知识首页
设为首页
收藏本站
请输入关键词进行检索 使用帮助
Google
 
微型排水管道非开挖施工技术


摘 要：除排水管道外微型管道非开挖施工技术得到广泛应用，设备与工艺日趋成熟，而排水管道非开挖施工由于管材特殊、轴线控制要求高等原因，其施工技术国内还处于试验研究阶段，本文通过工程实践、研究与试验，经过设备与工艺改进，总结出相对成熟的施工工艺，并提出进一步改进的办法，供同行技术人员借鉴。
关键词：微型管道 非开挖技术 先导法

1 前言
非开挖铺设地下管线技术是指在地表不挖槽的情况下，铺设地下管线的施工技术。该项技术与传统的“挖槽埋管法”相比，具有不破坏环境、不影响交通，施工周期短、综合成本低等显著优点。此外，还可以在一些无法实施开挖的地区铺设地下管线，如古迹保护区、闹市区、农作物及植被保护区，穿越高速公路、铁路、建筑物河流等，可广泛用于市政、电信、电力、自来水、排污等管线施工部门。由于该项技术具有突出优点，因而发达国家对此项技术非常重视，80年代中期以后得到广泛应用。而目前我国大部分城市的管线仍采用开挖作业。常规的开挖作业不但影响交通和市容，而且污染环境，给市民生活带来种种不便；开挖作业使道路质量下降，道路寿命缩短；而且开挖作业挖断原有管线的事故时有发生，造成经济损失。
微型排水管道非开挖技术应用在我国尚处于起步阶段，结合国内的工程特点还有许多关键技术需要攻关，特别是方向控制和排水坡度控制技术。我公司结合苏建公司污水截流工程六支流A-1、A-20a标Φ300mm、Φ450mm排水管道工程进行技术攻关，通过研究与试验，顺利完成工程施工任务。
2 工程概况
敷设微型排水管道目的，将道路一侧的工业污水及生活污水收集到道路另一侧的污水总管中，以便集中处理，是苏州河环境综合治理工程的重要组成部分。沪青平公路污水总管布置在道路南侧，曹安路污水总管布置在道路北侧。
2.1 工作量及技术要求
待敷设管道分二处：
沪青平公路A-20a标，共计10根过路管，管内径Φ300mm，最长顶程(31号井位)：65．9m，平均顶程54.0m，平均埋深3.0m。
曹安路A-1标，共计19根过路管，管内径①300mm有17根，管内径Φ450mm有2根，最长顶程(36号井位)：64.6m，平均顶程54.5m，平均埋深3.43m。
管道埋深，根据物探资料显示道路既有管线埋深决定，两者最小净距保持在30cm。
技术要求：
管道排水坡度设计值为20‰
管道埋深在总管沟底标高以上。
2.2 待敷设管道分布及周围环境
待敷设管道A—1标曹安路过路管共计有19根，从扛桥卫生院向东至祁连山路，设计管内径35号、44号井过路管为Φ450mm，其余均为Φ300mm，采用F型接口钢筋混凝土管。A-20a标沪青平过路管共计有10根，从航空职业技术学校(七莘路口)向东至外环线立交，设计管内径全部为Φ300mm。曹安路、沪青平公路是上海通往江浙两省的交通要道，交通量大，道路两侧商店、酒楼、厂家林立，紧挨道路上界沿，人行道宽最小处不足2m，人行道下管线密布。过路管道在总管一侧井位基本上选用总管井，另一侧井位大多在行人进出口、厂区内及商店、酒楼门口，井位平面尺寸有严格限制。
施工前，道路及人行道下既有管线走向、埋深、尺寸及管材的探查是非常重要的，一般采用物探的方法。在探查工作中，根据不同的管线类型和管线材质，合理地选择不同的物探方法和仪器，各种仪器和方法互相验证、相互补充，以确保探查质量和精度。
地下不明障碍物：沪青平公路原为二车道公路，南侧为河浜，后经回填拓宽为现在四车道公路，因此路面下存在不明障碍物。28号井位离南侧总管井15m左右慢车道下，在先导钻进施工时，曾遇到不明障碍物，11号井位在道路北侧人行道下曾遇到密排树根桩。
曹安路总管井采用沉井施工方法，由于流砂严重，井外土体沉降很大，沉井到位后，井外采用建筑垃圾回填，微型管道施工时常在洞口2m范围内遇大块石，钢筋等障碍物。
2.3 工程水文地质条件
施工场地位于上海市曹安路及沪青平公路沿线，属长江三角洲滨海平原地貌类型，地貌形态单一。地面标高4.53~5.35m范围，地形平坦。
2.3.1 待敷设管道所处土层
以曹安路23号井为例，参见图1：

图1
沪青平公路地层分布基本与曹安路相同，以粉质黏土分布最厚。
2.3.2 地下水
本场地浅部土层中地下水属潜水类型，大气降水和地表经流为主要补给来源，水位随季节变化，勘察时测得的钻孔稳定水位在1.00~1.85m之间。在沉井施工及顶管过程中发现曹安路地层中存在大股明水，可能与老管道的渗漏有关。
3 工程特点及难点分析
工程特点：点多面广，设备转移、施工管理，接水、接电工作量大。
工程难点：
1) 井位确定。根据既有管线走向、间距、地下不明障碍物，允许位置的大小，几度变换井位，确定最合适位置。
2) 井的尺寸。井位平面尺寸有严格限制，适合小型化设备施工。
3) 地下不明障碍物。遇地下不明障碍物，若无法排除，须多次修正管道设计轴线。
4) 施工工艺。软土层微型排水管道非开挖施工工艺要试验、摸索。
4 先导法微型管道非开挖施工技术
从2000年11月初在沪青平公路21号井开始试验，到2001年2月26日在沪青平公路3号井过路管顺利贯通，用了近四个月进行工艺研究、试验，摸索出了适合上海地区土质条件的微型管道非开挖施工方法，其主要施工步骤如图2所示：

