不开槽管道施工案例分析

【案例93】夯管法

背景资料：某公司承建一城市燃气管道工程,全长2.1 km,设计压力为0.4 MPa,管径为DN 200 mm,管道覆土5.0～5.2 m,管材为钢管。长38 m、下穿快速路的管段采用机械顶管法施工混凝土套管,其余管段全部采用开槽法施工。

顶管法施工前,项目部技术人员进入现场踏勘,调查了地下设施、管线和周边情况,了解水文地质情况后,建议用夯管法代替顶管法施工,经监理工程师会同勘察、设计单位研究后,建设单位同意采用夯管法施工,要求某单位办理相关手续后方可施工。夯管施工示意图如图5.6所示。

图5.6　夯管施工法示意图

项目部编制的夯管施工方案摘要如下：

(1)首节管采用管靴保护,管靴外径宜大于夯管外径15～25 mm。

(2)后续管节每次夯进前,已入管与吊入管的管节接口焊接完成后,即可与连接器及穿孔机连接夯进行施工。夯管完成后进行排土作业。

夯管法施工流程如图5.7所示。

图5.7　夯管法施工流程

施工过程中,施工单位在管道上截下一段短节,留出安装波纹管补偿器的位置,后因补偿器迟迟未到货,只好将管端头临时用彩条布封堵。

【问题】

1.简述夯管法代替机械顶管法施工具有哪些优越性。

2.请指出图5.6中A、B、C的名称。

3.施工单位在工程变更中,应履行哪些手续方可施工?

4.夯管法施工流程图中,A和B分别是什么?

5.请逐一指出夯管施工方案是否正确,错误的请改正。

6.请指出管靴夯进中采取的减阻措施有哪些?

7.本夯管排土采用什么方法?

8.简述本工程管道功能性试验如何进行。

9.施工过程中,施工单位的做法是否妥当?如不妥当,请写出正确的程序。

【参考答案】

1.本工程穿越道路段只有38 m,夯管法施工适用于距离较短路道。燃气管道管材为钢管,且管径为DN 200,比较小,不适合采用顶管法,而夯管法刚好合适。同时夯管法施工速度快,成本低,地下土层情况也适合。同时夯管作为套管,无需太高的精度。

2.A：排土器；B：管靴；C：夯管锤。

3.(1)必须执行变更程序。

(2)开工前必须编制专项施工方案,并按规定程序报批。

(3)项目技术负责人对全体施工人员进行书面技术交底,交底签字并存档。

(4)调查和保护施工影响区内的建构物和地下管线。

(5)本工程管道埋深超过5 m,故夯管法的工作井深度也超过5 m,需该公司组织专家论证专项方案。

(6)专项方案由该公司技术负责人、总监理工程师签字后方可实施。

(7)编制交通导行方案,工作范围内设围挡、警示标志及夜间红灯示警。

(8)对穿越段的道路地面沉降等进行监测。

4.A：安装导轨；B：试夯、复测。

5.(1)正确。

(2)错误。改正：管节接口焊接完成后,应进行焊缝质量检验和外防腐层补口施工后方可夯进。

6.减阻措施：管靴后宜设置减阻泥浆注浆孔,夯进中在管外壁注润滑液或涂抹润滑脂等。

7.夯管排土采用气压、水压等方法。

8.本工程管道的功能性试验应依次进行：

(1)管道吹扫。回填前管道采用清管球进行分段吹扫。

(2)强度试验。回填土至管顶0.5 m以上,留出焊口位置。管道试验介质为清洁水,试验压力不低于6 MPa。

(3)严密性试验。管线全部回填土至管上方0.5 m,管道的试验介质为空气,试验压力不低于4.6 MPa,稳压的持续时间应为24 h,每小时记录不少于1次。

9.存在两处不妥：

(1)波纹管补偿器应与管道保持同轴,但按背景资料中介绍的情况,不一定能保证。正确做法：补偿器运至安装现场时,再在已固定好的钢管上切口吊装、焊接。

(2)将管端头临时用彩条布封堵,彩条布封堵遇雨时不能防止管道漂浮、泥浆进入管腔。正确做法：管口应用堵板封闭。

【案例94】顶管法

背景资料：某公司承建DN 1 000 mm污水管道敷设工程,采用钢筋混凝土管。起点位于新都南路,上游接南海西路,沿南海东路自西向东至江阳路,接入现状DN 1 200 mm污水截流管。污水截流管长1 000 m,采用泥水式顶管法施工,沿途设置8个工作井,用于顶管机的始发和接收。工作井采用沉井法施工,沉井结构为永久性结构工程。顶管施工结束后施工盖板,盖板上砌筑检查井。

