大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳装置及方法与流程

本发明涉及给排水管接驳技术领域，尤其涉及大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳装置及方法。

背景技术：

随着城市建设的大规模建设，已建成的大直径(内径2米以上)地下钢筋混凝土给排水管部分线路所经区域需要新建大量的基础设施(包括地铁、高层建筑、地下停车场、社会公共服务场馆等)，因此需要先对该区域这些管网迁建改道，待新大直径地下钢筋混凝土给排水管改道完成后，便存在新管段需要联通旧管段(把旧管内流体介质引流通至新建管段)和部分旧管段上下游需要原位永久封堵，且该在接驳封堵过程必须在不停水的情况完成，大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳封堵技术成为一直以来的业内难题。

对应大直径地下钢筋混凝土给排水管新旧管不停水接驳技术，目前常规现有的传统技术：接驳竖井内的钢筋混凝土检查井改造完成后，先往新建管道注入水，使得新建管道检查井和旧管道的水位基本一致，利用“四合一气体检测仪”检测旧给排水管内的气体浓度，检测完毕安全可控后，辅助工在检查井内放好上下井扶梯，协助重型潜水员穿好潜水衣戴好潜水面镜，系好安全绳等个人防护用品。由重型潜水员反复轮流通过新建检查井潜水进入旧管道外侧进行水下破除首尾管道(水下照明、水下打凿、割焊、清理垃圾及管渣)、封堵旧管(水下照明、水下人工搭设操作架、人工砌筑挡水墙(利用混凝土路沿石、黄泥、水泥以及木梢为材料))。

目前常规现有的传统不停水新旧管接驳封堵技术的缺点：

(1)接驳劳动力不足：能懂得水下清凿割焊钢筋混凝土和水下砌筑挡水墙的重型深水潜水员全国范围内极少且主要分布在大连、天津、上海、广州等东部大城市，中西部省市无相关专业人员且用工成本极高。

(2)接驳费用高且工期不易控制：上述专业重型深水潜水员台班单价高且受各种水下有毒有害物质条件制约，水下能见度低、无法大面积长时间工作，潜水员属于特殊工种，每台班每人工作时段很短、换班频繁，工作效率低，费用高且无法保证预定的工期内能完成。

(3)接驳人员人身安全风险大：潜水员在地下给排水管内进行不停水深潜作业，工作环境恶劣(管内存在可见度不高的易腐蚀、有毒有害气体水体及淤泥杂物勾扯绊倒、深陷、旋涡、暗流、气体爆炸等)，比常规的海洋潜水员生命安全风险更大，不可预见的危险因素更多，其人身安全不易得到保证，。

(4)接驳封堵质量不易控制：受地下密闭有害特殊的作业环境因素制约，项目建设、设计、施工、监理、建设行政主管相关人员只能事前向潜水员人员作接驳质量及安全交底，整个接驳封堵最终是否成功大部分取决于潜水员的带水接驳技术和责任心，项目参见单位技术人员无法亲自到工作面检查验收把控。

(5)一旦失败，后果严重：一旦发生潜水员溺亡或失踪或接驳封堵失败造成周边生态环境污染的严重事件，其损失无法挽回。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳装置及方法，解决现有给排水管接驳劳动力不足，费用高且工期不易控制，人员人身安全风险大和封堵质量不易控制的技术问题。

大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳装置，包括顶管竖井、检查井、新管、旧管、吊装钢丝绳、金刚石割绳、钢筋混泥土底板、垫层、防井底渗漏层、吊钩、绳锯机、操作平台、防渗素砼和混泥土闸板，

所述新管和旧管均设置在顶管竖井底部，所述新管和旧管不平行设置，所述检查井横截旧管设置并设置在顶管竖井底部，所述新管与检查井一侧连接并贯通，所述吊装钢丝绳和金刚石割绳间隔从旧管底部穿过并绕在旧管上，所述顶管竖井底部设置为钢筋混泥土底板，所述垫层设置在钢筋混泥土底板底部，所述新管和旧管均设置在钢筋混泥土底板上方，所述防井底渗漏层设置在检查井底部，所述操作平台横跨在检查井上方，所述绳锯机设置在操作平台上并与金刚石割绳两端连接，所述吊钩挂在吊装钢丝绳的两端，所述混泥土闸板设置在检查井外的旧管割口处，所述防渗素砼设置在混泥土闸板的上端。

