水污染控制工程-第六章-排水管渠施工課件

水污染控制工程第六章排水管渠施工第一節(jié)排水管渠的施工方法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(fèi)用有關(guān)。頂管施工大口徑圓管盾構(gòu)施工特大型圓形管道開(kāi)槽施工非圓形大型管道，圓形管道，小口徑管道第二節(jié)開(kāi)槽施工工序測(cè)量放線開(kāi)挖管槽及支護(hù)管槽排水管道基礎(chǔ)制作管道鋪設(shè)管道接口閉水試驗(yàn)管槽覆土一、測(cè)量放線設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定檢查井中心位置及設(shè)置輔助樁劃定管槽邊線或工作坑開(kāi)挖線二、開(kāi)挖管槽及支護(hù)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(duì)減少挖土量、簡(jiǎn)化施工工序、便于施工和保證安全生產(chǎn)，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(fù)合式臺(tái)階式斜坡式復(fù)合式影響槽型選擇的因素土質(zhì)地下水情況施工場(chǎng)地大小管槽深度挖土方法工期長(zhǎng)短(二)管槽支撐直槽土壁常用木板或鋼板組成的擋土結(jié)構(gòu)支撐。當(dāng)槽底低于地下水位時(shí)，直槽必須加撐。支撐形式橫撐豎撐鋼板樁疏撐密撐a.橫撐(采用疏撐)b.豎撐(采用疏撐)c.密撐(鋼板樁)(三)管槽開(kāi)挖分類開(kāi)挖方法決定因素人工開(kāi)挖機(jī)械開(kāi)挖土質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)條件技術(shù)條件(勞動(dòng)力和機(jī)械設(shè)備)工期要求三、管槽排水管槽出現(xiàn)積水時(shí)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(shí)進(jìn)行。當(dāng)明溝排水不能保證槽底無(wú)水時(shí)，一般采用井點(diǎn)排水法。四、管道基礎(chǔ)制作管道基礎(chǔ)分三部分地基基礎(chǔ)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(chǔ)混凝土基礎(chǔ)鋼筋混凝土基礎(chǔ)固定管身和分布管道荷載于基礎(chǔ)溝道基礎(chǔ)圖五、管道鋪設(shè)管道鋪設(shè)是把預(yù)制管節(jié)按設(shè)計(jì)的位置排在已經(jīng)做好的基礎(chǔ)上。排管是指校正管節(jié)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(nèi)(這叫對(duì)中)，使它的內(nèi)底高程在設(shè)計(jì)高程(標(biāo)示在施工圖紙上)上(這叫高程控制)。對(duì)中、高程控制借助于龍門架和對(duì)高尺。六、管道接口管道接口概念用接口材料封填管節(jié)間空隙，使?jié)B漏處于允許范圍之內(nèi),并能耐受震動(dòng)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”形鋼承口式七、閉水試驗(yàn)檢查管道接口的滲漏情況，通常采用閉水試驗(yàn)。進(jìn)行閉水試驗(yàn)前，溝道內(nèi)應(yīng)先灌水24h，使管壁充分浸透。若檢查井中水面下降則繼續(xù)加水，待水位穩(wěn)定20min后，進(jìn)行正式試驗(yàn)，觀察30min水位下降值。若下降值失常，則應(yīng)檢查接口，進(jìn)行修補(bǔ)。八、管槽覆土經(jīng)閉水檢驗(yàn)，施工質(zhì)量符合要求，并經(jīng)主管單位同意后，管槽應(yīng)立即覆土。覆土前必須清理槽內(nèi)雜物，并會(huì)同有關(guān)單位檢視有關(guān)管線。若管槽采用橫撐，則拆板和覆土應(yīng)分層進(jìn)行，每次拆板一般不超過(guò)三塊，隨即填土夯實(shí)。若管槽采用鋼板樁支護(hù)的，應(yīng)在填土完成后方可拔樁。開(kāi)槽施工中的地上建筑物保護(hù)（一）開(kāi)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(zhì)條件下常用的一種輔助工程措施。在無(wú)承壓水等特殊環(huán)境下，提水過(guò)程中，隨著降水曲線范圍內(nèi)土層中水位的降低，會(huì)導(dǎo)致土層下沉，從而造成附近建筑物的變形。2．土體流失造成的影響開(kāi)槽施工過(guò)程中，如果溝槽兩側(cè)有地表水進(jìn)入或所采取的井點(diǎn)降水效果不好，會(huì)把溝槽兩側(cè)的土體帶入溝槽。土體的移動(dòng)將引起板樁支撐系統(tǒng)失穩(wěn)或形成局部坍塌，從而影響鄰近建筑物的穩(wěn)定。3．