内接头按25%交叉错开，错开距离不应小于30d或500mm。钢筋直径大于Φ16者采用人工电弧焊焊接。单边焊接长度不小于10d，电焊接头在受拉区还按50%交叉错开，即在同一断面内接头不应超过50%。

在板或壁上开洞当边长或孔径小于300mm时，钢筋应绕过，当大于300mm 时，被截断钢筋应在预留孔口加固筋焊牢。现场绑扎井外墙板钢筋应先立好内模

板后再进行。刃脚踏面部位衬垫3cm砼垫块。钢筋保护层按设计要求进行布置。

B、钢筋绑扎主要质量控制

受力钢筋间距±10mm

受力钢筋排距± 5mm

箍筋、横向钢筋间距±20mm

焊接预埋件中心线位置 3mm

水平高差± 3mm

受力钢筋保护层（梁、柱）± 5mm

板、墙± 3mm

3）模板

A、立模

闸井制作采用小型定型钢模与扣件式脚手管配套使用，小五金配件的“山”字头，“-0”字铐，“7”字钩等。砼墙身采用定型钢模竖向叠高，井刃脚斜面宜采用定型钢模竖向排列，在圆周接口处镶嵌木模过渡，模板板块之间用“7”字钩锁定。

浇筑砼之前应对模板进行质量验收，检查时应按图纸仔细核对控制尺寸和模板的垂直度和平整度，施工的设计布置的预埋件，预留孔安放位置准确，固定可靠；对较大的孔洞底部增设助捣孔，便于捣实孔底砼。

B、拆模

一般在砼浇捣完成经湿润养护一周后（视当时气温而定），可以放松闸井墙身的拉条螺栓，拆卸钢模板和扣件式钢管。操作顺序是自上而下，由内向外拆卸模板和扣件式钢管。注意拆除钢模时，不要用力敲打或将新浇筑的砼表面碰伤。下节制作后钢模板不可全部拆完，要留部分，支承上节模板。模板拆除后及时在M14螺栓根据部将砼表面凿成半径7cm、深3cm的凹坑，然后割除拉条螺栓，用防水砂浆二次补坑，并涂防水材料两度。对于较大孔洞口悬空部分的砼底模应按要求，当砼强度达到70～100%设计强度时，方可拆除。拆除后的钢模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对弯曲变形的钢模要及时整理。

C、现浇砼模板安装质量标准

轴线位移底板 10mm

墙梁 5mm

高程±5mm

平面尺寸L≤20m（底板和长宽）±10mm

垂直度H≤5m 5mm

5m

表面平整度 3mm

预埋管、预埋件中心位移 3mm

预留孔中心位移 5mm

相邻两表面高低差 2mm

4）混凝土施工

A、浇筑砼

混凝土浇筑采用现场拌合砼，浇筑时分层浇捣，砼分层浇捣厚度每层不得大于0.5米。以保证在砼初凝时间内完成一层砼的浇筑。插入式振捣器按30cm平面有效直径布置振捣。

混凝土从开始搅拌之时起，浇注时限不得超过规定的时间。

在整个浇注过程中混凝土应按一定厚度分层灌筑，不允许将混凝土顺着倾斜表面直接滑下或流向其最终浇捣位置。

从高处倾落混凝土时，其卸落高度不应超过2m。若超过2m时，应采用滑槽、导管或串筒管，但在使用前必须用水湿润，如卸落高度超过10m，导管、串筒内要装有减速装置，以防混凝土离析。

混凝土灌入模板中应及时进行捣实，特别是钢筋和任何预埋件周围，避免漏振、欠振和超振。

混凝土分层振捣时，为使上下层混凝土结合成一整体，振捣器应插入下层混凝土5cm。

振捣器应避免碰撞钢筋模板或预埋件。

在混凝土浇筑前，新老砼交接处先填以30mm厚与混凝土级配相同的水泥砂浆。

混凝土浇筑时，选用有施工经验的人员担任组长，指导砼的振捣。井上有专人负责安全质量工作，进行监督和指导。

B、砼养护

每次浇筑后，及时铺盖草包浇水养护，第一天开始每2小时浇一次水，三天之后酌情减少。砼湿养护期为14天，若遇冷空气袭击，气温突变天气，应及时加盖草袋或搭建挡风屏保温。若遇高温季节，应增加浇水次数，保持混凝土表面湿润。

每次浇筑砼时，都应按砼的方量制作相应的抗压、抗渗试块，同时在现场设置一间标准养护室，使砼试块可以在同等条件下进行养护，保持数据的准确性。