CN113374931B - 城市老旧管道非开挖扩容方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市老旧管道非开挖扩容方法,将两端的旧检查井分别改造为工作坑和接收坑;在旧管上方纵向一段原状土中插入超前小导管并注浆加固;破除旧管并排渣,以新旧管顶平接的方式环向开挖旧管两侧及下方的原状土并排渣,扩大断面形成目标管孔,通过胀环对已形成的目标管孔进行环向支撑加固,直至目标管孔全线成形和加固,从工作坑逐个下放新管节,将第一个新管节逐步向前穿过目标管孔、其余新管节逐个向后接长,新管节间密封连接,新管节每次步进前先拆除相应的胀环,向新管与周围土体的空隙注入水泥浆,在新管两端重建新检查井,回填工作坑和接收坑。本发明采用非开挖的方式扩容,环境影响小、不影响交通和居民生活、施工安全性好。
Description
技术领域
本发明属于排水管道施工领域,具体涉及一种城市老旧管道非开挖扩容方法。
背景技术
管道非开挖修复更新技术是能够解决“马路拉链”现象的最佳办法之一,具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通、不影响居民生活、施工安全性好等优势,在不开挖或少开挖的情况下进行修复升级,可以大大延长地下管线的使用寿命,但非开挖技术也存在不能进行管道扩容的缺点。
随着城市暴雨排放标准的提高,中心城区的雨水管道设计重现期由上个世纪的P=1年提高如今的到P=3年甚至5-10年,老旧的排水管道已无法满足逐步提高的暴雨排放标准。因此,很多情况下,在对商业繁华、居住人口密度高的老城区进行管道修复的同时还伴随着扩容的需求,即传统的非开挖管道修复已经不能完全满足当前的实际需求。
综上所述,在对城市中心区的老旧管网升级改造的过程中,既要考虑对居民生活、交通和环境的影响,又要考虑管道升级扩容的需求。显然,采用大开挖的方式来扩容管道,不管是从社会影响层面还是从经济层面来看,都不是最优解,而传统的非开挖管道修复不能进行管道扩容。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市老旧管道非开挖扩容方法,本发明采用非开挖的方式扩容,环境影响小、不影响交通、不影响居民生活、施工安全性好。
本发明所采用的技术方案是:
一种城市老旧管道非开挖扩容方法,包括步骤:S1.将旧管两端的旧检查井临时封堵,抽干旧管内的水,将两端的旧检查井分别改造为方便后续施工的工作坑和接收坑;S2.在旧管上方纵向一段原状土中插入超前小导管并注浆加固;S3.破除旧管并排渣,破除长度与已注浆加固长度相同;S4.以新旧管顶平接的方式环向开挖旧管两侧及下方的原状土并排渣,采用人工或小型机械开挖,开挖长度与已破除长度相同,扩大断面形成目标管孔;S5.通过胀环对已形成的目标管孔进行环向支撑加固;S6.重复步骤S2至S5,直至目标管孔全线成形和加固;S7.从工作坑逐个下放新管节,将第一个新管节逐步向前穿过目标管孔、其余新管节逐个向后接长,新管节间密封连接,新管节每次步进前先拆除相应的胀环,直至完成全线新管进孔;S8.向新管与周围土体的空隙注入水泥浆,填充密实;S9.在新管两端重建新检查井,回填工作坑和接收坑,拆除封堵、恢复排水。
在步骤S2至S5中,均是从旧管两端同时对向逐步施工。
在步骤S2至S5中,进尺过程中控制轴向偏差,当发现偏离时及时校准,边挖边测量、防止超挖。
在步骤S1中,工作坑和接收坑位于现状道路两侧。
在步骤S1中,工作坑的尺寸满足新管节的吊装及后续进孔要求,接收坑的尺寸满足排查设备的工作空间需求,工作坑和接收坑的深度均与目标管孔深度相同。
在步骤S4中,当目标管孔孔径D≥1500mm时采用小型机械清渣,当目标管孔孔径1000≤D<1500mm时,采用人工清渣。
在步骤S7中,在工作坑侧设置吊车,新管节采用牵拉和/或顶管的方式进孔,新管节进孔前在目标管孔内壁喷涂触变泥浆润滑剂;采用牵拉方式时,在接收坑侧设置牵拉设备,牵拉设备的牵拉绳固定在新管节上;采用顶管方式时,在工作坑内设置顶管机,将新管节逐节顶进。
在步骤S7中,新管节间通过管道接口密封连接;对于钢筋混凝土管道,管道接口为承插或企口且通过橡胶圈密封,由工人在目标管孔内完成连接;对于化学管材,管道接口采用热熔连接,进孔前在工作坑中完成热熔连接。
在步骤S8中,注浆时,从两端同时进行,且由中间向两边对称进行。
本发明的有益效果是:
本发明借鉴浅埋暗挖技术中的全断面开挖法,采用人工或小型机械开挖,采取超前小导管预加固和胀环环向支撑的方式进行初期支护,沿着旧管轮廓开挖,一次成型,减少对管道上部路基的扰动次数,有利于天然承载拱的形成,工序简单,施工速度快,同时地面交通仍可以正常运行,把对居民日常生活的影响降到最低。本发明采用非开挖的方式扩容,环境影响小、不影响交通、不影响居民生活、施工安全性好,适用于d1000-d1800的管径范围,在对城市中心区老旧管道改造升级的过程中,既能采用非开挖的方式减小环境影响,又能同时达到管道扩容效果,具有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例中步骤S1至步骤S6的示意图。
