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1、第 6 章 地下给水排水管道不开槽施工,6.1 不开槽施工概述 为了减少开槽施工可能造成的环境污染、影响交通、占用土地等矛盾，于是就有了不开槽施工的技术。管道不开槽施工的方法种类：掘进顶管方法 挤压土顶管方法 盾构掘进衬砌成型管道或管廊方法,管道不开槽施工方法的适应范围 交通要道（公路、铁路）下施工 繁华街道下施工（或狭窄街道）穿越障碍物（建筑物等）施工 过河管道施工 管道埋深大、开挖量大时 各种不方便开挖地段的施工,管道不开槽施工方法的主要特点 减少大量挖方和运方 不影响交通和现状运行设施 施工不受雨天影响 降低工程造价（地质条件好）安全性相对好 需要特殊的工具 施工进度相对慢 受地质条件的
2、一些限制（必须勘探）,6.2 掘进顶管施工6.2.1 概述掘进顶管施工的原理：在管线上的工作坑中，先按照设计高程和走向开挖洞口，然后采用特殊的顶进工具将需要安装的管道跟进，每掘进一段洞口就顶进一段管子，直至最后将施工管道全部铺设完毕。,6.2.2 人工掘进 人工掘进顶管就是依靠人工开挖、出土，然后用千斤顶将管子跟进的施工方法。劳动强度大，效率较低。人工掘进顶管需要的条件包括：工作坑、液压顶进设备、挖土工具、出土设备、测量设备、校正工具、照明及通风设备等。,6.2.3 工作坑,工作坑是顶管的现场设施，在整个顶管过程中，承担着下管、出土、排水、顶管、测绘、校正等任务，最终可用作建设检查井。1）工作
3、坑种类：单向坑、双向坑、多向坑、转向坑、交汇坑等。,2）工作坑位置选择 1）尽量选择在管线上的附属构筑物位置（闸门井、检查井等）；2）地质条件较好，原状土密度较大，可用作后背的天然条件；3）单向顶进的工作坑，最好设在管线的下游方向。,3）工作坑尺寸设计 工作坑的规格大小（坑长、坑宽）主要取决于：后背的构造、顶铁（横、顺）长度、千斤顶的长度、管节长度、管径大小、支撑构造、导轨高度、基础及垫层厚度等。L=a+b+c+d+e+2f+g(m)W=D+2B+2b(m)W=D+(2.53)(m),4）工作坑的施工方法 开槽式：采用直接开挖方式建造工作坑，并用板桩进行支撑。沉井式：采用沉井施工技术建造工作坑
4、，根据水文地质情况决定是否封底。连续墙式：首先采用钻孔成槽，然后放入钢丝网，在浇筑混凝土形成连续墙。,5）工作坑基础 土槽木枕基础：在原土地基上直接安放枕木而成。简单、造价低。卵石木枕基础：在原土地基上先铺设一层卵石或石子，再安放枕木而成。可增加承载能力。混凝土木枕基础：在原土地基上先浇筑20cm后的C10混凝土基础，同时预埋方木做轨枕而成。工作面安全，造价高。,6）导轨 方便管子跟进、并符合设计要求的轨道推进装置。可以采用钢导轨和木导轨两种。安装的要求和方法根据管径大小、管壁厚度、导轨架空高度、管道外壁与基础面之间的间距计算确定。,7）后座墙与后背 工作坑中面向顶进坑口的墙体和支撑，是千斤顶
5、作用的工作面。其支撑力的大小可以根据管径大小、土体摩擦系数、顶进长度等参数计算得出。支设后背的材料有：钢板、方木、立铁等。,8）附属设施 工作台：用于放置管节，并方便下管的操作平台。工作棚：防风、防雨、防雪、防日晒的临时性工棚。顶进口装置：防止顶进口发生坍塌事故所采取的措施。,6.2.4 顶力计算及顶进设备1）顶力计算 千斤顶所需阻力R可用下式求得：R=Kf*(2PV+2PH+PB)+PA K安全系数，一般取1.2 f管壁与周围土之间的摩擦系数 PV 管顶上所受到的土压力（KN)PH 管侧所受到的土侧压力（KN)PB顶进管道的总重量（KN)PA管端部的贯入阻力（KN),2）顶进设备千斤顶 按照
6、构造形式分有：活塞式和柱塞式 按照左右方式分有：单作用和双作用 顶管施工常采用双作用液压千斤顶。根据顶管施工中目的的不同，又分为：顶进管子的顶进千斤顶、校正管子的校正千斤顶、进行中继间顶进的中继千斤顶。,B.顶铁 主要作用是：延长千斤顶的行程、传递千斤顶的顶力、扩大管节端面的承压面积。根据顶铁在顶进过程中安放位置和传力作用的不同，一般分为：顺铁、横铁、立铁、弧铁和圆铁等。顶铁必须有足够的强度和刚度。,人工顶进施工方法,6.2.5 机械掘进顶管施工1）挖掘机械的种类 伞状挖掘机：掘进头部形如伞状，主要用于大型管道的施工。其结构包括：工具管、切削机构、驱动机构、动力设施、装载机构、校正机构等。适合
