城市地下管道修复技术与工程实例课件.ppt
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1、市政公用工程专业一级注册建造师继续教育师资培训,2014.5.,讲课内容,2.2 城市地下管道修复技术与工程实例2.8 玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术2.9 大直径钢管输水管道顶进施工技术3.5供热管道焊接质量事故案例分析5.1绿色施工导则要点解读,市政工程技术总览,道路工程桥梁工程隧道工程顶管工程基坑工程,注册建造师继续教育 市政公用工程,城市地下管道修复技术与工程实例,管道修复技术的发展,国内外城市发展史表明,城市管网系统必然随着城市的发展而延伸,城市发展越快,地下管网设施的更新越快。传统的开挖更换技术,不仅耗费大量的财政开支,而且引起环境、交通、社会等一系列问题,其损失难以估量。
2、管道非开挖修复技术在20世纪70年代末在发达国家得到研究开发,目前已经发展为专门的行业;我国近年来城市地下管道不开槽修复技术发展十分迅速。,管道修复技术的发展,修复原因城市地下管道随着使用年限增多,管道使用功能因城市发展不能满足实际需要;管道受土层电化学等腐蚀作用,结构损坏或老化程度不断加大,管道结构和强度安全度不能满足运行要求。开槽敷设新管道影响地面交通、破坏环境及扰民,而且在地下管线复杂城区采用明挖换管法进行管线改造和管道更新已不现实。,各种非开挖管道修复的施工方法,(表示适用的施工方法),非开挖管线修复的优点,对环境、交通、商业区、拥挤的生活区干扰小利用原有管线的轨迹,无需控制施工方向可
3、加大原有管道的过流能力施工效率高,安全性好不需排屑,减少了对路面的损坏,管道开槽施工现场,管道非开挖施工现场,管道非开挖修复基本流程,尽管各种非开挖修复方法的工艺有所差异,但总体流程基本如下:,静压裂管法 静压裂管法是管道原位全断面修复技术中的一项新工艺。其基本方式为:以待更新的旧管道为导向,在将其破碎的同时,将新管节拉入或顶入旧管道内,实施管道更新。折叠法 折叠法管道内衬修复技术是使用一种外径与原管道内径相等或稍小的PE管,经折叠压缩装置将PE管按设计要求折叠变形暂时减少横截面积,经牵引机将变形后的PE管拉入清洗除瘤好的管道内,然后利用气压将折叠的PE管打开,稳压一段时间后,使PE管折叠处尽
4、量充分打开,慢慢恢复并与原管道内壁贴合在一起,达到防腐和提高原管道承压能力、延长使用寿命的目的。聚乙烯(PE)管材 聚乙烯管材在近年来被广泛应用于工业管道、城市给排水管道、燃气管道等地下管道系统,具有抵抗化学侵蚀和使用寿命长的特性,而且其优异的可焊性能够实现理想的连接。,一、静压裂管法工艺,施工工艺简介 以待更换的既有管道为导向,用专用裂管器将既有管道切开、挤碎达到扩径效果,拖入或顶入新管道,新管节直径比原有管径大一到二级。 施工过程包括破碎旧管道、挤压碎片进入土体形成新管孔、安装连接形成新管道。施工设备系统主要由液压动力源、液压拉杆机、支撑架、相应数量的拉杆以及裂管器组成。,静压裂管法施工示
5、意图,施工工艺流程,在施工管段两端适当部位设置设备工作井和进管工作井,将裂管设备置于设备工作井内,首先将快装杆从旧管道推向进管工作井,在进管工作井将导向杆卸下,更换相应的胀破装置,与管道连接后回拉,在破碎旧管的同时,拉入新管道,以完成管道的替换施工。 施工准备工作包括收集收集资料、现场勘查、沿线物探和编制施工组织设计、施工方案等技术准备,现在围挡、导行交通等现场准备和技术安全交底、培训等组织准备工作。,施工准备工作,接通临时线旧管道停气置换,开挖工作井,短管CCTV内窥仪检测,旧管道清洗,裂管设备安装,PE管节焊接,裂管器挤阔,PE管试压,回填井位,全线试压,恢复路面,恢复供气,竣工测量,施工