图2是本发明实施例中新旧管管孔断面扩大横断面示意图。
图3是本发明实施例中步骤S7至步骤S8的示意图。
图中:1-工作坑;2-接收坑;3-旧管;4-原状土;5-路面车辆;6-旧检查井;7-排渣设备;8-超前小导管;9-胀环;10-新管节;11-吊车;12-牵拉设备;13-牵拉绳;14-管道接口;15-新检查井。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种城市老旧管道非开挖扩容方法,包括步骤:
S1.如图1所示,确定需要改造的目标旧管3后,先将旧管3两端的旧检查井6临时封堵、阻断排水,将旧管3内的水抽干,创造干燥的施工条件;然后,将两端的旧检查井6分别改造为工作坑1和接收坑2;
一般情况下,工作坑1和接收坑2位于现状道路两侧,不占机动车道,非开挖扩容施工期间不影响路面车辆5的正常通行;
工作坑1的尺寸满足应新管节10的吊装要求,如新管节10长L=3m,则工作坑1长度至少为4m,预留1m工人坑底操作空间;若后期工作坑1中需要设置顶管设备,则长度取L+1m以及顶管设备长度两者的最大值;接收坑2长度仅考虑排查设备7的工作空间需求,工作坑1和接收坑2的深度均与起终点断面扩大后管孔深度相同,即与目标管孔深度相同。
S2.工作坑1和接收坑2施工完成后,在旧管道3上方纵向一段原状土4中插入超前小导管8并注浆加固,一次注浆加固长度为3~4m,从两端同步对向进行,加快施工进度;
超前小导管8孔径20~40mm,材质为钢管,插入深度A/cos25°(A为管长),方向斜向上,与水平方向夹角25°,排列宽度等于新管节10外径,相互间距15~20cm;
浆液可选普通水泥浆或改性水玻璃浆,注浆应对称进行;
这一步的目的是预加固管道上方的土体,防止旧管3破除及原状土4开挖时发生路面坍塌,每次开挖前应进行超前小导管8注浆加固,待管道上方土体稳定后方可进行破除和开挖工作。
S3.采用小型机械或者人工方式破除旧管3并排渣,一次破除长度为3~4m,与注浆加固长度相同,从两端同步对向进行,加快施工进度;
旧管3一般为塑料管或者钢筋混凝土圆管,不可回收利用,破除旧管3产生的管道碎片利用排渣设备7将其从工作坑1及接收坑2中运出。
S4.如图2所示,以新旧管顶平接的方式环向开挖旧管两侧及下方的原状土4并排渣,扩大断面形成目标管孔,从两端同时对向开挖行,加快施工进度;
目标管孔尺寸由新管10外径决定,如新管10外径为1400mm,考虑管壁上下各预留100~150mm富余空间用于注浆或润滑剂,则目标管孔尺寸为1600~1700mm;
为满足排水要求,保证新管10与现有旧管3实现管顶平接,所以开挖时从旧管3底部向下及两侧开挖取土,保证管孔顶部标高不变,这样也能保证管道上方原状土4稳定,不受扰动,在路面交通正常通行的条件下,减小塌孔的风险;
开挖时一次进尺为3~4m,开挖长度与已破除长度相同,纵坡与原管道坡度一致;
为保证管孔精度,应采用人工配合小型机械开挖,边挖边测量,防止超挖,起始深度与工作坑1、接收坑2深度一致,开挖时不断纠偏,防止管孔轴线偏离;
开挖同时配合孔内清渣,当断面扩大后管孔孔径D≥1500mm时可采用小型机械清渣,当断面扩大后管孔孔径1000≤D<1500mm时,宜采用人工清渣,最终利用排渣设备7将其从工作坑1及接收坑2中运出。
S5.经过断面扩大,管孔形成且达到目标孔径后,在新管10进孔前为进一步减小地面荷载对管孔的影响,维持目标管孔尺寸,每隔1~2m设一道胀环9对管孔进行环向加固,胀环9直径与目标管孔直径一致;
胀环9采用不锈钢材质,由两片半圆环及锁扣拼合而成,后期可拆除回收,厚度小,安装时由工人在管孔内拼接安装,配件少,施工简单。
S6.重复步骤S2至S5,从旧管两端同时对向施工,每次进尺长度为3~4m,进尺过程中控制轴向偏差,当发现偏离时及时校准,直至打通工作坑1至接收坑2,目标管孔全线成形和加固。
S7.如图3所示,先拆除两端的排渣设备7,在工作坑1侧设置吊车11,在接收坑2侧设置牵拉设备12,将牵拉绳13伸入坑内;新管节10进孔前在目标管孔内壁喷涂触变泥浆润滑剂,然后使用吊车11将新管节10逐个吊入工作坑1内,轴线定位,将牵拉绳13固定在新管节10上,牵拉设备12拉动新管节10进入管孔,将第一个新管节10逐步向前穿过目标管孔、其余新管节10逐个向后接长,新管节10间密封连接,第一节新管节10需拉到接收井2端,与旧管3管位保持一致,新管节10每次步进前先拆除相应的胀环9,直至完成全线新管进孔;
