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PE管在城市污水管网的工程实践

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浏览:- 发布日期:2017-12-01 17:07:32【

PE管在城市污水管网的工程实践

随着社会经济的发展、城市规模的扩大和居民生活水平的提高,人们对环境的要求也越 来越高,建设城市污水管网,实现雨污分流,对水源保护、减少污染、改善水体环境起到重 要作用。传统的污水管道施工方法大多采用开槽埋管和顶管形式,这两种方法均存在一定的 局限性,特别是开槽埋管,由于城市污水管道埋设深度深、沟槽开挖断面较大,常常给城市 道路、周边建筑物及其它地下管线带来影响和破坏。而顶管工艺费用高、难度大,又必须做 好接口堵漏、管壁防腐等繁琐的后续工作。应用非开挖牵引铺设PE管,即用导向钻机安装管 道的方法,在解决这些难题时显露出明显的优势,具有施工占地等干扰影响小,施工进度快 等优点。


1.工程概况

嘉兴市市区污水管网工程,是连接社区收集管网和郊区输送管网的管道工程,管线大多 位于市区道路下,管径〇300~0>2000,其中d)300-0600大部分分布于市区范围,0800-02000 主要分布于郊外。管材一般为UPVC管(0300、①400)和钢筋砼管(0400以上),管道最 大埋深:8.5米,现场最不利土质有:淤泥质粘土、砂质粉土等。我市城市污水管网工程大部分埋设于繁华城区,沿街有店面、工厂、学校、菜场等,同 时污水管道穿越城市河道和道路也很多,如采用开槽埋管,需要全线开挖路面,势必造成严 重交通压力,对地下管线和周边构筑物也有较大影响甚至破坏,如采用顶管需解决工作井、 接收井占地问题和对周边构筑物的保护问题,难度也很大。结合实际情况,我们通过认真比 较,从施工难度、质量控制、工期、造价以及对周边影响等方面综合考虑,拟定采用非开挖 牵引铺设PE管。为此,我们在东升路、禾兴北路、城东路、文昌路、中山路等十几条城市主 要道路的污水管道工程中采用了该项技术,管材采用高密度聚乙烯(HDPE)直壁管,该管具 有单位重量轻,抗外压性和抗拉性能好,柔韧性强等特点,因此它能承受较大拉力,能较好 适应沉降、弯曲、抗震要求,很适合非幵挖牵引施工。


目前,在我市城市污水管网工程中, 采用非开挖牵引铺设PE管道累计施工长度己超过5000米,管径为〇315~〇630,管道埋深一 般在地下5-6米,取得了较好的经济效益和工程效果。非开挖牵引铺设PE管污水管道(水平导向钻进法)是一种无需开挖沟槽和下沉工作井就 能快速敷设地下管线的钻进方法。其主要特点是根据预先设计的铺管线路,驱动装有锲形钻 头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩孔器,在拉回钻杆时将导向孔逐级扩至所需孔径,并在 最后一次扩孔时,将管线牵引至钻孔入口处,完成管道铺设。该技术首先在石油输送、电力 电信等系统得到应用,特别是在过河输油管、通信电缆管施工时,发挥了重要作用。


近年来 随着非开挖牵引设备的动力的扩大和施工精度的提高,最大牵引铺设PE管道口径可达 630mm,因此在供水、污水、煤气等管道施工中也被广泛采用非开挖牵引铺设PE管道施工工艺过程一般分三个阶段:钻进、扩孔、回拖,施工时须加 注特配泥浆,扩孔一般为PE管口径的1.2~1.4倍。现将施工工艺简介如下:


2.1施工准备
开工前要对施工范围内地下管线的管位、标高进行调查并做出标记,注意避让。

根据设计资料,复核导线点、水准点,并进行管线放样,再根据土质、埋深、管径、场 地情况和污水管道检查井的井位,进行管道方向定位和确定污水PE管道分段牵引长度。


2.2钻孔

将安有探测棒的导向头与钻杆连接,顶管机旗压,导向头入土;用导向仪随时监测导向 头的方位和深度,顶管机据监测信息及时调整导向头以改变导向深度和方向,并形成〇 100mm 的孔道.孔道中心即为欲铺管道的中心线。钻孔过程可在安装钻机的场地以小角度直接从地 表钻进.也可在预先挖好的发出坑和接收坑之间进行。


2.3成孔


在导向孔形成后,将导向头换成钻头(钻头比孔洞大一号),回拖至初始位置,再换钻头, 逐级扩孔,最终形成满足所铺设PE管道直径要求的孔道。为减少摩擦、降低回转扭距和回拉 阻力,同时固化孔壁、防止塌孔、润滑钻杆,应采用TARRA稀释粉特制泥浆,从钻杆尾部经 钢管压至钻头,一方面,通过钻头上的孔洞注入土体,起到孔道护壁作用,另一方面,可以 与回扩切削下来的泥土形成混合泥浆,流入工作坑便于排出。


2.4钻孔监测

探测器或探头可以安装在钻头内,也可以安装在紧靠钻头的地方,探头发出信号,被地 面接收器接收或跟踪,从而可监测钻孔方位、深度和其它参数。在那些从地表不能稳定跟踪 钻孔轨道的地方,或因钻孔深度太大,用无线电频率方法难以保证定位精度的地方,也可采 用有缆式导向系统,其缆线通过钻杆连接。