进一步地，所述检查井上方设置有导墙，所述导墙密封设置在检查井上方。

进一步地，所述吊装钢丝绳和金刚石割绳等间距间隔穿绕在检查井内部的旧管上和旧管水流向的检查井外侧旧管上。

进一步地，所述吊装钢丝绳和金刚石割绳间隔设置的两端均为金刚石割绳。

进一步地，所述顶管竖井设置为内径11-13米的圆形井，顶管竖井内侧设置为竖井墙，竖井墙使用砖砌成或者钢筋混泥土制成。

进一步地，所述顶管竖井底部侧边上设置有钢管护栏，钢管护栏固定在地平面上。

新管和旧管均位于竖井的底部且基本在同一水平基准面上；所述新管和旧管相互斜交但不一定相互垂直；所述检查井竖墙横截并包裹旧管部分管段并在竖井底部之上；所述新管与检查井一侧连接并贯通；所述钢丝绳和锯绳通过u型卡箍间隔提前穿过并绕需要割除的旧管管段底部并向正上方临时固定；所述竖井底部且非旧管投影区域设置为底板；所述垫层设置在底板的底部；所述新管设置在底板上方，但是旧管由于其正下方不宜掏空设置钢筋混凝土底板作为防渗和支承面，需另行采用高压旋喷止漏层；所述井底高压旋喷止漏层设置在旧管投影面正下方的底部；所述操作平台直接支承在检查井竖墙之上；所述绳锯机固定在操作平台上并把锯绳依次套入绳锯机进行管道切割作业；所述起重设备吊钩依次套入钢丝绳把已切除的管道进行吊离作业；所述利用起重设备吊钩把预制闸板插入在检查井外的旧管割口处进行拦截封堵；所述在预制闸板周边满灌防渗素混凝土。

新管和旧管均位于竖井的底部且基本在同一水平基准面上；新、旧管相互斜交但不一定相互垂直；检查井横截并包裹旧管部分管段和新管进(出)水口。

所述钢丝绳和锯绳通过u型卡箍间隔提前穿过并绕需要割除的旧管管段底部并向正上方临时固定，锯绳及钢丝绳两端预留足够绳长，防止滑脱、移动。

所述操作平台直接支承在检查井竖墙之上。

所述绳锯机固定在操作平台上并把锯绳依次套入绳锯机进行管道切割作业。

所述起重设备吊钩依次套入钢丝绳把已切除的管道进行吊离作业。

所述利用起重设备吊钩把预制闸板插入在检查井外的旧管割口处进行拦截封堵；

所述在预制闸板周边满灌防渗素混凝土，对预制闸板周边进行深埋防止接口渗漏。

大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳方法，所述接驳方法包括如下步骤：

步骤1：采用电动液压绳锯机带动锯绳切除两段旧管作为新旧管接驳联通口和预制钢筋混凝土封堵闸板插入旧管段的承插口；

步骤2：利用井口起吊设备吊离已切割除的旧管段；

步骤3：利用井口起吊设备吊装预制钢筋混凝土闸板插入旧管道承插口封堵并采用混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏。

进一步地，所述步骤1中锯旧管前先制备好检查井竖壁，在拟破除的旧管段范围正下方提前分别穿绕绳锯机用的金刚石锯绳和管段起吊钢丝绳，与此同时在拟用预制钢筋混凝土闸板封堵的旧管段范围正下方提前分别穿绕金刚石锯绳和起吊钢丝绳，金刚石锯绳及钢丝绳两侧预留绳长并各自向上分别用u型钢筋临时固定绳位。

进一步地，所述步骤2中在检查井顶部铺设临时钢木平台作为临时固定液压绳锯机的工作支座，依次套入已预先就位的金刚石锯绳，绳锯机带动金刚石锯绳割除钢筋混凝土管段，井口起吊设备及时吊离已切割除的钢筋混凝土管段，新旧管便联通成功。

