城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)課件

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2023/7/18城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)第一章.頂管施工技術(shù)城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管—借助于頂推裝置，將預(yù)制管節(jié)頂入土中的地下管道不開(kāi)槽施工方法。（不開(kāi)槽施工方法有頂管法、盾構(gòu)法、淺埋暗挖法、地表水平定向鉆法等）頂管用途：排水管道、上水管道、天然氣管道、電力管道、熱力管道、輸油管道等。頂管技術(shù)普遍用于交通、水利、電力、市政建設(shè)等行業(yè)頂管管材：鋼管、鋼筋砼管、玻璃鋼夾砂管、聚合物砼管、陶瓷管及鑄鐵管等城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管施工歷史1896年美國(guó)最早的穿越北太平洋鐵路鋪設(shè)管道的施工；1948年日本穿越尼崎市鐵路，Φ600鑄鐵管，頂距6米；1953年我國(guó)北京首次頂管穿越鐵路（鋼筋砼管）；1956年上海開(kāi)始頂管，穿越黃浦江江堤（鋼管）；1964年前后，上海進(jìn)行了大口徑機(jī)械式頂管各種試驗(yàn)，口徑在2m的鋼筋砼管的一次推進(jìn)距離可達(dá)120米，開(kāi)創(chuàng)了使用中繼間先河；城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀1978年上海開(kāi)發(fā)擠壓法頂管，特別適用于軟粘土和淤泥質(zhì)粘土，效率比手掘式頂管提高一倍；1984年上海市政公司、南京市政公司分別從日本引進(jìn)了DN800、DN600偏壓破碎型泥水平衡頂管設(shè)備；1989年上海成功研制第一臺(tái)DN1200泥水平衡頂管機(jī)；1992年上海成功研制我國(guó)第一臺(tái)DN1440土壓平衡掘進(jìn)機(jī)；1992年上海成功研制最大口徑DN3540加泥式土壓平衡掘進(jìn)機(jī)；2004年上海研發(fā)出矩形大截面頂管機(jī)（3.8米×3.8米）；2006年揚(yáng)州生產(chǎn)處矩形截面頂管機(jī)（4.3米×6米）。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀1992年上海奉賢開(kāi)發(fā)區(qū)向杭州灣深水區(qū)單向一次頂進(jìn)DN16001511米，成為我國(guó)第一根單向一次頂進(jìn)超千米的鋼筋砼管；1997年上海黃浦江引水工程單向一次頂進(jìn)DN3500鋼管1743米，創(chuàng)鋼管頂管世界紀(jì)錄；2008年汕頭第二條過(guò)海頂管工程，一次頂進(jìn)DN2000鋼管2080米，再創(chuàng)鋼管頂進(jìn)世界紀(jì)錄；2010年浙江嘉興污水排海頂管工程，單向頂進(jìn)DN2000鋼筋砼管2059米，超長(zhǎng)距離砼頂管進(jìn)入世界先進(jìn)行業(yè)；城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀世界上砼頂管首次超千米的是德國(guó)漢堡下水道頂管，DN2600鋼筋砼管單向頂進(jìn)1200米（1970年），采用全氣壓法頂管技術(shù)。世界上最長(zhǎng)的砼頂管在荷蘭，DN3000鋼筋砼管，單向頂進(jìn)長(zhǎng)度2535米（1994年）；世界上頂管管道最大口徑是DN4400（德國(guó)）德國(guó)、日本是公認(rèn)的頂管技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.1頂管施工技術(shù)發(fā)展和現(xiàn)狀頂管優(yōu)點(diǎn)：施工面由線縮成點(diǎn)，占地面積小；地面活動(dòng)不受施工影響，對(duì)交通干擾?。辉胍艉驼饎?dòng)低，城市中施工對(duì)居民生活環(huán)境干擾小，不影響現(xiàn)有管線及構(gòu)筑物的使用；可以在很深的地下或水下敷設(shè)管道；可以安全穿越鐵路、公路、河流、建筑物，減少沿線的拆遷工作量，降低工程造價(jià)。

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.2頂管施工工藝頂管施工工藝：施工準(zhǔn)備、頂進(jìn)設(shè)備安裝、頂管機(jī)井內(nèi)就位、頂管機(jī)出洞、管節(jié)頂進(jìn)、管節(jié)拼接城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.2頂管施工工藝

