水污染控制工程第六章排水管渠施工水污染控制工程第六章排水管渠施工1第一節排水管渠的施工方法第一節排水管渠的施工方法2排水管渠的斷面一般為圓形，大型管渠也有采用矩形或其他形狀的。施工方法方法的選擇與管型、管徑以及費用有關。頂管施工大口徑圓管盾構施工特大型圓形管道開槽施工非圓形大型管道，圓形管道，小口徑管道排水管渠的斷面一般為圓形，大型管渠也有采用矩3第二節開槽施工第二節開槽施工4工序測量放線開挖管槽及支護管槽排水管道基礎制作管道鋪設管道接口閉水試驗管槽覆土工序測量放線開挖管槽及支護管槽排水管道基礎制作管道鋪設5一、測量放線設置水準點測定檢查井中心位置及設置輔助樁劃定管槽邊線或工作坑開挖線一、測量放線設置水準點測定檢查井中心位置及設置輔助樁劃定管槽6二、開挖管槽及支護首先確定管槽斷面形式及槽壁是否需要支撐。(一)管槽斷面形式正確選擇斷面，對減少挖土量、簡化施工工序、便于施工和保證安全生產，有著十分重要的意義。斷面形式直槽(直壁式矩形槽)梯形槽復合式二、開挖管槽及支護首先確定管槽斷面形式及槽壁是否需要支撐。(7臺階式斜坡式復合式臺階式斜坡式復合式8影響槽型選擇的因素土質地下水情況施工場地大小管槽深度挖土方法工期長短影響槽型選擇的因素土質地下水情況施工場地大小管槽深度挖土方法9(二)管槽支撐直槽土壁常用木板或鋼板組成的擋土結構支撐。當槽底低于地下水位時，直槽必須加撐。支撐形式橫撐豎撐鋼板樁疏撐密撐(二)管槽支撐直槽土壁常用木板或鋼板組成的10a.橫撐(采用疏撐)b.豎撐(采用疏撐)c.密撐(鋼板樁)a.橫撐(采用疏撐)b.豎撐(采用疏撐)c.密撐(鋼板樁)11(三)管槽開挖分類開挖方法決定因素人工開挖機械開挖土質現場條件技術條件(勞動力和機械設備)工期要求(三)管槽開挖分類開挖方法決定因素人工開挖機械開挖土質現場12三、管槽排水管槽出現積水時可用明溝排水，明溝底坡(0.01～0.05)，傾向集水坑。集水坑間距40～180m，視水量而定。排水溝的挖掘常隨管槽挖土同時進行。當明溝排水不能保證槽底無水時，一般采用井點排水法。三、管槽排水管槽出現積水時可用明溝排水，明溝底坡13四、管道基礎制作管道基礎分三部分地基基礎管座槽底原土，不能回填把管道的荷載傳遞給地基分類土基砂基煤屑基礎混凝土基礎鋼筋混凝土基礎固定管身和分布管道荷載于基礎四、管道基礎制作管道基礎分三部分地基基礎管座槽底原土，不能回14溝道基礎圖溝道基礎圖15五、管道鋪設管道鋪設是把預制管節按設計的位置排在已經做好的基礎上。排管是指校正管節的位置，使它的中心線和管槽中心線(上游、下游檢查井中心樁的連線)在同一垂直平面內(這叫對中)，使它的內底高程在設計高程(標示在施工圖紙上)上(這叫高程控制)。對中、高程控制借助于龍門架和對高尺。五、管道鋪設管道鋪設是把預制管節按設計的位置排16水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件17六、管道接口管道接口概念用接口材料封填管節間空隙，使滲漏處于允許范圍之內,并能耐受震動和管道的不均勻沉降。分類柔性接口剛性接口形式承插式企口式“F”形鋼承口式六、管道接口管道接口概念用接口材料封填管節間空隙18七、閉水試驗檢查管道接口的滲漏情況，通常采用閉水試驗。進行閉水試驗前，溝道內應先灌水24h，使管壁充分浸透。若檢查井中水面下降則繼續加水，待水位穩定20min后，進行正式試驗，觀察30min水位下降值。若下降值失常，則應檢查接口，進行修補。七、閉水試驗檢查管道接口的滲漏情況，通常采用19水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件20八、管槽覆土經閉水檢驗，施工質量符合要求，并經主管單位同意后，管槽應立即覆土。覆土前必須清理槽內雜物，并會同有關單位檢視有關管線。若管槽采用橫撐，則拆板和覆土應分層進行，每次拆板一般不超過三塊，隨即填土夯實。若管槽采用鋼板樁支護的，應在填土完成后方可拔樁。八、管槽覆土經閉水檢驗，施工質量符合要求，并經21水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件22開槽施工中的地上建筑物保護（一）開槽施工中影響附近建筑物變形的主要因素分析1．