进一步地，所述步骤3中利用井口起吊设备吊装预制钢筋混凝土闸板插入进行旧管道缺口封堵并采用高标号素混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏，旧管段便封堵成功。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明省时、省工、省钱、省心，以人为本、尊重生命、倡导绿色施工；

(1)接驳可使用劳动力充足：本技术接驳过程属于水上干作业、机械化(绳锯机、起吊机械)程度高、无需潜水员等特殊稀缺工种，只需要懂得使用绳锯机的工人及其他普工即可，目前绳锯切割应用技术十分成熟、绳锯设备及切割班组全国各地均有选择且价格不高；(2)接驳费用便宜且工期可控制：接驳过程机械化程度高，不受环境、接驳人员水平影响，只要事前按既定的接驳方案进行布置、事中按方案执行、事后就能达到预期的接驳成本、质量、安全、工期目标；(3)接驳人员人身安全有保障：本技术接驳过程属于水上干作业、无需潜水员等特殊稀缺工种，无须接触有毒有害易腐蚀的气体或水体，只需要几名懂得使用绳锯机的工人及其他普工即可，只要安全教育和防护到位，出现安全事故的几率不大；(4)接驳封堵质量可控：本技术接驳过程属于水上干作业、机械化程度高，不受环境、接驳人员水平影响，项目建设、设计、施工、监理、建设行政主管相关人员能全程现场指挥和目睹整个接驳过程；整个接驳过程完全掌握在项目参建方技术人员手中；(5)失败的几率小：本技术接驳过程属于水上干作业、机械化程度高，不受环境、接驳人员水平影响，无须接触有毒有害易腐蚀的气体或水体，项目建设、设计、施工、监理、建设行政主管相关人员能全程指挥和目睹整个接驳过程；整个接驳过程质量、安全、进度可控，基本不存在人员溺亡或接驳失败造成周边生态环境的严重事件可能，做到以人为本、尊重生命、绿色施工。

附图说明

图1是本发明的新旧管联通前平面图。

图2是本发明的新旧管联通前a-a剖面图。

图3是本发明的新旧管联通中平面图。

图4是本发明的新旧管联通中a-a剖面图。

图5是本发明的新旧管联通后平面图。

图6是本发明的新旧管联通后a-a剖面图。

图7是本发明的旧管端封堵前平面图。

图8是本发明的旧管端封堵前a-a剖面图。

图9是本发明的旧管端封堵中平面图。

图10是本发明的旧管端封堵中a-a剖面图。

图11是本发明的旧管端封堵后平面图。

图12是本发明的旧管端封堵后a-a剖面图。

图13是本发明的新旧管联通通水及封堵接驳成功结构示意图。

图中编号：1-顶管竖井、2-检查井、3-新管、4-临时挡墙、5-旧管、6-吊装钢丝绳、7-金刚石割绳、8-导墙、9-钢管护栏、10-竖井墙、11-钢筋混泥土底板、12-垫层、13-防井底渗漏层、14-吊钩、15-绳锯机、16-操作平台、17-防渗素砼、18-混泥土闸板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

如图1-12所示，包括顶管竖井1、检查井2、新管3、旧管5、吊装钢丝绳6、金刚石割绳7、钢筋混泥土底板11、垫层12、防井底渗漏层13、吊钩14、绳锯机15、操作平台16、防渗素砼17和混泥土闸板18，

所述新管3和旧管5均设置在顶管竖井1底部，所述新管3和旧管5不平行设置，所述检查井2横截旧管5设置并设置在顶管竖井1底部，所述新管3与检查井2一侧连接并贯通，所述吊装钢丝绳6和金刚石割绳7间隔从旧管5底部穿过并绕在旧管5上，所述顶管竖井1底部设置为钢筋混泥土底板11，所述垫层12设置在钢筋混泥土底板11底部，所述新管3和旧管5均设置在钢筋混泥土底板11上方，所述防井底渗漏层13设置在检查井2底部，所述操作平台16横跨在检查井2上方，所述绳锯机15设置在操作平台16上并与金刚石割绳7两端连接，所述吊钩14挂在吊装钢丝绳6的两端，所述混泥土闸板18设置在检查井2外的旧管5割口处，所述防渗素砼17设置在混泥土闸板18的上端。