機(jī)械頂管施工流程：施工準(zhǔn)備：建工作井、接收井；測(cè)量放樣；頂進(jìn)設(shè)備安裝：軌道安裝、后靠背安裝、主千斤頂安裝、洞口止水裝置安裝；頂管機(jī)井內(nèi)就位：頂管機(jī)試運(yùn)行；頂管機(jī)出洞：拆除封洞、主千斤頂頂進(jìn)、出泥準(zhǔn)備；管節(jié)頂進(jìn)：偏差測(cè)量、出泥、頂進(jìn)糾偏；管節(jié)拼接：接口檢驗(yàn)、管節(jié)進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.3頂管分類3.1按頂管直徑：大直徑頂管：直徑≧DN2000；中直徑頂管：直徑為DN800～DN1800；小直徑頂管：直徑≦DN600；3.2按頂進(jìn)距離（一次）：短距離：頂進(jìn)不需要采用中繼間的頂管；長(zhǎng)距離：頂進(jìn)距離超過(guò)400米的頂管，考慮設(shè)置通風(fēng)、中繼間等；超長(zhǎng)距離：頂進(jìn)長(zhǎng)度超過(guò)1000米的頂管；3.3按頂管管材：鋼管、鋼筋砼管、玻璃夾砂管等其他管材；城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.3頂管分類3.4按頂管作業(yè)方式：人工頂管：管前人工挖土、出土、糾偏等，對(duì)土質(zhì)條件要求高，管徑Φ800以上；機(jī)械頂管：土壓平衡頂管法：掘進(jìn)機(jī)土倉(cāng)內(nèi)泥土的壓力來(lái)平衡掘進(jìn)機(jī)所處土層的土壓力和地下水頂管方法；泥水平衡頂管法：以含有一定濃度、粘度、密度的泥漿水充滿掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)，并對(duì)它施加一定壓力以平衡地下水壓力和土壓力的頂管方法；氣壓平衡頂管法：在所頂進(jìn)管道的挖掘面充滿一定壓力的空氣，以平衡機(jī)頭前地下水壓力并疏干挖掘面土體內(nèi)地下水的頂管方法。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.3頂管分類城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.3頂管分類3.5按管軸線：直線頂管曲線頂管3.6按地下水位分：干法頂管水下頂管城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工4.1頂管工程施工主要包括工作井、推進(jìn)系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)、定位糾偏系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)。工作井：工作平臺(tái)、洞口止水圈、扶梯、集水井、后靠背、基礎(chǔ)與導(dǎo)軌；推進(jìn)系統(tǒng)：主頂裝置、頂鐵、頂管機(jī)、頂進(jìn)管節(jié)、中繼間；注漿系統(tǒng)：拌漿設(shè)備、注漿泵、管道；定位糾偏系統(tǒng)：測(cè)量設(shè)備、糾偏裝置；輔助系統(tǒng)：輸土設(shè)備、起吊設(shè)備、輔助施工、供電照明、通風(fēng)換氣城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工4.2頂管專項(xiàng)施工方案編制要求（GB50268-2008）：1、頂進(jìn)方法比選和頂管段單元長(zhǎng)度確定；2、頂管機(jī)選型及各類設(shè)備的規(guī)格、型號(hào)及數(shù)量；3、工作井位置選擇、結(jié)構(gòu)類型及洞口封門設(shè)計(jì)；4、管節(jié)、接口選型及檢驗(yàn)，內(nèi)外防腐處理；5、頂管進(jìn)、出洞技術(shù)措施，地基改良措施；6、頂力計(jì)算、后背設(shè)計(jì)和中繼間設(shè)置；7、減阻劑選擇及相應(yīng)技術(shù)措施；8、施工測(cè)量、糾偏的方法；9、曲線頂管及垂直頂升的技術(shù)控制及措施；10、地表及構(gòu)筑物變形與形變監(jiān)測(cè)和控制措施；11、安全技術(shù)措施、應(yīng)急預(yù)案。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理辦法》——建質(zhì)[2009]87號(hào)第三條危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程是指建筑工程在施工過(guò)程中存在的、可能導(dǎo)致作業(yè)人員群死群傷或造成重大不良社會(huì)影響的分部分項(xiàng)工程。

第五條施工單位應(yīng)當(dāng)在危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程施工前編制專項(xiàng)方案；對(duì)于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，施工單位應(yīng)當(dāng)組織專家對(duì)專項(xiàng)方案進(jìn)行論證?！冻^(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程范圍》