6、工艺流程,工艺优缺点分析,主要优点,施工简单易行、速度快、造价省管道适用范围广,包括:钢管、铸铁管、水泥管等地下管道。修复管道清洗要求低在一定范围内能扩径,增加流量对周边环境影响小,主要缺点,破碎旧管时的挤压和振动对周边建筑物产生危害需安装护套以保护新管单次更换长度短(100m)弯头处理较为困难,施工工程简介,1. 工程概况 某燃气集团公司在静安里中压线天然气管网改造工程中使用静压裂管施工工艺,取得了成功的施工实践。 工程起点为既有DN200中压A天然气闸井,终点为静安里中低压调压站,沿途没有用户支线。待修复管道为DN200的无缝钢管,新管材为SDR11的直径200PE管,管段长477m;采用
7、800G型裂管设备,共设工作井8座,工期26天。(不含切接)2. 工程现场调查 工程地质情况调查 :确定各岩土层厚度、取样深度、含水量、颗粒度承载力标准值等数据,给出穿越地形和地质钻探剖面图。 管道情况调查:确定待修复管道埋深、拐点、三通、阀门、水缸及其他管道附件的位置,附近埋地管道和其他地上地下构筑物的情况。,3. 施工组织与设计考虑因素 对存在三通、阀门等附件的管线连接处必须暴露开挖; 管道走向变化处(10)必须暴露开挖; 根据设备能力及施工条件确定一次施工长度; 工作井的位置不应影响交通。工作井设置 共设置9个工作井:6、7、8号为设备井;1、3、4、5号为进管井;1-1、2为复合井(作
8、为进管井和设备井共用),划分为8个施工段。 工作井断面确定 L=H(4RH)0.5DN 式中: L工作井长度(m) H敷设(管中距地面)深度(m) R聚乙烯管许用弯曲半径(m)R25DN DN公程直径(m),施工工程简介,静安里中压线天然气管网改造工程施工示意图,施工工程简介,超过 100G的市政课件下载地址:http:/ 访问密码 d5cf十一月市政培训班的网址:http:/ http:/ 12年过的一级市政和造价师 一次性八门http:/,携手十一 通过市政 qq群:136816564,4. 旧管道清洗 管道内部污垢较多时,需先进行清洗。沉积物较疏松时选用机械清洗,沉积物较多且结垢坚硬时选
9、用高压水清洗,沉积物为粘稠油状物时选用化学清洗剂清洗。 该工程管道沉积物较少,只局部采用高压水进行清洗。,5.裂管设备安装 800G型裂管设备吊放在设备井内,以旧管道中心和所在井壁面为基准,安放平整,液压动力设备放置在设备井外,设备支撑稳固。6.设置切割刀具角度 割刀角度设置以不破坏管道与管道上的回填土之间的平衡力为原则,角度宜设置在“5点”或“7点”位置。,割刀轮位置,施工工程简介,施工注意事项,1.裂管设备操作要点裂管作业: 当导向杆已到达管井口时,应停止连接快装杆; 将磁性挡块放入铰接杆两端的凹窝内; 滚刀进入旧管道管口时刀刃应在“5点”或“7点”位置上。管道就位: 拉管过程中在新旧管壁
10、之间填入柔性材料以减少摩擦; 施工时记录推拉杆连接数量以推断推拉杆位置; PE管拉入拖动过程中记录最大压力值变化; 准备充足,施工安排合理有序,严格填写施工记录。,施工注意事项,回拉管过程中如遇管道突然停止不前,可能是管道被重物压住所致。应在被卡住的地点开挖,移除重物,继续回拉。,回拉管注意事项,回拉管过程如起点时裂管头就被卡住,可能是因为旧管周围土体密度大所引起。应取下裂管头,用割刀割裂旧管,垒土坝注水,淹没管顶,蓄水一天浸软土层;抽走蓄水,继续回拉。,1.工程结果 采用原位裂管法将DN200的无缝钢管置换为DN200的聚乙烯新管道,全长477m在28d预定工期内施工完毕。除工作井占用道路设
11、置围挡外,其余部位保持路面交通,影响较小。2.改进建议 国内设备配套性差,政府应引导企业消化引进技术设备; 国内尚无管道修复前后检测评价技术和评价标准,应着手编制; 国内尚无行业标准,地方可先行编制地方标准。,工程结果与建议,二、折叠法工艺,1.工艺原理 折叠法管道内衬修复技术使用外径与原管道内径相等或稍小的PE管,经折叠压缩将PE管折叠变形,拉入清洗除瘤好的管道内,利用气压将折叠的PE管打开,慢慢恢复并与原管道内壁贴合在一起,达到防腐和提高原管道承压能力、延长使用寿命的目的。,2.工艺适用范围 适用管道类型为:压力管道、重力管道及石油、天然气、煤气及化工管道。内衬管管材:压力管道内衬常用PE