7、于粘土、砂土等地层施工，不适合于弱土层和含水土层。,螺旋掘进机：采用旋转切削式钻头切土，并用螺旋输送机运土。适合于800以下的管道施工。顶进方便，最大顶矩可达80米，但是容易产生偏差。机械手挖掘机：采用弧形刀臂切削土体，挖成的工作面为半球型，安全并便于土的管内输送。,2）盾顶法 在首节工具管的前端装设有盾头，其内部安装有多台盾头千斤顶，由盾头千斤顶负责盾头顶进，克服迎面阻力，并承担校正功能。随后的管节依靠主压千斤顶顶进，从而可延长顶进距离。盾顶法适合于大管径和密实土层的顶进施工。,3）水力掘进 利用高压水枪射流切削工作管口的土体，剥离下来的土与水混合后成为泥浆状，然后采用泥泵将其输送至工作坑外
8、。水力掘进方法适合于钢管的顶进施工，在地下水位较高的弱土层中采用。采用本施工技术时，要防止泥浆排放可能造成的污染。,6.2.6 延长顶进技术 为了减少工作坑，可采取延长顶进技术。1）中继间顶进 在顶进管段的中间设置接力顶进工作间，由中继间内的千斤顶负担中继间前面管段的顶进，主压千斤顶推进中继间后面的管道。采用中继间顶进，可以大幅度减少顶力、更好地保护管道、方便调整顶进的方向。但是成本高、效率低。,2）泥浆套顶进 在管壁和坑壁之间注入触变泥浆，以减少管壁与土壁之间的摩擦力，使顶进长度较非触变泥浆的方法增加23倍。触变泥浆的主要成分是膨润土和水，要求流动性好便于泵输送，经过一定时间固结后可产生强度
9、。为提供泥浆的稳定性，可以根据情况添加碳酸钠、羟甲基纤维素、腐殖酸盐、铁铬木质素磺酸盐等。,6.2.7 顶管施工质量检验1）顶管测量 水准仪控制平面与高程位置 十字架+水准仪 垂球法测平面与高程位置 垂球+中心线 激光径纬仪测平面与高程位置 指示牌+激光径纬仪,2）顶管校正 凡管道偏离中心线和高程的误差超过了规范允许的误差范围，就必须及时进行校正，业内称之纠偏。顶管校正作业就是采用合理的方法使之回到原来的设计位置。偏差是积累的，随时矫正才能保证施工安全。,纠偏的方法：1）挖土纠偏法 2）顶木纠偏法 3）加垫钢板纠偏法 4）激光导向法（控制指挥液压传动机构）,6.2.8 掘进顶管的内接口 平口石
10、棉水泥或膨胀水泥砂浆接口 企口石棉水泥或膨胀水泥砂浆接口 企口聚氯乙烯胶泥与膨胀水泥砂浆接口,6.3 挤压土顶管施工挤压土顶管的优点及适应条件1）主要优点 不用人工挖土和出土，甚至完全不出土，使顶进、挖土、装土一气呵成，生产效率高。操作过程设备简单、操作方便、施工质量有保障。,2）适用条件 含水量较大的粘性土、各种软土、淤泥等情况；覆土的厚度大于顶入管径的2.5倍以上；顶进的距离不宜太大；顶管通过的地方必须距地下构筑物或埋设物1.5米以上。,6.3.2 出土挤压顶管即采用机械挖出部分土，再将管子顶进的施工方法。1）常用设备 工具管：内部设有挤压口，且切口直径大于挤压口直径；割土工具：负责将挤压
11、到工具管内土柱割断；运土工具：将割断的土柱输送至工作坑，然后通过起吊设备将土送往地表。,2）挤压工艺 安管将工具管安装到设计的位置上（包括高程和中心轴线；顶进推进装土斗车，并连续顶进管段（装满斗车之前）；出土斗车满土后，送入工作坑，在提升到地表倾倒；测量采用激光测量控制管道的走向，允许误差小于20mm。,6.3.3 不出土挤压顶管 通过钻头推进，使土体向旁边挤压形成需要的空洞，被顶进的管道则随后跟进，最后将管道安装好。适合于含水的粘性土、粉土等，一般是顶小口径的钢管，或铸铁管。,6.4 管道牵引施工技术 由前面工作坑的千斤顶或卷扬机，通过钢丝线将管子从下游工作坑拉到上游工作坑中的过程。操作工艺
12、：开挖工作坑安装设备打牵引孔穿钢丝线挖土出土顶进,牵引方法：普通牵引实际上是挖土、出土、牵引顶进。适合800以上的管径施工。贯入牵引借助盾头式工具管先将工具管和管道牵引进入土内，管子就位完毕再挖出管子内的土。适合800以上的管径施工。顶进牵引前面牵引盾头，后面顶进管子。挤压牵引前面牵引锥头挤出空间，后面焊接钢管不断跟进。,6.5 盾构施工 1）技术简述 盾构是地下掘进和砌衬的大型施工专用设备，一般由三部分组成：前部切削环、中部支撑环、尾部砌衬环。切削环承担挖土、出土并起保护作用。支撑环负责顶进，并安装成套顶进设备。砌衬环承担衬砌砌块，完成地下开挖工程。,2）盾构适应范围及其特点 适应于：水下隧道、水工隧道、城市地下综合管廊、地下给水排水管沟、地下隧道、地下铁路等的施工。盾构技术适合任何土层的施工，盾构开挖的断面可以根据需要随意设计，盾构采用机械挖土效率高，盾构的施工路线可变性好。,本章作业：重点习题：1、2、4、5、12、15次重点习题：自己确定,