当管道与孔壁摩擦力太大超过牵引设备12的最大拉力时,可在工作坑1增加顶管机,配合牵拉设备12完成新管10进孔,采用顶管方式时,在工作坑1内设置顶管机,将新管节10逐节顶进。
为保证管道密闭性,新管节10间通过管道接口14密封连接,对于钢筋混凝土管道,管道接口14一般为承插或企口,需用橡胶圈连接以增强密闭性,由工人在目标管孔内完成连接,对于化学管材则采用热熔连接管道接口14,拉入前在工作坑1中完成热熔连接。
S8.在全部新管节10进孔完成后,形成新管,对管孔间隙进行注浆,填充新管管壁与孔壁之间的空隙,注入水泥砂浆并填充密实,使管道与周围原状土4形成一个整体,防止路面沉降;
注浆时两端同时进行,由中间向两边,对称进行。
S9.注浆完成后,拆除所有设备,原位重建新检查井15,新检查井15完成后,回填工作坑1和接收坑2,完成管道扩容,拆除封堵、恢复排水流通;
相比于旧检查井6,新检查井15井底加深,井径扩大,满足新管的排水要求。
本发明借鉴浅埋暗挖技术中的全断面开挖法,采用人工或小型机械开挖,采取超前小导管8预加固和胀环9环向支撑的方式进行初期支护,沿着旧管3轮廓开挖,一次成型,减少对管道上部路基的扰动次数,有利于天然承载拱的形成,工序简单,施工速度快,同时地面交通仍可以正常运行,把对居民日常生活的影响降到最低。本发明采用非开挖的方式扩容,环境影响小、不影响交通、不影响居民生活、施工安全性好,适用于d1000-d1800的管径范围,在对城市中心区老旧管道改造升级的过程中,既能采用非开挖的方式减小环境影响,又能同时达到管道扩容效果,具有良好的社会和经济效益。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:包括步骤,S1.将旧管两端的旧检查井临时封堵,抽干旧管内的水,将两端的旧检查井分别改造为方便后续施工的工作坑和接收坑;S2.在旧管上方纵向一段原状土中插入超前小导管并注浆加固;S3.破除旧管并排渣,破除长度与已注浆加固长度相同;S4.以新旧管顶平接的方式环向开挖旧管两侧及下方的原状土并排渣,采用人工或小型机械开挖,开挖长度与已破除长度相同,扩大断面形成目标管孔;S5.通过胀环对已形成的目标管孔进行环向支撑加固;S6.重复步骤S2至S5,直至目标管孔全线成形和加固;S7.从工作坑逐个下放新管节,将第一个新管节逐步向前穿过目标管孔、其余新管节逐个向后接长,新管节间密封连接,新管节每次步进前先拆除相应的胀环,直至完成全线新管进孔;S8.向新管与周围土体的空隙注入水泥浆,填充密实;S9.在新管两端重建新检查井,回填工作坑和接收坑,拆除封堵、恢复排水。
2.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S2至S5中,均是从旧管两端同时对向逐步施工。
3.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S2至S5中,进尺过程中控制轴向偏差,当发现偏离时及时校准,边挖边测量、防止超挖。
4.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S1中,工作坑和接收坑位于现状道路两侧。
5.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S1中,工作坑的尺寸满足新管节的吊装及后续进孔要求,接收坑的尺寸满足排查设备的工作空间需求,工作坑和接收坑的深度均与目标管孔深度相同。
6.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S4中,当目标管孔孔径D≥1500mm时采用小型机械清渣,当目标管孔孔径1000≤D<1500mm时,采用人工清渣。
7.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S7中,在工作坑侧设置吊车,新管节采用牵拉和/或顶管的方式进孔,新管节进孔前在目标管孔内壁喷涂触变泥浆润滑剂;采用牵拉方式时,在接收坑侧设置牵拉设备,牵拉设备的牵拉绳固定在新管节上;采用顶管方式时,在工作坑内设置顶管机,将新管节逐节顶进。
8.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S7中,新管节间通过管道接口密封连接;对于钢筋混凝土管道,管道接口为承插或企口且通过橡胶圈密封,由工人在目标管孔内完成连接;对于化学管材,管道接口采用热熔连接,进孔前在工作坑中完成热熔连接。
9.如权利要求1所述的城市老旧管道非开挖扩容方法,其特征在于:在步骤S8中,注浆时,从两端同时进行,且由中间向两边对称进行。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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