城市老旧管道非开挖扩容方法与流程

1.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：

2.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。
3.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
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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。
4.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。


技术实现要素：

5.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。
6.本发明所采用的技术方案是：
7.一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。
8.在步骤s2至s5中，均是从旧管两端同时对向逐步施工。
9.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。
10.在步骤s1中，工作坑和接收坑位于现状道路两侧。
11.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。
12.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。
13.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。
14.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。
15.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。
16.本发明的有益效果是：
17.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
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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
18.图1是本发明实施例中步骤s1至步骤s6的示意图。
19.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。
20.图3是本发明实施例中步骤s7至步骤s8的示意图。
21.图中：1
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工作坑；2
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接收坑；3
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旧管；4
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原状土；5
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路面车辆；6
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旧检查井；7
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排渣设备；8
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超前小导管；9
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胀环；10
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新管节；11
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吊车；12
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牵拉设备；13
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牵拉绳；14
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管道接口；15
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新检查井。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
23.一种城市老旧管道非开挖扩容方法，包括步骤：
24.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；
25.一般情况下，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；
26.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。
27.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；
28.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；
29.浆液可选普通水泥浆或改性水玻璃浆，注浆应对称进行；
30.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。
31.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；
32.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。
33.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；
34.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；
35.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；
36.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；
37.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；
38.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。
39.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；
40.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。
41.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。
42.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；
43.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。
44.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。
45.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；
46.注浆时两端同时进行，由中间向两边，对称进行。
47.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；
48.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。
49.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
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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。
50.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。