一、深基坑工程二、模板工程及支撐體系三、起重吊裝及安裝拆卸工程四、腳手架工程五、拆除、爆破工程六、地下暗挖工程、頂管工程、水下作業(yè)工程。

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工4.2頂管頂進(jìn)方法的選擇

應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求、工程水文地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：1)采用敞口式（人工挖土）頂管機(jī)時(shí)，應(yīng)將地下水位降至管底以下不小于0.5m處；2)周圍環(huán)境要求控制地層變形、或無(wú)降水條件時(shí)，宜采用封閉式的土壓平衡或泥水平衡頂管機(jī)施工；3)穿越建（構(gòu)）筑物、鐵路、公路、重要管線時(shí)，應(yīng)制訂相應(yīng)的保護(hù)措施；4)對(duì)于小口徑的金屬管道，無(wú)地層變形控制要求且頂力滿足施工要求時(shí)，可采用一次頂進(jìn)的擠密土層頂管法；城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工①1層雜填土③層粉砂②層粉土夾薄層粉砂④層粉質(zhì)粘土4.3頂管土層選擇：1）根據(jù)當(dāng)今的頂管技術(shù)水平，從淤泥到巖石各類土層都可以頂進(jìn)。只是哪類土層更適于頂進(jìn)，在哪類土層中需要采用一定技術(shù)措施。2）淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘土以及滲透系數(shù)小于10-3cm/s的砂土比較適于頂管。3）淤泥質(zhì)、松填土和沼澤地基強(qiáng)度特別低，不均勻性特別大，頂管軸線不易控制，糾偏困難，易造成工作面坍塌和頂管軸線失穩(wěn)，屬于不宜頂管的土層。4）受壓強(qiáng)度大于15MPa的弱風(fēng)化以及中等風(fēng)化的巖石，不宜選用頂管穿越層。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工5）卵礫石和滲透系數(shù)大于10-3cm/s的砂層，減阻泥漿不能形成泥膜，也不宜選為頂管土層。6）砂性土在頂管時(shí)阻力大，而且砂性土的滲透系數(shù)對(duì)減阻泥漿幕的形成質(zhì)量影響大，并且砂土層密實(shí)度影響管道受力。7）填土層對(duì)于頂管屬于不穩(wěn)定土層，分為雜填土、素填土和吹填土等，頂進(jìn)有難度。8）巖石層需要選擇合適的頂管機(jī)，頂進(jìn)進(jìn)度要緩慢。9）黏性土層適于頂管，是頂管常見(jiàn)土層。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工4.4頂管機(jī)選型頂管誕生施工至今一百余年，發(fā)展經(jīng)過(guò)四個(gè)階段：挖掘面敞開(kāi)的頂管、氣壓頂管、泥水平衡頂管和土壓平衡頂管階段。頂管機(jī)選用的基本原則：1、適應(yīng)性原則（1）與土質(zhì)相適應(yīng)（2）與設(shè)計(jì)條件相適應(yīng)（3）與地面條件相適應(yīng)（4）與地下條件相適應(yīng)2、可靠性原則（1）易使用性和操作性（2）頂管機(jī)耐用性（3）設(shè)備的可維修性城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工3、安全性原則（1）機(jī)械的安全性（2）應(yīng)對(duì)外部條件的安全性4、經(jīng)濟(jì)性原則（1）頂管機(jī)的性價(jià)比高（2）頂管機(jī)的適用范圍廣（3）頂管機(jī)的施工速度快（4）棄土處理容易且成本低城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工4.5頂管施工頂力的選擇1、頂進(jìn)阻力計(jì)算應(yīng)按當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)公式，或按公式6.3.4計(jì)算：

