沉管过河施工方案3.docx
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沉管过河施工方案3
广州市四大污水分区管网系统完善工程
沥滘分区――西碌涌截污工程
W84～W84”井段
过
河
管
施
工
方
案
编制人：
编制日期：
项目负责人：
技术负责人：
审批人：
审批日期：
沉管施工方案
一、工程概况：
本工程为广州市四大污水分区管网系统完善工程——沥滘分区工业大道区域土建工程。
W84~W84”段管道横穿西碌涌，与西碌涌呈“十”相交状，为并排的两条D630钢管，埋设于河床底下4米，采用沉管方法施工。
根据现场实际情况,取现场过涌段管道两端W84、W84”号检查井中心为过涌部分的起点和终点标志进行现场放线测量，坐标分别为（22261.494，42756.013），（22219.475，42771.211），管段长度42米。
本工程的特点是在水中施工，不影响道路交通，施工时受潮汐影响较大；难点是控制基坑及垫层的标高平整。
二、工程条件：
Ⅰ、地形地貌情况：
根据现场勘测，陆地部分地貌相对比较平坦，过江部分平均水深在1.5米左右。
Ⅱ、地质情况：
场区主要为第四系全新统人工填土层、全新统海陆交互沉积层、上更新统河流相冲积层及残积层，基岩为白垩系上统三水组康乐段碎屑岩，埋管土层为淤泥质土。
Ⅲ、水文情况：
参照水文报告得知，该河流季节性较强，平水期水流平缓，洪水期水流急涌，平水期涨潮水深最大约2.5米,低潮时1米左右。
丰水期多出现在4~10月份，枯水期为11月至次年的3月份。
三、施工方法
污水管道穿越西碌涌段采用沉管法施工，先施工W84及W84”井底板，同时，钢管在岸上一次焊接成型，在高潮时以吊机将其吊放在水面上，用吊机和挖掘机配合就位，然后灌水下沉，直至将钢管沉放于底板上为止。
钢管安放好后进行闸门井井壁和顶板的施工。
设计图纸为两根DN630并排过江管道,钢管型号采用D630×10。
过江管两岸堤岸的拆除与修复上报水利局审批，在取得批准后方可开工。
为管线安全考虑，在两岸设置禁锚标志。
施工工艺流程图：
Ⅰ、施工准备及测量放样
工程开工前，进行以下的测设工作：
测设W84、W84”号检查井井位，测设管道坡度、管道流水位标高、开挖沟槽边线及附属构筑物的位置。
Ⅱ、闸门下部结构施工
一、钢板桩支护
（一）井位采用拉森钢板桩密扣支护直槽开挖的方式施工，桩长9米，入土深度为3米。
具体见附图一、二、三
（二）井位施打
型拉森桩之前，降低原地面土方1米，拉森桩施工完毕后，开挖分层依次进行,层层下挖。
（三）横向支护采用32C槽钢横压，然后用D250钢管距地面每2.5m的位置设置横撑一道，水平横撑间隔为2.5m，拉森
型钢板桩数据如下：
型号
b（mm）
h（mm）
t1（mm）
t2（mm）
每米面积
每米重量
每米截面矩
拉森
400
155
15.5
11.0
236cm2
74Kg
2037cm3
拉森
钢板桩的抗弯强度设计值为[f]＝200MPa，
根据地质报告及设计图纸，取最不利位置进行受力计算，最不利位置开挖深度范围内的土质为淤泥2.6米，粉质粘土1.1米，淤泥质细砂4.1米，粗砂1.7米。
土体的参数（取加权平均值）：
＝18.35KN/m3；内摩擦角φ＝10.350；粘聚力C＝13.60KN/m2。
Ka＝tg2（45-10.35/2）＝0.695；
Kp＝tg2（45+10.35/2）＝1.438；
主动土压力引起侧压力的斜率为
＝12.75；
被动土压力：
ep＝
＝26.39x－32.62＝Ax－B，得出A＝26.39，B＝32.62。