接驳竖井内的检查井竖壁完成后，在拟破除的旧管段范围正下方提前分别穿绕绳锯机用的金刚石锯绳a和管段起吊钢丝绳b，与此同时在拟用预制钢筋混凝土闸板h封堵的旧管段范围正下方提前分别穿绕金刚石锯绳c和起吊钢丝绳d，以便绳锯机今后依次切除管段，金刚石锯绳及钢丝绳两侧预留足够绳长并各自向上分别用u型钢筋临时固定绳位，防止绳体滑脱和坠入井内；

在接驳竖井内的检查井顶部铺设临时钢木平台作为临时固定液压绳锯机的工作支座，依次套入已预先就位的金刚石锯绳a，绳锯机带动金刚石锯绳割除钢筋混凝土管段

利用接驳竖井口的起吊设备及时吊离已切割除的钢筋混凝土管段，新旧管便联通成功。

利用接驳竖井口的起吊设备吊装预制钢筋混凝土闸板h插入进行旧管道缺口封堵并采用高标号素混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏，旧管段便封堵成功

本发明实施例中所述检查井2上方设置有导墙8，所述导墙8密封设置在检查井2上方。所述吊装钢丝绳6和金刚石割绳7等间距间隔穿绕在检查井2内部的旧管5上和旧管5水流向的检查井2外侧旧管5上。所述吊装钢丝绳6和金刚石割绳7间隔设置的两端均为金刚石割绳7。

临时钢木作业平台：采用20#工字钢及50厚木板，具体根据受力计算后定。

钢筋混凝土预制闸板h：长4000x宽4000x厚500mm，c35,配筋经受力计算后定。

u形定位钢筋卡箍：直径12mm，总长400mm,每侧植筋锚入管壁100、外露200。

起吊用钢丝绳b/起吊用钢丝绳d:钢丝绳具体直径经受力计算后定，根据需要购置或租赁或外包.

针对目前大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳封堵的缺点进行大胆创新，提出一种全新的变水下人工潜水不停水接驳为水上机械化不停水接驳技术，该方法主要是：采用电动液压绳锯机带动锯绳切除部分钢筋混凝土管段作为新旧管接驳联通口并为预制钢筋混凝土封堵闸板插入旧管段造出承插口；利用井口起吊设备及时吊离已切割除的钢筋混凝土管段；利用井口起吊设备吊装预制钢筋混凝土闸板插入旧管道缺口封堵并采用高标号素混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏。

本发明是一种全新的变传统大直径地下钢筋混凝土给排管水下人工潜水不停水接驳封堵技术为水上机械化不停水接驳封堵技术，该技术主要是采用电动液压绳锯机切除部分钢筋混凝土管段作为新旧管接驳通水接口并为预制钢筋混凝土封堵闸板插入管段造出承插口，在利用井口起吊设备配合下，及时吊离已切割出的钢筋混凝土管段及吊装插入预制钢筋混凝土闸板进行旧管道封堵并采用高标号素混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏。

本发明实施例中所述顶管竖井1设置为内径11-13米的圆形井，顶管竖井1内侧设置为竖井墙10，竖井墙10使用砖砌成或者钢筋混泥土制成。所述顶管竖井1底部侧边上设置有钢管护栏9，钢管护栏9固定在地平面上。