降水造成的影響工程降水是軟弱和流沙地質條件下常用的一種輔助工程措施。在無承壓水等特殊環境下，提水過程中，隨著降水曲線范圍內土層中水位的降低，會導致土層下沉，從而造成附近建筑物的變形。開槽施工中的地上建筑物保護（一）開槽施工中影響附近建筑物變232．土體流失造成的影響開槽施工過程中，如果溝槽兩側有地表水進入或所采取的井點降水效果不好，會把溝槽兩側的土體帶入溝槽。土體的移動將引起板樁支撐系統失穩或形成局部坍塌，從而影響鄰近建筑物的穩定。2．土體流失造成的影響243．板樁支撐失穩造成的影響在板樁支撐系統中，溝槽底面以下土層的粘聚力和內摩擦角值較小、土層的回彈模量（E）較低、板樁進入土層深度不夠、板樁支撐剛度不足、橫向支撐間距過大等原因，均可引起地表水或地下水帶土流入溝槽，使板樁背后土體的變形過大，從而直接造成附近建筑物的沉降變形。3．板樁支撐失穩造成的影響254．板樁拔除時的影響在工程實踐中，板樁一般采用槽鋼，當溝槽施工完畢拔除板樁時，勢必會帶出部分土體（例如按l28a長10米估算，每塊板樁帶出的土體約為0.19立方米），引起土層的沉降變形，從而對建筑物的穩定造成影響。4．板樁拔除時的影響26（二）保護措施綜合比較分析從上面的理論分析可知，溝槽施工中降水和土體流失是造成附近建筑物沉降變形的主要原因。因此，施工中所采取防護措施的關鍵是達到擋土止水的目的。根據以往工程的經驗以及相關參考資料，管道溝槽開槽施工防護措施中，可達到擋土止水目的的措施，一般有板樁（槽鋼板樁、鋼筋混凝土板樁）防護、灌注樁防護、深層攪拌水泥土樁墻防護、壓力注漿防護等。（二）保護措施綜合比較分析從上面的理論分析可知，溝槽施工中27措施名稱優點缺點適用條件板樁（槽鋼板樁、鋼筋混凝土板樁）防護1、止水擋土；2、可回收利用，比較經濟；3、開闊場地施工方便，易于施工；4、槽鋼板樁可以回收利用。1、難以閉合，易形成滲水和土體移動通道；2、槽鋼板樁會帶出土體，需采取措施；3、打樁機架高13米，易受施工場地限制；4、鋼板樁剛度較其它樁的剛度?。?、施工噪音大。1、適用于保護距離開挖溝槽6米以外的建筑物和保護要求不高的低層建筑物；2、適用于軟土、淤泥質土及地下水豐富地區。措施名稱優點缺點適用條件板樁（槽鋼板樁、鋼筋混凝土板樁）防護28措施名稱優點缺點適用條件灌注樁防護1、止水擋土；2、具有較好的抗折性能；3、施工設備簡易，施工靈活；4、可兼作溝槽護壁；5、與注漿防護結合使用有類似連續墻的功能。1、工程費用較高；2、施工時，成孔、垂直度、兩樁連接的質量要求難以控制。1、適用于多層建筑物和有一定保護要求的建筑物；2、對粘性土、砂類土、黃土和淤泥土必須與高壓噴射水泥注漿樁合并使用；3、不適合于地下水流速過大地區。措施名稱優點缺點適用條件灌注樁防護1、止水擋土；1、工程29措施名稱優點缺點適用條件深層攪拌水泥土樁墻防護1、兩樁之間可以相互咬合，止水擋土性能最好；2、可兼作溝槽護壁；3、工程費用低1、達到較好的防護效果，厚度在3米左右；2、不設鋼筋時抗折性能較差；3、作為止水擋土構筑物時需要較大直徑。1、適用于要求較高的多層建筑物或其他建筑物的保護；2、按有關規定僅用水泥土樁墻作防護，其深度不得超過坑深6米。措施名稱優點缺點適用條件深層攪拌水泥土樁墻防護1、兩樁之間30措施名稱優點缺點適用條件壓力注漿防護1、可以固結土體封閉涌流通道，止水擋土性能較好；2、一般與其他工程措施結合使用，效果較好。1、措施費用較高；2、對施工機械有特殊要求。大多用于有特殊要求的建筑物的保護。措施名稱優點缺點適用條件壓力注漿防護1、可以固結土體封閉涌31第三節頂管施工第三節頂管施工32為減少對交通的干擾和避免大開挖，大口徑管節在埋深大于3m時，可采用頂管法埋設。