12、管材,重力管道可选用PVC内衬折叠管。修复管道直径:100-1200mm,通常只用于直管段。据报道,修复直径为400mm的管道时最大施工长度大800mm,取决于滚筒容量、回拖机构的回拖力及材料的强度。,内衬管修复前后变化,工艺特点施工占用场地小,环保性好新旧管配合紧密,无需注浆单次修复距离长管道过流断面损失小对管道清洗要求低穿插顺畅施工周期短使用寿命长经济性好,施工工艺流程图,工艺特点及流程图,德国某供水管道修复工程曾是世界上最大直径的PE折叠法修复工程,旧管管径DN=1500mm,为承插式,每5m一节。 修复前多处漏水,漏水量达35L s。 修复长度550m并有90慢转弯。 内衬PE管外径1
13、480mm,SDR61,重量54t,修复中停水时间72h。,Subetrra折叠机 插入折叠管,工程实例,注册建造师继续教育 市政公用工程,玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术,玻璃夹砂管排水管道长距离顶进施工技术,玻璃钢夹砂管简介: 玻璃纤维增强塑料夹砂管(FRPM),简称玻璃钢夹砂管,是一种新型柔性非金属复合材料管道。具有重量轻、承压能力好、比阻小、无污染、耐腐蚀能力强等特点,且安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等特点,目前极具发展前景。,玻璃钢管道,玻璃钢管道断面结构示意图,中继站法(中继间、中继环) 将需顶进的管线全长分成若干段,在相邻两段之间设置与所顶进管相同管
14、径的工作管,布置顶进设备,此工作管节称中继间。中继间以前的管段用中继间的顶进设备顶进。,泥浆套法 在顶管过程中,以高压泵向管外壁与土层之间注入触变泥浆,以减小阻力的措施。,大直径管道人工控制注浆法,中继站工作原理,长距离顶管施工技术,玻璃钢管与混凝土管经济技术比较,工程案例(一),工程简介 南洲路污水主干管是广州市沥窖污水处理厂厂外收集系统的关键工程, 管道起点在广州大道南洲路口立交处, 止点在沥窖污水处理厂厂内提升泵房, 全长4858m, 平面走向呈L形, 其中在规划南洲路段长4173m, 为东西走向; 在厂外西侧规划路上长685m, 为南北走向。 南洲路从广州大道至少管所一段为旧路, 路面
15、狭窄, 车流、人流密集, 该路段是附近沥窖村、小洲村、土华村的进出必经之路, 地面标高7.2-7.5m( 广州城建高程, 以下同) ; 从少管所至沥窖污水处理厂为规划路段, 沿线为农田、果树保护区、河涌, 地面标高6.5- 5.8m, 最低点5.6m。,工程地质水文条件,根据岩土报告显示,地质情况见下表:,场区开阔低平, 属珠江三角洲冲积平原, 是地下水和地表水的排泄区, 地下水丰富, 此外, 人工填土层还含有限的上层滞水。,排水设计,南洲路污水主干管为重力流管道, 沿规划南洲路布置, 南洲路设计标高约7.88.0m,管径有2种规格:从广州大道规划新光快速路, 2200玻璃纤维夹砂管(2600
16、 钢筋混凝土管),长度2145m,流水标高-0.198-1.483m;从规划新光快速路沥窖污水处理厂,2500玻璃纤维夹砂管(3000钢筋混凝土管),长度2713m,流水标高-2.183- 3.811m。管道设计埋置深度9.412m。,地理位置平面图,管材选择 以往顶管管材多采用钢筋混凝土管、钢管。针对该工程情况, 如采用钢筋混凝土管, 两段管径分别为2600和3000mm,合适的施工机具寥寥无几, 设备数量无法满足工期要求; 如采用钢筋,则对其外表面防腐层保护不利, 另外, 焊缝数量多,工地焊接时间长, 即使加大每节管长也无法满足工期要求;采用玻璃纤维夹砂管, 其优点有: 水力特性好、粗糙系