2.5管道牵引与熔接

钻孔完成后,用不可拆卸的焊接接头方式(即用专用设备电热熔连接)将PE管材连接成 需要的长度,封闭端头,其中一端与钻头相连即可一次性拖入己成形的孔道中,完成整个拖 管过程。如果受施工场地限制,也可将PE管分段熔接牵引,但的熔接方式必须规范正确,以 保证接头质量。一般来说PE管熔接接头的强度都高于管材的自身强度。


2.6检查井砌筑

砌井在拖管完成之后进行,检查井开挖时要根据土质情况做好相应加固措施,避免影响 道路或周围建筑物的安全,同时需观察PE管材变形情况,经检验合格后才可砌井回填。



3.1非开挖牵引设备的动力大小、施工现场的土质情况、扩孔护壁的效果等客观因素对污 水管道高程、坡度都有一定影响。施工时要重视泥浆的配制和注入,加强护壁、勤测勤纠, 尽可能缩短扩孔和PE管道牵引铺设的时间,以确保管材铺设后标高、坡度符合设计要求。
3.2因PE管外壁十分光滑,管道与检查井连接部位要特别注意做好防漏处理。
3.3由于非开挖铺设PE管道没有基础,土质较差地段的管道充水后可能有轻微下沉,造 成PE管段的小量回缩。因此对PE管与检查井的连接部位须重点检查或处理。
3.4牵引铺设PE管如埋设深度过浅或土层结构松软时,地表可能会产生小量沉降,因此 在施工时应增大护壁浆液比重,加大注浆量,确保管道上部土层的稳定。
3.5在PE管管段牵引太长或成孔情况不好时,要防止因牵引阻力过大,管材和钻杆出现 变形甚至断裂的现象。可考虑采用与管材同外径的圆形钢板封焊管端,中间穿三根牵引钢筋, 增大抗拉能力。必要时,可在牵引管前端孔道上斜向或竖向打孔排泥卸压,减小牵引阻力。
4.非开挖牵引铺设PE管与开槽埋管和顶管工艺的列表比较
4.1与开槽埋管工艺比较
序号 项目 非开挖牵引PE管 开槽埋管施工

 

序号

项目

非开挖牵引PE

开槽埋管施工

1

沟槽开挖数量

2

管道基础形式

碎石+黄砂或素砼+钢筋砼

3

回填材料

黄砂+间隔土+道路结构层

4

沟槽支护

钢板桩+圆木支撑或撑板支撑

5

沟槽抽水

持续抽水

6

接口形式

PE管材热熔连接

承插口或平接口

7

安全围护

围护范围小

围护范围大

8

机械设备

钻孔牵引设备、热熔机、配 液池、泥浆池或运泥车

打桩机或挖掘机、自卸汽车、手拉葫 芦、抽水机、路面施工

9

管线保护

可以避让

开挖范围及周围管(杆)线均需保护

10

施工影响

影响面小

影响面大


4.2与顶管工艺比较

序号

项目

非开挖牵引PE

顶管施工

1

管材

高密度聚乙烯管PE管)

钢管或顶管专用钢筋砼管

2

防腐

管材防腐能力强

管壁及管接口需防腐处理

3

接口形式

PE管材,热熔连接

承插口或平接口

4

工作坑、接收坑

简易

钢筋砼沉井、必要时需降水或设置 隔水措施

5

机械设备

钻孔牵引设备、热熔机、配液 池、泥浆池或运泥车

沉井施工所需设备、掘进机、顶进 成套设备、泥浆池或运泥车、吊机、 抽水机

6

转角要求

管材柔度较大

转角不宜过大

7

施工费用

相对较低

相对较高




4.2与顶管工艺比较
序号 项目 非开挖牵引PE管 顶管施工
1 管材 高密度聚乙烯管(PE管) 钢管或顶管专用钢筋砼管
2 防腐 管材防腐能力强 管壁及管接口需防腐处理
3 接口形式 PE管材,热熔连接 承插口或平接口
4 工作坑、接收坑 简易 钢筋砼沉井、必要时需降水或设置 隔水措施
5 机械设备 钻孔牵引设备、热熔机、配液 池、泥浆池或运泥车 沉井施工所需设备、掘进机、顶进 成套设备、泥浆池或运泥车、吊机、 抽水机
6 转角要求 管材柔度较大 转角不宜过大
7 施工费用 相对较低 相对较高

 
5.结语
与铺设铸铁管和钢筋混凝土管相比,非开挖定向钻牵引铺设PE管在耐腐性、耐压强度、 水力学性能以及连接、铺设等方面均有不同特点,从列表比较和工程实践表明:在城市污水 管网工程中应用非开挖定向钻牵引铺设PE管,具有施工场地小、进度快、质量高、成本相对 较低、对周边构筑物和道路交通影响较小等优点,尤其在穿越城市河道和高等级公路时,与 开槽埋管和顶管工艺相比,施工风险相对较小,具有一定的经济优势和较好的社会效益。在 欧美、日本等经济发达国家应用非开挖施工铺设地下管道己十分普遍,在我国同样也具有广 阔的发展和应用前景。

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