计划采用两层支撑，先按等弯矩布置计算各层支撑的间距。
根据其允许抵抗弯矩计算桩顶部悬臂部分的最大跨度h＝
＝267cm＝2.7m；
根据等弯矩布置横撑的公式：
h1＝1.11h＝2.97m＝3m；
h2＝0.88h＝2.4m。
按7米分配，根据现场实际情况，采取h＝2.5m，h1＝2.5m，h2＝2m，那么钢板桩强度可满足。
将钢板桩视为连续的墙体，采用《建筑施工计算手册》3.7.3所载近似法进行计算。
假定先设置了第一道横撑后，开挖到5m，此时支撑段k＝1，h0k＝5m，hkk＝h1k＝2.5m，Nk＝N1，令入土深度为x，根据公式：
得
，知x＝2.89m。
那么N1＝
＝139.13KN/m；
M1＝
＝33.2KN*m；
M2＝
＝-82.2KN*m。
设置第一道横撑后开挖简图如下：
设置第二道横撑后开挖到7m，那么：
k＝2，Ni＝N1＝139.13KN/m，h0k＝7m，h1k＝5m，hkk＝h2k＝2m，Nk＝N2，其他同上，同样根据公式知：
，知x＝3.94m。
那么同理N2＝274.66KN/m，M3＝－174.68KN*m。
设置第二道横撑后开挖简图如下：
实际施工中打9米拉森钢板桩，入土深度为3m，满足计算要求。
二、闸门井垫层施工
1、按设计要求，井垫层为10cm厚素砼，按基础的结构尺寸，测量放样出基底标高，采用机械挖掘至设计标高以上30cm，然后用人工挖至设计高度，并平整基底。
2、必须设置抽水设备抽排基底的水，不得带水浇筑基础垫层砼。
3、砼按设计标号和要求采用商品砼，用专用车辆运输至基坑边，通过溜槽送至坑底，人工摊铺，按设计高程检平，用振动棒和平板振动器交替振捣密实。
送至现场的砼应进行质量检验，控制砼的坍落度在9-12cm，如发现砼混合料有离析现象对离析部份剔除不予使用，并随机抽取样品制作抗压试件，以备抗压试验所用。
4、素砼基础垫层浇筑完毕后，抹平砼面，并保证12小时内不得浸水，初凝后及时进行养护，待砼强度达到2.5MPA以上时方可拆模。
三、底板施工
1、准确测放底板中线、水平控制标高，按标高做好模板底的水泥砂浆找平层，以确保模板位置及标高的准确。
2、按结构尺寸布置安装底板模板及支撑体系，模板表面必须平整，拼接紧密，支撑牢固。
3、钢筋绑扎：
按图纸弹放底板钢筋的分档标志，摆放上下层钢筋。
绑扎钢筋时，除靠近外围两行的相交点全部扎牢外，中间部分的相交点相隔交错扎牢，且保证受力钢筋不位移。
双向受力的钢筋不得跳扣绑扎。
底板上下层钢筋有接头时，错开搭接，接头位置和搭接长度均要符合规范和设计要求。
钢筋搭接处，在中间和两端按规定用钢丝扎牢。
4、底板施工时，要注意保护层垫块的放置，保证钢筋有足够的保护层厚度。
用钢管固定墙身预留钢筋的位置，防止浇筑砼时受到挤压而跑位。
5、待基础底板砼强度达到规定值后，钢板桩的下层支撑需要进行转换，拆除下层对撑钢管，将支撑的后座改到基础底板上。
Ⅲ、钢管管沟土方开挖及运输
（一）、钢管埋深为河床以下4米，由于是在水下挖土，根据现场施工环境等情况，决定沟槽的开挖采用机械开挖，挖掘机械采用2方斗容量的挖泥船。
（二）、为加快工程进度，沟槽开挖出来的土方以运泥船转运到离开挖地点约30m远的涌边暂时寄存，回填时再转运回来。
（三）、基坑开挖时应控制好槽底标高，避免超挖、扰动土基并尽量考虑土方平衡，以尽量减少土方外运的数量，土方平衡以详细的基坑断面平衡计算来实现，多余的弃土采取随挖随运走，以减少占用场地。
（四）、基坑开挖分层、分段依次进行,层层下挖。