（6.3.4）式中:Fp——頂力（kN）；Do——管道的外徑（m）；L——管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度（m）；f——管道外壁與土的單位面積平均摩阻力（kN/m2），通過(guò)試驗(yàn)確定；對(duì)于采用觸變泥漿減阻技術(shù)的宜按表6.3.4-2選用；NF——頂管機(jī)的迎面阻力（kN）；不同類型頂管機(jī)的迎面阻力宜按表6.3.4-1選擇計(jì)算式。2、工作井允許頂力計(jì)算3、后靠背允許頂力計(jì)算4、頂管管材允許頂力計(jì)算施工最大頂力應(yīng)大于頂進(jìn)阻力，但不得超過(guò)管材或工作井后背墻的允許頂力城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.4頂管施工計(jì)算施工最大頂力時(shí)，應(yīng)綜合考慮管節(jié)材質(zhì)、頂進(jìn)工作井后背墻結(jié)構(gòu)的允許最大荷載、頂進(jìn)設(shè)備能力、施工技術(shù)措施等因素。頂進(jìn)應(yīng)連續(xù)作業(yè)，遇下列情況之一時(shí)，應(yīng)暫停頂進(jìn)，及時(shí)處理：1）頂管機(jī)前方遇到障礙；2）后背墻變形嚴(yán)重；3）頂鐵發(fā)生扭曲現(xiàn)象；4）管位偏差過(guò)大且糾偏無(wú)效；5）頂力超過(guò)管材的允許頂力；6）油泵、油路發(fā)生異?，F(xiàn)象；7）管節(jié)接縫、中繼間滲漏泥水、泥漿；8）地層、臨近建（構(gòu)）筑物、管線等周圍環(huán)境的變形量超出控制允許值。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.5頂管新概念—摩阻力頂管受力分析概念—管道頂進(jìn)要承受土壓力和頂力的聯(lián)合作用。頂管管壁摩阻力計(jì)算兩種方法：1、管壁摩阻力與土壓力有關(guān)，由土壓力乘以摩擦系數(shù)；2、根據(jù)不同土質(zhì)的單位面積摩阻力計(jì)算管壁摩阻力（摩阻力與土壓力無(wú)直接關(guān)系）城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.5頂管新概念—摩阻力案例1：用9000KN頂力推動(dòng)2KM長(zhǎng)度頂管浙江省嘉興某污水排海頂管工程，將一根DN2000鋼筋砼管單向頂進(jìn)2050米。頂進(jìn)土層有砂質(zhì)粉土夾粉砂、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土～淤泥質(zhì)黏土，覆蓋層較厚，最大厚度達(dá)20米左右。該工程實(shí)際頂力較小，中繼間僅在管道啟動(dòng)時(shí)使用。管道啟動(dòng)后僅靠工作井的9000KN頂力就完成全程管道頂進(jìn)。該工程頂進(jìn)特點(diǎn)是：頂進(jìn)軸線偏差小，補(bǔ)漿點(diǎn)多而且補(bǔ)漿充分。經(jīng)核算，頂進(jìn)動(dòng)態(tài)摩阻力為0.43KN/m2，約為規(guī)范經(jīng)驗(yàn)值的1/10；原因分析：良好的注漿條件和效果，造成管道浮在泥漿中向前移動(dòng)，而不受管周土壓力作用。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.5頂管新概念—摩阻力案例2：頂管停工一個(gè)月，頂力可以逆轉(zhuǎn)廈門大學(xué)城某頂管工程，管徑DN2200鋼管，全長(zhǎng)484米。在同一工作井內(nèi)共有兩根管道，因頂力過(guò)大，其中一根管道當(dāng)頂力達(dá)到12000KN時(shí)將工作井后背墻損壞，停工一個(gè)月。修復(fù)后為避免管道在啟動(dòng)時(shí)破壞，決定不提高頂力，在管道內(nèi)每隔六米增設(shè)補(bǔ)漿孔，全線補(bǔ)漿后第四天啟動(dòng)頂管，頂力很快下降到8000KN。正常頂進(jìn)后，頂力又持續(xù)下降，最后順利頂完全程。分析：管道彎曲下，并且在充分補(bǔ)漿后漿液將管道與土隔開(kāi)，使摩阻力逐步降低，證明了“管壁摩阻力可以逆轉(zhuǎn)”。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)1.5頂管新概念—摩阻力管道摩阻力與覆蓋層厚度的關(guān)系另一個(gè)案例是超長(zhǎng)距離頂管中的中繼間頂力變化規(guī)律，中繼間測(cè)試反映在管道彎曲段頂力增加，而直線段頂力幾乎無(wú)變化，表明覆蓋層的厚薄對(duì)中繼間的頂力沒(méi)有影響。再次證實(shí)土壓力不直接作用在管道上。另外，在無(wú)地下水土層頂管，土層比較穩(wěn)定，土的力學(xué)指標(biāo)較高，管道的減阻措施是擴(kuò)孔，由于存在土拱作用，管道承受土壓力作用很小。頂管新概念1）注漿頂進(jìn)管道不直接承受土壓力作用。加減阻泥漿時(shí)，管道浮在泥漿中向前移動(dòng)，干挖施工，管道壁除管底外均與土體脫開(kāi)；2）直線頂進(jìn)的管道摩阻力很小，停止頂進(jìn)后管壁的摩阻力升高后再注漿可以使摩阻力逆轉(zhuǎn)；3）管道彎曲是管壁阻力的主要原因，而且是不可逆轉(zhuǎn)的。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)第二章.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)實(shí)例工程簡(jiǎn)介（1）輸配管線工程是城郊水源地原水工程陸域輸水系統(tǒng)重要組成部分，工程供水規(guī)模為440萬(wàn)m3/d，采用兩根DN3600鋼管，單管全長(zhǎng)約27.10km。（2）J8~J6為工程的最長(zhǎng)頂管段，雙排DN3600鋼頂管，長(zhǎng)度為均為920m，管道埋深約12m；頂管沿線地面情況復(fù)雜，多次穿越五洲大道高架及A20外環(huán)線主干道；（3）頂管主要穿越土層為③2層砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和④層淤泥質(zhì)黏土。參考同類型工程施工經(jīng)驗(yàn)，選用DN3600大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)。該掘進(jìn)機(jī)具有大扭矩、頂進(jìn)效率高、沉降控制精度高和操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（4）每段頂管設(shè)置2個(gè)中繼間；第一套中繼間設(shè)置在機(jī)頭后30m，第二套中繼間設(shè)置在機(jī)頭后250m。1）每套中繼環(huán)安裝24只800kN雙作用油缸，總推力19200kN（實(shí)際控制頂力為12000kN），油缸行程為500mm。2）中繼間的密封結(jié)構(gòu)采用雙道徑向可調(diào)的橡膠密封，另增加兩道鷹嘴形橡膠止水圈。