板樁支撐失穩(wěn)造成的影響在板樁支撐系統(tǒng)中，溝槽底面以下土層的粘聚力和內(nèi)摩擦角值較小、土層的回彈模量（E）較低、板樁進(jìn)入土層深度不夠、板樁支撐剛度不足、橫向支撐間距過(guò)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(guò)大，從而直接造成附近建筑物的沉降變形。4．板樁拔除時(shí)的影響在工程實(shí)踐中，板樁一般采用槽鋼，當(dāng)溝槽施工完畢拔除板樁時(shí)，勢(shì)必會(huì)帶出部分土體（例如按l28a長(zhǎng)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(duì)建筑物的穩(wěn)定造成影響。（二）保護(hù)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(hù)措施的關(guān)鍵是達(dá)到擋土止水的目的。根據(jù)以往工程的經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)參考資料，管道溝槽開(kāi)槽施工防護(hù)措施中，可達(dá)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(hù)、灌注樁防護(hù)、深層攪拌水泥土樁墻防護(hù)、壓力注漿防護(hù)等。措施名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件板樁（槽鋼板樁、鋼筋混凝土板樁）防護(hù)1、止水擋土；2、可回收利用，比較經(jīng)濟(jì)；3、開(kāi)闊場(chǎng)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(dòng)通道；2、槽鋼板樁會(huì)帶出土體，需采取措施；3、打樁機(jī)架高13米，易受施工場(chǎng)地限制；4、鋼板樁剛度較其它樁的剛度小；5、施工噪音大。1、適用于保護(hù)距離開(kāi)挖溝槽6米以外的建筑物和保護(hù)要求不高的低層建筑物；2、適用于軟土、淤泥質(zhì)土及地下水豐富地區(qū)。措施名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件灌注樁防護(hù)1、止水擋土；2、具有較好的抗折性能；3、施工設(shè)備簡(jiǎn)易，施工靈活；4、可兼作溝槽護(hù)壁；5、與注漿防護(hù)結(jié)合使用有類似連續(xù)墻的功能。1、工程費(fèi)用較高；2、施工時(shí)，成孔、垂直度、兩樁連接的質(zhì)量要求難以控制。1、適用于多層建筑物和有一定保護(hù)要求的建筑物；2、對(duì)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(guò)大地區(qū)。措施名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件深層攪拌水泥土樁墻防護(hù)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(hù)壁；3、工程費(fèi)用低1、達(dá)到較好的防護(hù)效果，厚度在3米左右；2、不設(shè)鋼筋時(shí)抗折性能較差；3、作為止水擋土構(gòu)筑物時(shí)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(hù)；2、按有關(guān)規(guī)定僅用水泥土樁墻作防護(hù)，其深度不得超過(guò)坑深6米。措施名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件壓力注漿防護(hù)1、可以固結(jié)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(jié)合使用，效果較好。1、措施費(fèi)用較高；2、對(duì)施工機(jī)械有特殊要求。大多用于有特殊要求的建筑物的保護(hù)。第三節(jié)頂管施工為減少對(duì)交通的干擾和避免大開(kāi)挖，大口徑管節(jié)在埋深大于3m時(shí)，可采用頂管法埋設(shè)。一、機(jī)頭概念機(jī)頭也可以叫導(dǎo)頭或工作管，主要作用是挖掘管節(jié)前的土壤，頂管時(shí)把管節(jié)導(dǎo)入設(shè)計(jì)位置，也就是起埋設(shè)管節(jié)的作用功能校正挖土方向,挖土,防止管節(jié)前土壤坍塌挖土方法手工擠壓水沖抽吸二、工作坑和接受井工作坑平面呈矩形，一般沿管道方向較長(zhǎng)，深度較深，坑壁支撐，一般采用鋼板樁；若竣工后坑位無(wú)需覆土，可采用鋼筋混凝土沉箱，箱壁應(yīng)預(yù)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(jìn)時(shí)受力巨大，均應(yīng)加固?？拥暮蟊跒榍Ы镯敽笞惺苋客屏Φ姆醋饔昧?，應(yīng)進(jìn)行土力學(xué)核算。