一、機頭概念機頭也可以叫導頭或工作管，主要作用是挖掘管節前的土壤，頂管時把管節導入設計位置，也就是起埋設管節的作用功能校正挖土方向,挖土,防止管節前土壤坍塌挖土方法手工擠壓水沖抽吸為減少對交通的干擾和避免大開挖，大口徑管節在埋33二、工作坑和接受井工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向較長，深度較深，坑壁支撐，一般采用鋼板樁；若竣工后坑位無需覆土，可采用鋼筋混凝土沉箱，箱壁應預留位置正確、大小合適的管孔，竣工后沉井可改建成檢查井?？拥那昂蟊谠跍系理斶M時受力巨大，均應加固?？拥暮蟊跒榍Ы镯敽笞?，承受全部推力的反作用力，應進行土力學核算。二、工作坑和接受井工作坑平面呈矩形，一般沿管道34水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件35三、管節頂進與接口(一)挖土挖掘方法人工挖土水力沖土擠壓切土機械切土(二)管節頂進方向控制在頂管過程中，必須經常觀測頂進的管節位置是否符合設計。三、管節頂進與接口(一)挖土挖掘方法人工挖土水力沖土擠壓36水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件37(三)管節接口頂管用的鋼筋混凝土管節的管口形式是凸口式，其接口的處理分兩個階段進行。在一節管子頂進以后，另一節管子下到工作坑里時，將兩節管子的管口對齊，并在凸緣處填塞一圈浸過瀝青的麻辮；管內壁的接口處用金屬內脹圈將管子撐緊，使頂管過程中管子接口處不致產生錯口。內脹圈是兩個半圓形金屬圈，兩者用螺栓即可把內圈脹大，撐緊兩節管子的接口。管節全部頂進后，拆除內脹圈，再在接口處填水泥砂漿并與管內壁抹平，接口就完成。(三)管節接口頂管用的鋼筋混凝土管節的管口38頂管時接口管理頂管時接口管理39非開挖技術簡介城市建設中，地下的通訊、電力、燃氣、交通信號、石油等管線的鋪設，通常采用傳統的人工和機械開挖技術，這種傳統的方法適用于不發展的區域，其技術含量低，在市區施工中對地面上的物景產生損壞，對地下的管網產生威脅，且近50年來開挖技術沒有多大改進。非開挖技術簡介城市建設中，地下的通訊、電力、燃氣、交通信號401900年美國人采用頂管法成功地實現了非開挖鋪設管線的技術突破。非開挖技術經歷60年的發展，先后只發明了螺旋鉆進法和沖擊矛法技術。1970年美國加洲人率先使用“水平導向鉆進法”穿過河流鋪設第一條采用此技術的管道，成為創立“水平導向鉆進法”的第一人。由于他經常到全美各地推廣此技術。因此，“水平導向鉆進法”成為非開挖施工所普遍采用的施工工藝。隨著非開挖技術的不斷成熟，人們又針對不同的管網情況，1980年發明了“脹管法”（爆管法），此技術逐步推行開來，特別是自來水行業運用較多。1900年美國人采用頂管法成功地實現了非開挖鋪設管線的技術突41非開挖技術，英文叫“TrenchlessTechnologies”(無開挖技術)，非開挖技術就是指利用各種巖土鉆掘設備和技術手段，在地表不開挖溝槽的條件下，控測、檢驗、鋪設、更換或修復地下公用設施而能做到最小限度地擾民礙市。非開挖技術，英文叫“TrenchlessTechnolog42非開挖技術的作用及其技術應用傳統的地下管線施工是“挖槽埋管法”。這種被人們戲稱為“開膛破肚”的施工方法的主要缺點是對地上交通影響較大，使本來已經十分擁擠的城市交通雪上加霜，同時給市民的工作和生活帶來諸多不便。另外，開挖施工使道路的質量變差，壽命變短，污染環境。而且地下管線被挖斷的事故時有發生，造成不應有的經濟損失。非開挖技術的作用及其技術應用傳統的地下管線施工是“挖槽埋管43非開挖鋪設更換管道技術以其獨特的優越性，已被人們逐步接受，特別是在大中城市，商業繁華地區普遍采用此項技術，我國香港特別行政區已運用很久。具體地說，非開挖技術有如下優點：（一）對交通干擾最小；（二）對周圍物景的損壞減少對周圍的商業環境影響少；（三）全年可施工，施工安全、效率高；（四）社會效率高，且綜合成本低，工時少。非開挖鋪設更換管道技術以其獨特的優越性，已被人們逐步接受，特44人們通常采用的開溝更換管道的成本含開鑿路面、挖溝、運土費和倒土、回填運輸、壓實、重填水泥和瀝青、交通管制等高費用成本。尤其對商業和交通影響較大。例如，美國有個中國人開的商店，門前進行市政開挖鋪管施工，由于開挖的回填土堆積門前，影響了商店的生意營業額每況愈下，無法繼續，使之很快倒閉。