雙道徑向可調(diào)的橡膠密封用于中繼間伸縮時(shí)密封裝置。3）中斷間處理步驟：利用中繼間處的預(yù)留注漿孔，向中繼間內(nèi)外殼環(huán)形空隙中壓注雙液水泥漿，以替換膨潤(rùn)土泥漿并加固土體，每只中繼間共同6只注漿孔，注漿約2t。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（5）下穿建（構(gòu)）筑物的保護(hù)措施1）頂管段多次下穿五洲大道高架及A20外環(huán)線主干道，頂管施工影響的建（構(gòu)）筑物見(jiàn)下表。頂管沿線穿越周邊建（構(gòu)）筑物情況表城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)2）減小地面沉降的措施：頂管施工過(guò)程中，由于鋼管的現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)間比較長(zhǎng)，頻繁發(fā)生的較長(zhǎng)時(shí)間停止和重新啟動(dòng)頂進(jìn)過(guò)程對(duì)沉降的控制可能會(huì)造成不利的影響。上表的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)距離頂管的軸線都比較近，且頂管管道穿越層多為砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，土層比較不穩(wěn)定，為此制定以下控制地面沉降的具體措施：a）選擇大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)工程實(shí)踐表明：大刀盤泥水平衡頂管掘進(jìn)機(jī)對(duì)地表的沉降控制精度最高、效果最好。嚴(yán)格控制泥水艙泥水壓力，將這一壓力控制在比所處的地下水壓力高0.01MPa的范圍，可以較好地確保開(kāi)挖面穩(wěn)定控制。b）合理應(yīng)用“觸變泥漿套”原理管外壁完整的觸變泥漿潤(rùn)滑套的建立，可以及時(shí)填充各種原因引起的建筑空隙，并防止管外壁背土對(duì)土體的擾動(dòng)。施工中應(yīng)特別注意要從出工作井口開(kāi)始?jí)簼{，機(jī)尾的同步壓漿和管道沿線定時(shí)補(bǔ)漿也同樣重要。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)c）做好置換泥漿工作當(dāng)頂進(jìn)結(jié)束后，在拆除觸變泥漿壓注孔接頭之前，必須對(duì)每個(gè)孔的球閥內(nèi)用水泥漿置換觸變泥漿，以避免和管道的后期沉降。置換漿的工作應(yīng)依次按順序進(jìn)行，邊放漿邊壓注水泥漿，直到整個(gè)管道全部完成。d）后期沉降的觀測(cè)與控制頂管施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)地表及周邊建筑物、管線持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并作好后期注漿、加固，直到沉降基本穩(wěn)定為止。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（6）鋼管接口與外防腐1）現(xiàn)場(chǎng)焊接采用技術(shù)比較成熟的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊鋼管材質(zhì)均為Q235B鋼材，DN3600鋼管壁厚為34mm，DN2200鋼管壁厚22mm；管節(jié)長(zhǎng)度根據(jù)卷管鋼板的寬度2.2m定為6.6m或8.8m一節(jié)（根據(jù)頂管工作井尺寸決定）。2）采用單邊“V”字形鴛鴦坡口形式即管道上半圓為外壁坡口，下半圓為內(nèi)壁坡口，坡口角度為40°，焊縫背面采用陶質(zhì)襯墊，管道組對(duì)時(shí)單邊“V”字形鴛鴦坡口形式，解決了管道下部的仰焊難題，同時(shí)又可以將焊接作為分為管道外部（上半圓）和管道內(nèi)部（下半圓）兩個(gè)作業(yè)面，加快了施工進(jìn)度。3）焊接作業(yè)采用擺動(dòng)焊接方式在管內(nèi)施焊時(shí)沿逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行全位置角焊（多層多道焊），時(shí)刻確保焊接工作質(zhì)量的高效穩(wěn)定。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)4）管道對(duì)接在頂管使用的導(dǎo)軌上進(jìn)行鋼管組對(duì)前將焊口表面用磨光機(jī)打磨干凈，不得有銹蝕、油漬及其他污跡，坡口及焊口內(nèi)外清理范圍不小于10mm。鋼管焊接前先修口、清根，檢查管端端面的坡口角度、鈍邊、間隙。5）鋼管接口外防腐鋼管接口處的外防腐迅速進(jìn)行。鋼管接口外防腐（補(bǔ)口）應(yīng)在頂進(jìn)前和焊縫無(wú)損檢測(cè)后進(jìn)行，頂管接頭的外防腐層采用與頂管管道防腐層相同的標(biāo)準(zhǔn)。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（7）內(nèi)防腐施工及養(yǎng)護(hù)內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里，管道內(nèi)表面處理和內(nèi)襯厚度、工藝和質(zhì)量等應(yīng)府合《埋地給水鋼管道水泥砂漿襯里技術(shù)規(guī)范》（CECS10：89）的規(guī)定。除彎頭、三通等不宜機(jī)噴法施工而采用人工抹壓法施工外，其余全部采用機(jī)噴法施工。（8）管道功能性試驗(yàn)1．試驗(yàn)參數(shù)的確定（1）根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268）的要求：當(dāng)管道工作壓力大于或等于0.1MPa時(shí)，應(yīng)進(jìn)行壓力管道的水壓試驗(yàn)。DN3600鋼管道設(shè)計(jì)工作壓力為0.8MPa，試驗(yàn)壓力為0.8+0.5=1.3MPa。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)2.大直徑鋼管頂進(jìn)施工技術(shù)（9）工程結(jié)果（a）嚴(yán)橋支線工程作為青草沙水源泉地原水工程陸域輸水系統(tǒng)于2010年12月1日順利投入運(yùn)行。從青草沙原水工程基本建成，全面投入運(yùn)行，受益總?cè)丝趧t超過(guò)1100萬(wàn)人。（b）長(zhǎng)距離、大口徑鋼管頂進(jìn)施工，技術(shù)難度更高、質(zhì)量成本風(fēng)險(xiǎn)大、軸線精度測(cè)量等技術(shù)質(zhì)量等難題。（c）管道外防腐和大口徑管道剛度是鋼管頂進(jìn)亟待解決的技術(shù)難題。