三、管節(jié)頂進(jìn)與接口(一)挖土挖掘方法人工挖土水力沖土擠壓切土機(jī)械切土(二)管節(jié)頂進(jìn)方向控制在頂管過(guò)程中，必須經(jīng)常觀測(cè)頂進(jìn)的管節(jié)位置是否符合設(shè)計(jì)。(三)管節(jié)接口頂管用的鋼筋混凝土管節(jié)的管口形式是凸口式，其接口的處理分兩個(gè)階段進(jìn)行。在一節(jié)管子頂進(jìn)以后，另一節(jié)管子下到工作坑里時(shí)，將兩節(jié)管子的管口對(duì)齊，并在凸緣處填塞一圈浸過(guò)瀝青的麻辮；管內(nèi)壁的接口處用金屬內(nèi)脹圈將管子撐緊，使頂管過(guò)程中管子接口處不致產(chǎn)生錯(cuò)口。內(nèi)脹圈是兩個(gè)半圓形金屬圈，兩者用螺栓即可把內(nèi)圈脹大，撐緊兩節(jié)管子的接口。管節(jié)全部頂進(jìn)后，拆除內(nèi)脹圈，再在接口處填水泥砂漿并與管內(nèi)壁抹平，接口就完成。頂管時(shí)接口管理非開(kāi)挖技術(shù)簡(jiǎn)介城市建設(shè)中，地下的通訊、電力、燃?xì)狻⒔煌ㄐ盘?hào)、石油等管線的鋪設(shè)，通常采用傳統(tǒng)的人工和機(jī)械開(kāi)挖技術(shù)，這種傳統(tǒng)的方法適用于不發(fā)展的區(qū)域，其技術(shù)含量低，在市區(qū)施工中對(duì)地面上的物景產(chǎn)生損壞，對(duì)地下的管網(wǎng)產(chǎn)生威脅，且近50年來(lái)開(kāi)挖技術(shù)沒(méi)有多大改進(jìn)。1900年美國(guó)人采用頂管法成功地實(shí)現(xiàn)了非開(kāi)挖鋪設(shè)管線的技術(shù)突破。非開(kāi)挖技術(shù)經(jīng)歷60年的發(fā)展，先后只發(fā)明了螺旋鉆進(jìn)法和沖擊矛法技術(shù)。1970年美國(guó)加洲人率先使用“水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法”穿過(guò)河流鋪設(shè)第一條采用此技術(shù)的管道，成為創(chuàng)立“水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法”的第一人。由于他經(jīng)常到全美各地推廣此技術(shù)。因此，“水平導(dǎo)向鉆進(jìn)法”成為非開(kāi)挖施工所普遍采用的施工工藝。隨著非開(kāi)挖技術(shù)的不斷成熟，人們又針對(duì)不同的管網(wǎng)情況，1980年發(fā)明了“脹管法”（爆管法），此技術(shù)逐步推行開(kāi)來(lái)，特別是自來(lái)水行業(yè)運(yùn)用較多。非開(kāi)挖技術(shù)，英文叫“TrenchlessTechnologies”(無(wú)開(kāi)挖技術(shù))，非開(kāi)挖技術(shù)就是指利用各種巖土鉆掘設(shè)備和技術(shù)手段，在地表不開(kāi)挖溝槽的條件下，控測(cè)、檢驗(yàn)、鋪設(shè)、更換或修復(fù)地下公用設(shè)施而能做到最小限度地?cái)_民礙市。非開(kāi)挖技術(shù)的作用及其技術(shù)應(yīng)用傳統(tǒng)的地下管線施工是“挖槽埋管法”。這種被人們戲稱為“開(kāi)膛破肚”的施工方法的主要缺點(diǎn)是對(duì)地上交通影響較大，使本來(lái)已經(jīng)十分擁擠的城市交通雪上加霜，同時(shí)給市民的工作和生活帶來(lái)諸多不便。另外，開(kāi)挖施工使道路的質(zhì)量變差，壽命變短，污染環(huán)境。而且地下管線被挖斷的事故時(shí)有發(fā)生，造成不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失。非開(kāi)挖鋪設(shè)更換管道技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)越性，已被人們逐步接受，特別是在大中城市，商業(yè)繁華地區(qū)普遍采用此項(xiàng)技術(shù)，我國(guó)香港特別行政區(qū)已運(yùn)用很久。具體地說(shuō)，非開(kāi)挖技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：（一）對(duì)交通干擾最小；（二）對(duì)周圍物景的損壞減少對(duì)周圍的商業(yè)環(huán)境影響少；（三）全年可施工，施工安全、效率高；（四）社會(huì)效率高，且綜合成本低，工時(shí)少。人們通常采用的開(kāi)溝更換管道的成本含開(kāi)鑿路面、挖溝、運(yùn)土費(fèi)和倒土、回填運(yùn)輸、壓實(shí)、重填水泥和瀝青、交通管制等高費(fèi)用成本。尤其對(duì)商業(yè)和交通影響較大。例如，美國(guó)有個(gè)中國(guó)人開(kāi)的商店，門前進(jìn)行市政開(kāi)挖鋪管施工，由于開(kāi)挖的回填土堆積門前，影響了商店的生意營(yíng)業(yè)額每況愈下，無(wú)法繼續(xù)，使之很快倒閉。