泥水顶管系统主要设施包括掘进机、洞口止水装置、注浆系统、千斤顶(油缸)、后背墙、顶铁、油泵、基坑导轨。其工作示意图如图5.8所示。

图5.8　泥水顶管工作示意图

项目部编制的施工部署如下：

(1)施工场地有少量地下水,沉井采用排水法下沉施工。为防止沉井沉降不均,刃脚下设置砂垫层和垫木,并布置监测点进行监测,指导沉井下沉施工。

(2)确定污水管最后一段顶管法施工流程如图5.9所示。

图5.9　顶管法施工流程

施工过程中发生以下事件：

事件一：第一节沉井在下沉时,项目部为赶工期,依次抽除垫木,后续沉井下沉过程中项目部发现沉井发生严重倾斜。

事件二：质量安全监督部门例行检查时发现,现场开关箱内连接多个用电设备,用电设备与开关箱的水平距离为5 m,存在严重安全隐患,对施工单位和建设单位进行通报批评。

【问题】

1.写出泥水顶管系统设施1～5的名称。

2.施工部署(1)中,沉井下沉应该监测哪些内容?

3.写出施工部署(2)中,顶管施工流程工序A、B的名称。

4.事件一中,沉井下沉产生倾斜的可能原因是什么?

5.事件二中,安全隐患应如何整改?现场临时用电中的三级配电为哪三级?

【参考答案】

1.1：注浆系统；2：顶铁；3：油泵；4：千斤顶(油缸)；5：后背墙。

2.监测内容：标高、轴线位移、结构变形、裂缝。

3.工序A为：出洞；工序B为：进洞。

4.沉井下沉产生倾斜的可能原因：砂垫层不平整、不密实；垫板不平整；未对称抽除垫木,挖土未对称,挖土面出现高低差；接高过程中,混凝土浇筑未对称进行；遇障碍物未及时发现和处理；地质状况复杂,地基承载力不同；监测频率低。

5.(1)安全隐患整改：一个开关箱内只能连接1个用电设备,用电设备与开关箱的水平距离不能大于3 m。

(2)三级配电：总配电箱、分配电箱、开关箱。

【案例95】定向钻与顶管综合题

背景资料：A公司承接一项DN 600 mm给水管线工程,管线全长5.5 km,管材为L485无缝钢管。其中1 km管段穿越城市重要地上、地下建(构)筑物,包括3所学校、2处政府机关、15家企业、1处森林公园、1座加油站、1条城市主干道及地下通信、电缆、燃气和热力管线若干。另穿越一条宽度为80 m的河道,两处穿越管段均采用泥水平衡顶管法施工,其余采用开槽明挖法施工。

工程开工前,该公司踏勘了施工现场,调查了地下设施、管线和周边环境。了解水文地质情况后,建议将80 m的非通航河道穿越段由顶管法施工改为水平定向钻施工,经建设单位同意后办理了变更手续。

定向钻施工前,参建单位除研究设定钻进轨迹外,还采用专业浆液现场配制泥浆,以便在定向钻穿越过程中起到辅助调整钻进方向、为泥浆马达提供保护润滑等作用。

开槽段管道安装前,项目部进行了焊接工艺试验,管道焊接施工质量满足设计要求。但某施工段管节安装完成后,尚未采取稳管措施即突遇数日大雨,发生了管道漂浮的情况。雨后,项目部对沟槽积水进行了排除,因工期紧张而未对该部分管段进行功能性试验即进行了沟槽回填。

在水平定向钻穿越河流施工过程中,由于地域空旷,施工现场没有对泥浆进行有效管理,对周围地层污染严重,遭到有关部门的处罚,限期整改。

【问题】

1.本工程顶管施工有哪些保护目标?

2.顶管法施工在顶管机头进行穿墙顶进之前,应该做好哪些设备设施的准备工作?