（d）數(shù)項(xiàng)施工關(guān)鍵技術(shù)研究成果代表了我國(guó)大口徑鋼管頂管施工技術(shù)水平，奠定了我國(guó)在國(guó)內(nèi)外行業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的地位。（錄像）城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)第三章.玻璃夾砂管長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工技術(shù)城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃鋼管頂管施工技術(shù)（FRPM）玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（FiberGlassReinforcedPlasticMatrixPipes）簡(jiǎn)稱玻璃鋼管，是一種新型柔性非金屬（樹(shù)脂、纖維、砂等）復(fù)合材料管道，一般采用離心澆鑄工藝生產(chǎn)，是目前國(guó)內(nèi)外逐漸推廣使用的一種柔性復(fù)合材料管道。

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工技術(shù)定義：中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T21238－2007《玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管》3.1玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾管glassfiberreinforcedplasticsmortarpipes：以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以不飽和聚酯樹(shù)脂等為基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無(wú)機(jī)非金屬顆粒材料為填料，采用定長(zhǎng)纏繞工藝、離心澆鑄工藝、連續(xù)纏橈工藝方法制成的管道。3.2環(huán)剛度ringstiffness：指單位長(zhǎng)度的管環(huán)在外壓作用下，在一定徑向變形下所承受的荷載大小。它表征管環(huán)抵抗外荷載能力。以下式計(jì)算：SEI/D3，，通常以N/㎡作單位。其中EI為沿管軸方向單位長(zhǎng)度內(nèi)管壁環(huán)向彎曲剛度，D為管道計(jì)算直徑。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管長(zhǎng)距離頂進(jìn)施工技術(shù)玻璃鋼夾砂管特點(diǎn)：1、重量輕（僅為混凝土管的1/9~1/5）2、承壓能力好（承內(nèi)壓范圍0.4~2.5MPa）3、輸送體阻力?。ù植诙认禂?shù)n=0.009）4、能保證供水水質(zhì)5、抗化學(xué)和電腐蝕等特點(diǎn)。6、具有安裝方便7、使用壽命長(zhǎng)8、綜合費(fèi)用適中（頂管管材價(jià)格200元/米）9、操作簡(jiǎn)單10、維護(hù)成本低等