目前，世界各國(guó)主要城市均不再使用傳統(tǒng)開(kāi)挖鋪管和換管施工技術(shù)，取而代之的是非開(kāi)挖技術(shù)，特別是美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家均不允許開(kāi)挖城市路面，完全采取非開(kāi)挖鋪換管道。非開(kāi)挖行業(yè)為高新技術(shù)行業(yè)，通常所采用的幾項(xiàng)非開(kāi)挖新技術(shù)有：水平定向鉆進(jìn)法（H.D.D）、爆（裂）管法（PipeBursting）、微型隧道法（Microtunneling）、頂管法（PipeJacking）、螺旋鉆進(jìn)法（AugerBoring）。國(guó)外運(yùn)用上述非開(kāi)挖技術(shù)進(jìn)行城市鋪設(shè)或更換管道，使用者要向施工工藝發(fā)明者（組織）支付一定的專利技術(shù)使用費(fèi)。同時(shí)，對(duì)使用者在使用過(guò)程中諸如泥漿回收等都有嚴(yán)格的規(guī)定。水平定向鉆進(jìn)法，施工長(zhǎng)度為15-1800米，管徑25-1200毫米。主要應(yīng)用于市政工程、管道設(shè)施、下水管道、壓力管道等的施工。爆（裂）管法，又稱脹管法。主要應(yīng)用于壓力管道的更換和下水道的更換。施工長(zhǎng)度在100-900米，管道直徑70-1060毫米，爆管法施工工藝過(guò)程又分“固定裂管工藝”和“氣動(dòng)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(kāi)挖節(jié)約成本10%-50%；在距離地面6米以下，管徑800毫米，要節(jié)約工程成本20%-25%。此工藝在西方國(guó)家普通采用。微型隧道法，主要應(yīng)用于下水道的安裝，施工長(zhǎng)度為25-225米，管徑為250-3050毫米。頂管法主要應(yīng)用于大型下水道和壓力管道的安裝，施工長(zhǎng)度可達(dá)490米，管徑在1060-3050毫米之間。螺旋鉆進(jìn)法主要應(yīng)用于短距離的管道施工，施工長(zhǎng)度在12-150米，管徑為200-1500毫米。非開(kāi)挖技術(shù)的效益分析非開(kāi)挖技術(shù)的應(yīng)用，其最大的效益是社會(huì)效益。非開(kāi)挖技術(shù)適合于穿越街道、公路、鐵路、建筑物、河流，以及在鬧市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、綠化帶等無(wú)法或不宜進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)的地區(qū)。在這些地區(qū)可廣泛應(yīng)用于通信、石油天然氣、排水、煤氣、熱力、自來(lái)水、電力、有線電視等地下管線敷設(shè)工程施工。還可用于環(huán)境治理，水平降水、隧道管棚支護(hù)等工程。非開(kāi)挖技術(shù)與傳統(tǒng)的開(kāi)挖施工技術(shù)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(guān)的費(fèi)用，主要有：規(guī)劃、設(shè)計(jì)和監(jiān)理費(fèi)用；施工費(fèi)用（支付給承包商和供應(yīng)商的費(fèi)用）；現(xiàn)有管線的改線費(fèi)用；交通路線的改線費(fèi)用；地面的復(fù)原費(fèi)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(yè)活動(dòng)和損壞財(cái)產(chǎn)而給予的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，包括：路面損壞補(bǔ)償、地下管線損壞補(bǔ)償、影響商業(yè)活動(dòng)補(bǔ)償；對(duì)人員傷亡的補(bǔ)償。（三）社會(huì)成本。社會(huì)成本是指由于工程施工而對(duì)地面的交通、環(huán)境、生活和商業(yè)活動(dòng)的干擾和破壞，包括：對(duì)市民生活的干擾；對(duì)交通的干擾（交通堵塞、道路改線、交通事故）；對(duì)商業(yè)和工業(yè)活動(dòng)的干擾；增加事故的發(fā)生率；環(huán)境的污染（破壞綠化、地下水、噪音、廢氣、振動(dòng)、粉塵和污泥等）。有研究表明，總的社會(huì)成本與直接成本約在同一個(gè)數(shù)量級(jí)，有時(shí)甚至更高，因此，在選擇施工方法時(shí)，除了考慮技術(shù)因素（深度、地層和設(shè)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(duì)間接成本和社會(huì)成本作出定量的分析和計(jì)算，而只能作一大致的估算。（四）非開(kāi)挖法與開(kāi)挖法直接成本比較。在進(jìn)行施工成本比較時(shí)，一般以道路開(kāi)挖施工法的施工成本為基準(zhǔn)為100，而非開(kāi)挖法為34。當(dāng)考慮間接成本