（五）、沟槽挖好后，应测量槽底高程和沟槽横断面，水下开挖沟槽的允许偏差应符合下表的规定：
水下开挖沟槽允许偏差
项 目
允许偏差
土
石
槽底高程
0
-300mm
0
-500mm
槽底中心线每侧宽度
≥515mm
Ⅳ、垫层基础：
过河管基础断面图如下：
基坑底先铺30cm厚块石，上铺20cm厚3~5cm碎石，基础层总厚为50cm。
按基础的结构尺寸，测量放出垫层面标高，通过勾机船摊铺垫层混合料，并检平垫层面。
经过多次、加密的来回测量水下碎石砂垫层面标高，与设计标高相符。
Ⅴ、管道安装
（一）、垫层基础完成施工后，即可开始管道的安装，复测基础面标高符合设计规范要求后，在垫层基础面上测量放样，测放出闸门井的中心点及管道中线，根据闸门井中心点及管道中线挂设管道边线，利用边线来控制管道的走向和高程。
（二）、管道的制作成型与开挖沟槽同时进行或提前制作与组装。
采用设计图中的防腐处理，焊接口按原设计要求再做防腐处理，安装前做闭水试验。
管道安装前由相关检验机构对钢管的焊接、防腐及闭水试验进行检验，并取得合格检验报告后才能进行沉管安装。
沉管前将管道通过检查井部位的密扣拉森钢板桩拔除。
（三）、管道采用整体浮运，下水前管道两端管口采用蒙板封堵，并在蒙板上设置进水管、排气管和阀门。
管在水中采用浮运时，应保护外防腐层不受损坏，当外防腐层局部损坏时应及时修补。
（四）、管下沉时应注意事项：
1、测量定位准确，并在下沉中经常校测；
2、管道充水时同时排气；
3、下沉速度不得过快，避免不平衡下沉令钢管跑位或产生过大剪应力破坏管道；
4、两端起重设备在吊装时应保持管道水平，并同步沉放于槽底就位，将管道稳固后，再撤走起重设备。
水下铺设管道允许偏差（mm）
项 目
允 许 偏 差
轴线位置
高程
排水管道
50
0
-100
（五）、下管以后，对线校正。
检查管底与沟底接触的均匀程度和紧密性，管下如有冲刷，应采用砂或砾石填铺。
（六）、管道稳定后，再复核一次流水高程，并检查接口情况，发现问题及时采取措施处理。
（七）、管道按要求沉放到位并经复测无误后即可进行回填。
钢管周边及管顶以上20cm范围内回填中粗砂，再往上50cm范围内回填块石。
Ⅵ、管道焊接
钢管采用焊接方式连接，钢管焊接施工技术措施如下：
（一）、管材的质量控制
1、钢管必须具有制造厂的合格证书。
2、钢管表面应无显著锈蚀，无裂缝重皮和压延等不良现象；不得有扭曲，损伤，不得有焊缝根部未焊透的现象；不得有机械损伤等。
3、同一管节允许有两条纵缝，管径大于或等于600mm时，纵向焊缝的间距应大于300mm。
4、管节下坑前必须检查管节的内外防腐层，合格后方可下管。
（二）、焊条的选用
1、管节焊接焊条的化学成分，机械强度应与母材相同且匹配，兼顾工作条件和工艺性。
2、焊条质量应符合现行的国家标准«碳钢焊条»，«低合金焊条»的规定。
焊条使用前应按出厂说明书规定进行烘干，在使用中保持干燥，焊条药皮应无脱落和裂缝。
（三）、钢管采用厂家加工成6m一段运至工地，并在基坑附近堤岸处再继续焊接成型。
（四）、管道安装前，管节应逐根测量，编号，宜选用管径相差最小的管节组对对接。
（五）、管道焊接完成并把焊渣清理干净后，用电砂轮机除锈，除锈达到ST3级标准，再及时进行焊接部位内外管壁的防腐处理。
防腐处理施工工艺如下：
1、内壁防腐：
底漆三道KY－2021（厚240μm）—面漆四道KY－2026（厚320μm）
2、外壁防腐：
底漆KY－2021（2道）—玻璃布—底漆KY－2021（1道）—面漆KY－2026（1道）—玻璃布—面漆KY－2026（2道），总厚度640μm。
（注：