適用于城市給水、污水排放、工業(yè)水處理管道。

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)實(shí)例工程簡(jiǎn)介（1）某污水處理廠外收集污水系統(tǒng)的主干管管道工程，全長(zhǎng)約5Km，沿線為城市道路、農(nóng)田區(qū)、河塘，管道采用DN2200玻璃夾砂管（水力條件相當(dāng)于DN2600鋼筋混凝土管）、DN2500玻璃夾砂管（水力條件相當(dāng)于DN3000鋼筋混凝土管）頂管施工。

地質(zhì)條件1、工程區(qū)域地質(zhì)情況從上到下分別為：人工填土、淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、黏土、基巖。淤泥、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層含水量高、孔隙比大、承載力低、厚度大、屬典型的軟弱土層，其中淤泥質(zhì)粉細(xì)砂屬輕微~中等液化。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)

設(shè)計(jì)管道主要從淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土層中穿越。2、施工場(chǎng)區(qū)低平、開(kāi)闊、屬珠江三角洲沖積平原，是地下水和地表水的排泄區(qū)，地下水豐富。此外，人工填土層還含有限的上層滯水。施工關(guān)鍵技術(shù)1、試驗(yàn)段施工。工程安排了試驗(yàn)段，并對(duì)其實(shí)施了20天的連續(xù)檢測(cè)；檢測(cè)內(nèi)容包括：頂力、軸向應(yīng)變、糾偏、回彈、土壓力、水壓力等。為工程實(shí)施提供了技術(shù)參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)，保證了工程順利進(jìn)行。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)2、管道剛度選擇為保證頂管順利進(jìn)行，管材軸向、環(huán)向應(yīng)力安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，管材壁厚根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果需加厚。確定選擇的玻璃夾砂管管道鋼度等級(jí)不得小于15000N/m2。3、進(jìn)出洞措施（1）為防止頂管機(jī)進(jìn)、出井時(shí)因基礎(chǔ)承載力變化較大而出現(xiàn)“磕頭”現(xiàn)象，對(duì)井口5~10m范圍局部軟弱土體用水泥攪拌樁進(jìn)行加固。（2）在頂管過(guò)程中工作井口與管道間設(shè)置有橡膠止水帶，以防止流動(dòng)性土和地下水進(jìn)入井內(nèi)。4、頂進(jìn)單元段確定根據(jù)設(shè)計(jì)，管道平面位置200~250m設(shè)1座頂進(jìn)工作井或接收工作井。頂管頂在工作井內(nèi)向兩側(cè)接收井頂管，貫通后將頂管機(jī)從接收井內(nèi)吊出運(yùn)往下一工作進(jìn)繼續(xù)施工。為滿足工期進(jìn)度的要求，可用多臺(tái)頂管機(jī)械同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，加快了工程進(jìn)度。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)5、頂進(jìn)工藝選擇經(jīng)比對(duì)，采用了機(jī)械頂管機(jī)有利于快速穿越淤泥質(zhì)、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂層，同時(shí)可滿足長(zhǎng)距離頂管要求。6、最大頂力的確定受材質(zhì)強(qiáng)度和設(shè)備限制，頂管機(jī)最大頂力應(yīng)不大于12000kn/N。考慮種種不利因素和安全系數(shù)，取最大允許頂力的75%（即9000KN）為設(shè)計(jì)頂力。施工結(jié)果：大管徑玻璃夾砂管頂管施工創(chuàng)造一次頂進(jìn)最長(zhǎng)（236m）、頂進(jìn)速度最快（69m/d）、頂管工程最長(zhǎng)（約5km）的當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)記錄。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)自從20世紀(jì)80年代早期開(kāi)始，在歐洲、日本和北美等地，F(xiàn)RPM管道就已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于頂管和微型隧道施工的污水管道。由于美國(guó)缺乏合適的混凝土管道，F(xiàn)RPM管道就自然成為微型隧道最常用的管材。例如：1、美國(guó)20世紀(jì)80年代玻璃鋼管道占3.5%的市場(chǎng)份額，90年代末期每年生產(chǎn)的管道超過(guò)1萬(wàn)km，已經(jīng)安裝的玻璃鋼管線達(dá)到16萬(wàn)km，年遞增速度5~10%。2、20世紀(jì)90年代歐洲各國(guó)新建輸水管線中平均有50%采用玻璃鋼管；日本為25%；在中東幾乎為100%；3、最大直徑為3700mm；最大的玻璃鋼管道生產(chǎn)廠美國(guó)Owens-ComingCo.已生產(chǎn)的管道總長(zhǎng)超過(guò)3000km。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)3.玻璃夾砂管頂進(jìn)施工技術(shù)國(guó)內(nèi)玻璃鋼夾砂管道起源于20世紀(jì)80年代，到90年代中葉完成了引進(jìn)設(shè)備技術(shù)，從消化吸收到大規(guī)模應(yīng)用走過(guò)了一個(gè)艱難的里程。1999年建設(shè)部、國(guó)家石油化工局、國(guó)家輕工局、國(guó)家建材局和中國(guó)石油化工集團(tuán)也聯(lián)合發(fā)出通知(建科1999271號(hào))，其中第10條明確提出了要推廣應(yīng)用玻璃鋼夾砂管。到目前為止，全國(guó)總用量已經(jīng)接近2000km，最大的管道直徑達(dá)到2800mm，典型的管線如庫(kù)爾勒的150km/Φ1100mm和克拉瑪依80km/Φ1600mm。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)第四章.地下管道修復(fù)技術(shù)城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)4.管道修復(fù)技術(shù)的發(fā)展隨著城市建設(shè)發(fā)展，城市地下管道運(yùn)行維護(hù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。1.地下管道修復(fù)原因管道使用功能不能滿足實(shí)際需要；管道受土層電化學(xué)等腐蝕，結(jié)構(gòu)損壞或老化加，管道結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度安全度不能滿足運(yùn)行要求；開(kāi)槽敷設(shè)新管道會(huì)影響地面交通、破壞環(huán)境及擾民。2.管道修復(fù)技術(shù)發(fā)展歷程管道修復(fù)技術(shù)是非開(kāi)挖技術(shù)的組成部分，在20世紀(jì)70年代末在發(fā)達(dá)國(guó)家得到研究開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)發(fā)展為專門的行業(yè)；我國(guó)近年來(lái)城市地下管道不開(kāi)槽修復(fù)技術(shù)發(fā)展十分迅速。城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)4.管道非開(kāi)挖修復(fù)概述