17、数小、管径22002500 即可、顶管设备数量相对较多, 耐腐蚀、抗磨损性能好, 重量轻、顶力小、工方便等。刚度等级 目前玻璃纤维夹砂管行业标准中, 无顶管品种, 且在环初始挠度的径向变形率数据中, 仅规定了10kPa以下管刚度等级,为满足远期规划南洲路车辆、填土等荷载作用下的变形要求,要求管道刚度等级不得小于kPa。,管道设计,管道接头 采用钢套环F型承插接头方式, 钢套环起定位作用, 增加接头的可靠性及可调性, 在钢套环及后续管连接承插段设环型高弹性橡胶圈止水,保证两管对接后的封水作用; 管壁周边设注浆孔。,接头大样图,管材样图,管道设计,根据设计,管道平面位置200250m设一座顶进工作
18、井或接受工作井。顶管机在工作井内向两侧接收井顶管,并采用多台顶管机同时作业。 采用泥水平衡顶管机有利于快速穿越淤泥质、淤泥粉质细砂层,同时可满足长距离顶管要求。取最大顶力的75(9000KN)为设计顶力。顶管最大顶力计算: 顶管阻力包括顶管迎面阻力和管道摩阻力,根据GB50268中第6.3.4公式计 顶进阻力,kN 玻璃钢管外径,m 管道设计顶进长度,m 平均摩阻力,kN 管道迎面阻力,kN 根据经验,顶进距离为250m时,最大顶力为8700kN 9000kN,满足要求。,施工方案优化,实验施工阶段 该实验管段全长108m,玻璃钢夹砂管定长为3m,管道内径2270mm,采用定长缠绕工艺。实验表
19、明:平稳顶进过程的实验数据与计算结果基本吻合;顶管机遇障碍或发生偏移时,所测得的数据离散较大。建议施工过程中,管材壁厚适当加厚。沉井施工 始发工作井满足顶管过程中工作井结构的稳定、安全、且截面设计须满足顶管千斤顶、后靠背尺寸要求。本工程工作井采用钢筋混凝土矩形预制结构,采用不排水法下沉,水下混凝土封顶,截面尺寸为9.2m5.5m。井壁开孔须在下沉封顶后、顶管施工时用机械切割,接受工作井做法同始发工作井,直径D=5.0m。进出井施工 为防止出现“磕头”现象,对井口5-10m范围局部软弱土体用水泥搅拌桩进行加固,并在顶管过程中,在工作井与管道间设置橡胶止水带。,施工关键技术,大管径玻璃夹砂管顶管施
20、工创造了一次顶进最长(236m)、顶进速度最快(69md)顶管工程最长(约5km)的当时的国内记录,为玻璃夹砂管的顶管施工提供的宝贵经验。 工程竣工后管线运行良好,并获得广州市年度优秀勘察设计一等奖和优质工程奖励。,工程结果,工程案例(二),工程概况 沈阳市崇山路玻璃夹砂管工程,顶管总长度为2151 m,其中顶进直径2100mm玻璃钢夹砂管长为1771m,顶进直径1550 mm 玻璃钢夹砂管长为380 m。 由于该工程需在两高架桥桥墩基础间穿越,应保证桥墩与管材之间的最小距离,只有玻璃钢夹砂管内壁光滑,在相同流量条件下,可以缩小管径。,混凝土管腐蚀,玻璃钢夹砂管结构,施工速度快:单坑日进度不低
21、于6m,而同流量混凝土管日单坑进度小于1m,钢管为2m;顶力小:外表光滑,顶力小。目前最大顶力为DN2100mm的800t,DN1500的500t。混凝土管外表粗糙,顶力大,顶进机械要求高;流通能力高:内壁光滑,压力相同时,管径可以减小一档,降低造价;由于管径缩小,管壁薄,避免了顶管过程中与其他管线交叉而形成的困难;纠偏容易:由于自身重量轻,管节之间采用钢套管连接,使得顶进过程纠偏特别容易;连接方便:由于各工作坑或接受坑管子的连接不是整数段,混凝土管不能截成任意长度进行对接,采用钢管焊接需24h,采用玻璃夹砂管可以任意截取,并在2-3小时内连接好;可带土顶进:管外表与土之间基本无粘结力,顶进中
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