图2

图3
4.1 施工工艺流程

施工平面布置要求

图5
① 施工平面布置要求紧凑，合理，方便施工原则。
② 施工中泥浆及场地污水经沉淀池沉后统一外排。
③ 场地内接电及安全施工按有关规定实施。
施工工序：
1) 全程物探：按设计管道轴线走向及埋深要求，在施工前要进行障碍物的复探，在条件许可的前提下开样洞复核。若设计管位存在不可克服的障碍物，须与设计协商修改管位。
2) 洞口加固：管位确定后破洞前，须对洞口进行加固，一般采用压密注浆对土体进行稳定加固，然后水平加套钢护筒，目的防止洞口土体流失。
3) 先导钻孔：采用小型定向钻机，地表导向仪控制钻进方向，为控制钻孔直线度，地表控制点须加密，并按控制点实际高程控制钻头深度。钻头到达接收井后，反拉导向杆贯通两井就位。
4) 分级扩孔：根据管位的土质情况及管道外径分四到五级挤压扩孔，扩小孔时可适当出泥，以减小扩孔过程中对周围土体的过大挤压作用。
5) 管道顶进：最后一级扩孔结束后，安装洞口止水装置，以尽量短时间(一般不超过3小时，若是流砂土层，不应超过1小时)，进行管道顶进，同时在管外围注减摩浆液，在导向杆引道下，管道向前推进。
5 施工方法改进
为了更精确保证排水管道坡度要求，必须对现有施工工艺的轴线控制方法进行改进，在先导管敷设或管道顶进施工方向控制方式上，必须采用经纬仪引导方向，发现偏差，通过有效纠偏系统进行控制，能确保排水管道坡度要求。下面介绍二种有效的施工方法。
5.1 二程式顶管施工方法
总结方案一试验失败原因有如下两条：
1、二程式国产设备可靠性差，方向不易控制。
2、定向钻敷设Φ1 59mm先导钢管直线度不够好，引起扩孔顶进阻力过大。
为此，我们市政二公司于2001年7月从日本伊势机公司引进TPM200二程式顶管先导设备主机及操作平台， 目前扩孔机经改进后已制作完成，主顶设备等后方配套设备也已全部完成。
该设备优点：
1、可靠性好。先导机头具有偏心回转功能，纠偏系统可靠，可任意方向纠偏。
2、敷设Φ219mm先导钢管直线度好，最大偏差不超过5cm。从操作平台上对机头位置及偏差一目了然，并能进行有效纠偏，使先导钢管按设计轴线顶进。
施工工艺流程为：
二程式顶管施工工艺：

图6
施工技术能力：
1) 最大管径：DN600mm
2) 管道轴线偏差：小于5cm
3) 适用管材：钢筋混凝土管，钢管，塑料管
4) 工作井平面尺寸：4.5 ×2.5m
5.2 高精度定向钻顶管施工方法
二程式顶管法虽然具有精确导向的优点，但存在如下二方面不足：
1) 施工效率不高：TPM200机头需要动力线和信号控制线与地面上操作平台联系，在Φ21 9mm先导钢管顶进过程中，要不断装撤动力线和信号控制线，影响到施工作业效率。
2) 保养维修成本高：为保证设备的可靠性，TPM200机头中的动力和控制系统需要经常保养维修，配件需从日本进口，价格昂贵。
针对二程式顶管法存在问题，并受定向钻施工方法启发，先导钢管敷设施工我们作如下改进：
1) 采用水平钻机，回转挤压钻进，不出泥，动力在基坑中，便于维修保养。
2) 采用经纬仪瞄准钻头方向，发现偏差，利用钻头迎面不平衡土压进行方向纠正。
该方法优点是：先导钢管敷设施工效率高，轴线精度高，动力设备维修保养方便。
该方法我们称之为“高精度定向钻法”。
施工技术能力：
1、最大管径：DN600mm
2、管道轴线偏差：小于5cm
3、适用管材：钢筋混凝土管，钢管，塑料管
4、工作井平面尺寸；3.5 ×2.5m
6 结论
本次结合沪青平公路、曹安路非开挖微型顶管工程进行试验研究，取得丰富的试验数据和研究成果，达到了设计要求，按时完成施工生产任务。通过总结有如下几点
1) 通过试验摸索的施工方法既能进行Φ450mm钢筋混凝土管道的非开挖施工，也能进行相似口径的塑料管道非开挖施工。
2) 一次顶程最大值到目前为止为79m，根据摩阻力大小及设备能力，顶程还可以大些。
3) 采用经纬仪引导方向，能精确保证排水管道水力坡度，“高精度定向钻法”顶管施工方法既能方便地控制先导方向，满足排水坡度要求。又能快速地进行管道敷设，施工效率成倍增加，是一种方便有效的施工方法。
本刊由产品互链网提供，资料仅供参考

  • Ex200挖掘机发动机冒黑烟故障的排除
  • ZL30E型装载机无动力输出故障的排除
  • 工程机械修理中选择胶粘剂的基本原则
  • 工程机械发动机的实用检测技术
  • 工程机械柴油箱的日常保养
  • 工程机械大修的基本要求
 申请编辑员
 相关知识
欢迎成为编辑员
  本网为开放式知识库，成为编辑员可共同维护相关栏目知识。

产品互链网 © 版权所有 2001-2007 | 服务建立友谊 | 辽ICP备06016610号