3.管道修復(fù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀（1）管道局部修補(bǔ)技術(shù)當(dāng)管道的結(jié)構(gòu)完好，僅有局部性缺陷（裂隙或接頭損壞）時(shí)應(yīng)考慮局部修補(bǔ)技術(shù)，附加管道的結(jié)構(gòu)性能，消除管道缺陷和降低管道滲漏量。局部修復(fù)技術(shù)有：密封法、補(bǔ)丁法、鉸接管法、局部軟襯法、灌漿法、機(jī)器人法。（2）全斷面修復(fù)技術(shù)在燃?xì)狻⒐┧?、供熱等管道修?fù)工程中得到推廣應(yīng)用，其中內(nèi)襯（插管）法適用管徑范圍大，一次性修復(fù)管道長(zhǎng)；纏繞法適用管徑范圍大，一次性修復(fù)管道短；噴涂法主要用于管道防腐處理，且一次性修復(fù)管道不超過(guò)150米。

（3）靜壓裂管法作為非開(kāi)挖技術(shù)鋪管中是管道原位全斷面修復(fù)技術(shù)中一項(xiàng)新工藝。其基本方式是：以待更新的舊管道為導(dǎo)向，將其破碎的同時(shí)，將新管節(jié)拉入或頂入舊管道內(nèi)，實(shí)施管道更新。

城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)4.管道修復(fù)的施工方法

目前常用的管道修復(fù)的施工方法主要有以下幾種：傳統(tǒng)的內(nèi)襯法（插管法）改進(jìn)的內(nèi)襯法（縮頸法和變形法）軟襯法（原位固定法）纏繞法噴涂法澆筑法管片法化學(xué)穩(wěn)定法局部修復(fù)法改進(jìn)的內(nèi)襯法施工原理圖城市地下管道頂進(jìn)施工與修復(fù)新技術(shù)4.各種非開(kāi)挖管道修復(fù)的施工方法施工方法給水管污水管煤氣管使用口徑（mm）最大施工長(zhǎng)度（m）傳統(tǒng)的內(nèi)襯法連續(xù)管法（長(zhǎng)管）非連續(xù)管法（短管）√√√√100-2500100-1200300200改進(jìn)的內(nèi)襯法：拉拔法冷軋法變形法√√√√√√√√√75-60075-600100-12008001000500軟襯法：翻轉(zhuǎn)法絞拉法√√√50-