大直径地下钢筋混凝土给排水管不停水接驳方法，所述接驳方法包括如下步骤：

(1)新管与旧管的接驳联通工艺流程：①如图1所示，接驳竖井内的检查井竖壁完成后，在检查井内拟割除的旧管段范围(破除缺口长度l＝3000≥管径d＝2800，确保过流截面符合要求)正下方管底处根据需要(考虑绳锯锯缝窄，为了后期管段吊离时不卡死)分段切割吊运需要分别穿绕金刚石锯绳(a1、a2、a3、a4)和起吊用ф19钢丝绳(b1、b2、b3)，两侧预留足够绳长并各自向上分别用u型钢筋卡箍临时固定绳位，防止绳体滑脱和坠入井内；②如图1所示，在竖井内、检查井范围外，在拟用预制钢筋混凝土闸板h(厚h＝500)封堵的旧管段范围(缺口长度k＝闸板厚h+100mm＝600，确保过今后预制钢筋混凝土闸板h安放到位)正下方管底处根据需要分段切割吊运需要分别穿绕金刚石锯绳(c1、c2、c3)和起吊用ф19钢丝绳(d1、d2)，两侧预留足够绳长并各自向上分别用u型钢筋卡箍临时固定绳位，防止绳体滑脱和坠入井内；③如图4所示，在检查井顶部铺设临时钢木平台作为临时固定液压绳锯机的支座，往检查井注入水，使得检查井内和旧管道的水位基本一致；④如图4所示，，利用1台或多台液压绳锯机依次套入已预先就位的金刚石锯绳a1、a2、a3、a4，把l分段割成3截管段，在绳锯机切割钢筋混凝土管过程中，管中的污水及检查井中的水对锯绳均起到冷却和润滑作用；⑤如图4所示，所示，利用液压绳锯机依次套入已预先就位的金刚石锯绳c1、c2、c3，把k段分部割成2截管段；⑥如图10所示，撤离检查井顶部之前铺设临时钢平台，利用汽车吊在竖井井口，依次套入已预先就位的起吊钢丝绳(b1、b2、b3及d1、d2,把已割除的l及k段废弃旧管段吊离检查井，旧管引流入新管的缺口l造口成功，新旧管的联通完成(如图10所示),与其同时，今后拟用预制钢筋混凝土闸板h(厚h)封堵用的缺口k也已造口完成(如图10所示),。

(2)废弃旧管管端的原位永久性封堵工艺流程：①如图12所示,利用起吊设备在接驳竖井井口，吊运之前已在井口周边地面现场预制好的钢筋混凝土闸板h插入之前已用绳锯切除的缺口k处；②检查井高度范围内靠近的预制钢筋混凝土闸板h侧周边满灌素c30，预制钢筋混凝土闸板h永久锚固在检查井周边的混凝土内，旧管管端的原位永久性封堵完成，如如图12所示所示。

钢丝绳和锯绳通过u型卡箍间隔提前穿过并绕需要割除的旧管管段底部并向正上方临时固定，变今后水下作业为水上干作业。

所述操作平台直接支承在检查井竖墙之上。

所述绳锯机固定在操作平台上并把锯绳依次套入绳锯机进行管道切割作业。

采用电动液压绳锯机带动锯绳切除两段旧管作为新旧管接驳联通口和预制闸板插入旧管段的承插口；

利用井口起吊设备吊钩套入钢丝绳吊离已切割除的旧管段。

利用井口起吊设备把在井口周边地面提前预制好的钢筋混凝土闸板插入旧管道承插口封堵拦截并采用防渗混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏。

锯旧管前先施工好检查井竖壁并在拟破除的旧管段范围正下方提前分别穿绕绳锯机用的金刚石锯绳和起吊用钢丝绳；与此同时在拟用预制钢筋混凝土闸板封堵的旧管段范围正下方提前分别穿绕金刚石锯绳和起吊用钢丝绳，金刚石锯绳及钢丝绳两端预留足够绳长并各自向上分别用u型卡箍临时固定绳位，防止滑脱、移动。

在检查井竖墙顶部铺设型钢临时工作平台作为临时固定液压绳锯机的工作支承平台。

所述绳锯机固定在操作平台上并依次套入已预先就位的金刚石锯绳。

采用电动液压绳锯机带动锯绳切除两段旧管作为新旧管接驳联通口和钢筋混凝土预制闸板插入旧管段的承插口；

利用井口起吊设备套入钢丝绳吊离已切割除的旧管段，此时，旧管内大量水体流入新管内，新旧管联通通水成功；

利用井口起吊设备把在井口周边地面提前预制好的钢筋混凝土预制闸板插入旧管道承插口封堵拦截并采用防渗混凝土对闸板周边进行深埋防止接口渗漏，此时，旧管内全部水体流入新管内，旧管封堵成功。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。