3.顶管法施工过程中,出现顶进困难的原因及处理措施是什么?

4.给出A公司将80 m的非通航河道管段施工由顶管法更改为水平定向钻施工的理由。

5.水平定向钻施工的主要流程是什么?

6.水平定向钻施工过程中,泥浆液在钻进过程中还起什么作用?

7.项目部进行的管道焊接工艺试验的目的是什么?

8.漂浮的管段对施工质量有怎样的影响?雨后项目部的处理措施有何不妥之处?应该如何处理?

【参考答案】

1.保护目标：3所学校、2处政府机关、15家企业、1处森林公园、1座加油站、1条城市主干道及地下通信、电缆、燃气和热力管线若干。

2.在穿墙前,通过沉井井壁上的预埋螺栓安装好橡胶板、圆环板、扇形后板等止水装置。将掘进机机头顶进至工作井墙面,拆除封门板后,启动主顶升千斤顶和顶管掘进机,开始顶进工作。

3.顶进困难的原因：

(1)土层塌方或工具管前端遇障碍物,使阻力增大。

(2)管道轴线偏差引起弯曲,使摩阻力增大。

(3)减阻介质膨润土泥浆配比不当或注入不及时,或注入量不足,减阻效果降低,使摩阻力增大。

(4)顶进设备油的泵、油缸或油路发生故障。

(5)顶进施工中因故停顶时间过久,润滑泥浆失水使减阻效果降低。

处理措施：

(1)顶管在正常顶进施工过程中,必须密切注意顶进轴线的控制,使管道轴线被控制在允许偏差范围以内。

(2)按不同地质条件配制适宜的泥浆,并采取同步注浆的方法,及时足量地注入泥浆。

(3)顶进施工前应对顶进设备进行认真的检修保养。

(4)停顶时间不能过久,发生故障应及时加以排除。

4.理由：水平定向钻施工快、成本低、工期短；顶管法适合长距离顶管,背景资料中河道宽度只有80 m,采用水平定向钻更合理；本工程为不通航河道的燃气管道穿越河底,覆土厚度只需0.5 m,顶管法比定向钻要求覆土厚度大。

5.主要流程：测量放线→钻机场地布置→钻机安装调试→钻导向孔→扩孔→洗孔→回拖→清理场地。

6.泥浆液作用：护壁、携渣、润滑、冷却钻头等。(www.xing528.com)

7.目的：制订焊接工艺指导书及其焊接工艺参数。

8.影响：会发生位移、漂浮、错口现象。雨水泡槽后,应进行中心线和管顶高程复测和外观检查,应做返工处理。

【案例96】顶管法

背景资料：A公司承建中水管道工程,全长870 m。管径DN 800 mm,管道出厂由南向北垂直下穿快速路后,沿道路北侧绿地向西排入内湖,管道覆土6.0 m、7.0 m,管材为碳素钢管。

勘测资料显示,现场地下水埋深较浅,无复杂地下管线影响。施工图设计建议：长50 m下穿快速路的管段采用密闭式土压平衡顶管法施工钢筋混凝土套管(图5.10),其余管段全部采用开槽法施工。施工区域土质较好,开挖土方可用于沟槽回填。

依据合同约定,A公司将顶管施工分包给B专业公司。

施工过程发生如下事件：

事件一：质量员发现个别管段沟槽胸腔回填存在采用推土机从沟槽一侧推土入槽的不当施工现象,立即责令施工队停工整改。

图5.10　顶进示意图

事件二：施工过程中,发现实际地下水埋深低于管底标高近2 m,且快速路地下管线分布十分复杂,B公司项目部征得A公司项目负责人同意后,拟改用人工顶管方法施工钢筋混凝土套管。

事件三：顶管施工过程中,发现顶进的管节中多处管道接口存在渗水、漏水的情况。项目部采取了相应措施保证管道正常顶进。

事件四：顶管顶进过程中,应遵循“快纠、少纠”的原则,控制顶管机前进方向和姿态；根据顶管的姿态,确定纠偏的措施。

事件五：顶管结束后,项目部采取措施进行触变泥浆置换。

【问题】

1.分析事件一中施工队不当施工可能产生的后果,并写出正确做法。

2.事件二中,土压平衡式顶管改为人工顶管施工时,A公司项目部应履行哪些程序?