人們通常采用的開溝更換管道的成本含開鑿路面、挖溝、運土費和倒45目前，世界各國主要城市均不再使用傳統開挖鋪管和換管施工技術，取而代之的是非開挖技術，特別是美國、英國等發達國家均不允許開挖城市路面，完全采取非開挖鋪換管道。非開挖行業為高新技術行業，通常所采用的幾項非開挖新技術有：水平定向鉆進法（H.D.D）、爆（裂）管法（PipeBursting）、微型隧道法（Microtunneling）、頂管法（PipeJacking）、螺旋鉆進法（AugerBoring）。國外運用上述非開挖技術進行城市鋪設或更換管道，使用者要向施工工藝發明者（組織）支付一定的專利技術使用費。同時，對使用者在使用過程中諸如泥漿回收等都有嚴格的規定。目前，世界各國主要城市均不再使用傳統開挖鋪管和換管施工技術，46水平定向鉆進法，施工長度為15-1800米，管徑25-1200毫米。主要應用于市政工程、管道設施、下水管道、壓力管道等的施工。水平定向鉆進法，施工長度為15-1800米，管徑25-12047爆（裂）管法，又稱脹管法。主要應用于壓力管道的更換和下水道的更換。施工長度在100-900米，管道直徑70-1060毫米，爆管法施工工藝過程又分“固定裂管工藝”和“氣動工法”通常采用此工藝在距離地面1米-2米處，管徑在200-350毫米，要比開挖節約成本10%-50%；在距離地面6米以下，管徑800毫米，要節約工程成本20%-25%。此工藝在西方國家普通采用。爆（裂）管法，又稱脹管法。主要應用于壓力管道的更換和下水道的48微型隧道法，主要應用于下水道的安裝，施工長度為25-225米，管徑為250-3050毫米。頂管法主要應用于大型下水道和壓力管道的安裝，施工長度可達490米，管徑在1060-3050毫米之間。螺旋鉆進法主要應用于短距離的管道施工，施工長度在12-150米，管徑為200-1500毫米。微型隧道法，主要應用于下水道的安裝，施工長度為25-225米49非開挖技術的效益分析非開挖技術的應用，其最大的效益是社會效益。非開挖技術適合于穿越街道、公路、鐵路、建筑物、河流，以及在鬧市區、古跡保護區、綠化帶等無法或不宜進行開挖作業的地區。在這些地區可廣泛應用于通信、石油天然氣、排水、煤氣、熱力、自來水、電力、有線電視等地下管線敷設工程施工。還可用于環境治理，水平降水、隧道管棚支護等工程。非開挖技術的效益分析非開挖技術的應用，其最大的效益是社會效50非開挖技術與傳統的開挖施工技術相比成本是比較低的。（一）直接成本。直接成本是指與管線施工直接有關的費用，主要有：規劃、設計和監理費用；施工費用（支付給承包商和供應商的費用）；現有管線的改線費用；交通路線的改線費用；地面的復原費用。（二）間接成本。間接成本主要是指由于工程施工影響地面的商業活動和損壞財產而給予的經濟補償，包括：路面損壞補償、地下管線損壞補償、影響商業活動補償；對人員傷亡的補償。非開挖技術與傳統的開挖施工技術相比成本是比較低的。51（三）社會成本。社會成本是指由于工程施工而對地面的交通、環境、生活和商業活動的干擾和破壞，包括：對市民生活的干擾；對交通的干擾（交通堵塞、道路改線、交通事故）；對商業和工業活動的干擾；增加事故的發生率；環境的污染（破壞綠化、地下水、噪音、廢氣、振動、粉塵和污泥等）。有研究表明，總的社會成本與直接成本約在同一個數量級，有時甚至更高，因此，在選擇施工方法時，除了考慮技術因素（深度、地層和設備的能力等）外，還必須考慮上述各種成本因素。然而，在許多情況下難以對間接成本和社會成本作出定量的分析和計算，而只能作一大致的估算。（三）社會成本。社會成本是指由于工程施工而對地面的交通、環境52（四）非開挖法與開挖法直接成本比較。在進行施工成本比較時，一般以道路開挖施工法的施工成本為基準為100，而非開挖法為34。當考慮間接成本和社會成本時，在特殊條件下非開挖施工的成本要比開挖施工的成本更低。（四）非開挖法與開挖法直接成本比較。在進行施工成本比較時，53當存在下列條件之一，建議采用非開挖施工方法：（1）管線埋深大于3米；（2）在繁忙的道路下；