3.事件三中,管节接口渗水、漏水产生可能的原因有哪些?如何预防?

4.事件四中,有无不妥之处?若有请改正。

5.顶管顶进中,纠偏措施有哪些?

6.顶管结束后,触变泥浆置换的措施有哪些?

【参考答案】

1.管道回填从管底基础部位开始到管顶以上500 mm范围内,必须采用人工回填；管顶500 mm以上部位,可用机械从管道轴线两侧同时夯实,每层回填高度应不大于200 mm；管道两侧和管顶以上500 mm范围内的回填材料,应由两侧对称运入槽内,不得直接扔在管道上,其他部位回填,严禁集中推入。

2.施工方应当根据施工合同,向监理工程师提出变更申请,监理工程师进行审查,将审查结果通知承包方,监理工程师向承包方提出变更令。机械顶管改成人工顶管后,A公司项目部应重新编制顶管专项施工方案,并重新组织专家进行论证。经施工单位技术负责人、项目总监理工程师、建设单位项目负责人签字后组织实施。

3.可能的原因：

(1)管节和密封材料质量不符合技术标准或运输、装卸、安装过程中管节被损坏。

(2)管道轴线偏差过大,造成接口错位,间隙不均匀填充材料不密实。

(3)接口或止水装置选型不当。

预防措施：

(1)严格控制管道轴线,按技术标准和操作规程进行施工。

(2)在管节的运输、装卸、码放、安装过程中,做到吊(支)点正确,轻装轻卸,保护措施得当。

(3)认真进行接口和止水装置的选型。

(4)严格执行管节和接口密封材料的验收制度。

4.正确做法：顶管顶进过程中,应遵循“勤测量、勤纠偏、微纠偏”的原则,控制顶管机前进方向和姿态；根据测量的结果分析偏差产生的原因和发展趋势,确定纠偏的措施。

5.纠偏措施：挖土纠偏和调整顶进合力方向纠偏。

6.置换措施：

(1)采用水泥砂浆、粉煤灰水泥砂浆等易于固结或稳定性较好的浆液置换泥浆填充管外侧超挖、塌落等原因造成的空隙；

(2)拆除注浆管路后,将管道上的注浆孔封闭严密；

(3)将全部注浆设备清洗干净。

【案例97】定向钻与顶管法

背景资料：甲公司中标市政管道铺设工程项目,长1.2 km,工程内容包括：DN 800 mm供热管道,采取架空敷设；DN 1 200 mm排水管道,采用水平定向钻法施工,断面布置图如图5.11所示。

图5.11　断面布置图(单位：mm)

事件一：在工程开工前,甲单位对施工现场进行踏勘,调查周围环境及水文地质情况之后,向监理单位提出方案变更,将排水管道的水平定向钻改为密闭式顶管法施工,经建设单同意之后办理了变更手续。

事件二：鉴于工程的专业性较强,甲公司通过内部论证,决定将工程交由具有独立法人资格和相应资质,且具有多年施工经验的下属乙公司来完成,甲公司未在施工现场设置项目管理机构。

事件三：供热管道安装时,为固定管道,在管道上焊接了定位钢筋；在穿越一处构筑物楼板时,项目部在该处设置了钢筋骨架来保护管道。

事件四：项目部编制供热管道的施工组织设计,各工序施工安排及工作时间如表5.2所示,其中基础及支架施工与排管之间需要间隔2 d。

表5.2　供热管道施工工序及对应时间

【问题】

1.请写出管道的施工顺序,并说明新建地下管线的施工原则。

2.请结合图5.11,简述甲公司申请将水平定向钻变更成顶管法的理由。

3.简述事件二中,甲公司的做法违反了哪些规定。

4.事件三中项目部做法有何不妥之处,请指出并改正。

5.计算供热管道无节奏流水施工的工期。

【参考答案】

1.管道施工顺序：先施工排水管道,再施工供热管道。管道施工顺序原则：先地下后地上,先深后浅。

2.理由：定向钻适用管径为300～1 000 mm,案例中的管道为1 200 mm,不适用；由图5.11可知,排水管道施工经过砂卵石地层,定向钻法不适用。而密闭式顶管法适用于多种地层,适用管径为300～4 000 mm,故采用密闭式顶管法。

3.甲公司将工程交由具有独立法人资格和相应资质,且具有多年施工经验的下属乙公司来完成；甲公司未在施工现场设置项目管理机构,这两项行为属于违法转包。

相关规定：存在下列情形之一的,属于转包：施工单位将其承包的全部工程转给其他单位施工；施工专业承包单位未在施工现场设立项目管理机构。

4.不妥之处

(1)供热管道安装时,为固定管道,安装时在管道上焊接了定位钢筋。正确做法：应该在托架上预留、安装固定钢筋。

(2)在穿越一处构筑物楼板时,项目部在该处焊接了钢筋骨架来保护管道。正确做法：管道穿过基础、墙体、楼板处,应安装套管。管道的焊口及保温接口不得置于墙壁中和套管中,套管与管道之间的空隙应用柔性材料填塞。

5.工期：58 d。

【案例98】背景资料：某公司承接一项道路新建工程,新建道路和现有道路正交,拟建道路施工包括两侧人行道下两排雨水管道。工程内容包括：①新建道路；②新建雨水管道；③过街雨水管Y1-1～Y1-2和Y4-1～Y4-2施工；④管线Y1-1～Y4-1改移为Y1-1～Y7-1和Y4-1～Y7-2,管线Y1-2～Y4-2改移为Y1-2～Y9-1和Y4-2～Y9-2。现有道路和拟建道路结构示意图如图5.12所示。

项目部根据现场条件进行了初始施工部署,如图5.13所示。

图5.12　现有道路和拟建道路结构示意图

图5.13　初始施工部署示意图

项目部编制的施工组织设计部分内容如下：

(1)过街雨水支管施工采用夯管法施工。

(2)考虑到现有交通流量大、施工场地小,为了保证施工安全和减少对交通的影响,过街雨水支管施工只在夜间进行；三班连续施工管线改移。

(3)针对工程的施工内容,编制的施工工艺流程为：新建雨水管道→交通导行→A→交通导行→B→交通导行→C。

在审查施工组织设计时,单位技术负责人认为,根据本工程的施工特点,过街雨水支管施工不宜采用夯管法施工,建议更换为顶管法施工。项目部采纳建议后,依据获批的施工组织设计组织施工。

【问题】

1.本工程施工部署应该考虑哪些因素?

2.补充施工组织设计(3)中工艺流程A、B、C的施工内容。(用背景资料中的①②③④表示)

3.单位技术负责人建议将夯管法更换为顶管法的原因是什么?

4.针对夜间施工,施工单位应采取哪些措施?

5.本工程施工前,项目部应向哪些部门申报、办理哪些报批手续?

【参考答案】

1.应考虑的因素：

(1)道路交叉口交通流量大,施工场地狭小；

(2)过街雨水支管采用顶管施工扰动地层,若施工控制不当造成地面沉降,影响交通；

(3)夜间施工,影响周围居民休息；

(4)占用道路、夜间施工和管线改移需相关部门和单位同意、配合,协调工作大；

(5)新建道路施工露天作业,受环境影响大；

(6)施工产生的扬尘对周围居民有影响。

2.A是④；B是③；C是①。

3.变更原因：

(1)顶管法施工适用于各种地层和给排水管道。

(2)过街雨水支管只能夜间施工,夯管法施工噪声大,对周围居民影响大。

(3)顶管法施工精度高,夯管法施工精度低。穿越道路时,顶管法施工可控性强,可以减少对地层的扰动,对现有道路影响小。

4.应采取以下措施：

(1)申领夜间施工许可证,并协同当地居委会公告附近居民；

(2)顶管法的始发工作井设在远离居民一侧；

(3)装卸材料轻拿轻放,采取消声、吸声、隔声等降低噪声的措施；

(4)夜间照明器具的种类和灯光亮度应严格控制,严禁灯光射入居民家。

5.应申报、办理的审批手续：

(1)向市政工程行政主管部门和公安交通管理部门申报,办理交通导行、临时占用城市道路和挖掘城市道路的报批手续；

(2)向环保部门申报,办理夜间施工手续；

(3)向管线管理单位申报,办理管线改移手续。