KY－2021为铁厚浆型材料；KY－2026为棕黑色抗水性型材料）
（六）、焊接的施工要求
1、焊工必须经培训考核合格，取得上岗资格证。
2、焊接施工前需要对点焊机的用电安全进行检测，焊接施工时，施工人员要穿戴好相关的劳保用品，确保施工安全。
3、焊接前应调整好点焊机的电流与电压，并按照管材采用相应型号的焊条，试焊满意后才能开始焊接施工，以免对管材造成焊伤。
4、管节焊接前应先清理管道内泥、污垢，然后修口，清除管口边缘和焊口两侧10～15mm范围内的表面锈迹至露出金属光泽，管端端面的坡口角度，钝边，间隙，应满足规范规定。
不得在对口间隙夹焊帮条或用加热法缩小间距施焊。
5、对口时应使内壁齐平，当采用长300mm的直尺在接口内壁周围顺序贴靠，错口的允许偏差应为0.2倍壁厚，且不得大于2mm。
6、对口调节好后既可进行对口、焊接，这时应将两端管段临时支承固定，避免钢管重量集中在焊缝位置。
7、纵向焊缝应放在管道中心垂线上半圆的45度左右处；纵向焊缝应错开，管径为600mm，错开的间距不得小于300mm；
8、环向焊缝距支架不应小于100mm；直管管段两相邻环向焊缝的间距不应小于200mm；管道任何位置不得出现十字焊缝。
9、直线管段不宜采用长度小于800mm的短节拼接。
10、焊缝质量必须符合GB50268—97中4.2的有关规定，焊缝应平滑，宽窄一致，根部焊透，无明显的凹凸缺陷及咬边现象，焊缝加强面应高出管面约2毫米，焊出坡口边缘2～3毫米。
（七）两根钢管焊接完成后，在每根管的两端各设置一个活动的临时阀门，在两端阀门边10cm（对应）焊接4”镀锌管，成90°，水平长度为20cm，垂直长度为50cm。
其作用有两个：
第一、钢管在岸上焊接好后，灌水作密闭性检查，如合格则可进行下道工序，否则再重新焊接；第二、下沉时，一端灌水，一端出气。
Ⅶ、闸门井上部结构施工
1、封堵沉管时打开的密扣拉森钢板桩缺口。
具体做法是把原拆除出来的钢板桩按原样安装回去，其底部压到钢管顶面，注意操作时控制打压力度，不得破坏钢管或令钢管移位。
钢板桩安装回去后，钢管伸入钢板桩的洞口处堆填3米宽度的砂包，然后由岸上运输干土由水上勾机配合进行泥土围堰，泥土围堰的范围是从钢板桩向河中出5米。
围堰成功后即可抽水进行闸门井上部结构的施工。
2、闸门井墙身、顶板施工时，要确保井内净空尺寸。
墙身模板采用对拉铁片将其固定，待拆除模板后，割断铁片，然后用砂浆封堵。
此工艺没有对拉螺杆在墙身预留太多孔洞的弊端。
浇筑墙身砼的应分层浇灌，分层振捣，保证砼的密实度，防止漏浆出现蜂窝。
顶板的模板与支撑采用10cm圆木外加木楔块支顶，圆木支顶利用木板交叉连接成剪刀撑加固。
3、墙身、顶板施工时要注意各预留孔口的模板、钢筋设置。
特别是必须保证钢筋保护层厚度，且应保证模板不得漏浆。
4、纵向施工缝的凹槽是待基础底板砼初凝后用木条压制而成。
施工缝应在砼终凝后进行凿毛，露出粗骨料。
第二次浇筑前，施工缝应淋上纯水泥浆湿润。
5、准确安放接口处止水带，用特制的铁夹将其固定，此方法在同类工程中已取得了良好效果，并在砼振捣时加强这部分的振捣工作。
6、采用插入式振动器的移动间距不大于振动器的作用半径的1.5倍，振动器距离模板不大于振动器的作用半径的1/2。
分层浇筑混凝土时，振捣上层混凝土时应将振动器伸至下层混凝土内不少于5cm。
操作时要求垂直插入混凝土中，不断地上下拔动，并快插慢拔，使混凝土均匀受振。
7、操作振动器时，勿使振动器振动模板、钢筋和预埋管（件）。
8、浇筑预留孔洞、预埋管（件）及止水带部位的周边及构筑物的边角应辅以人工用钢条插实。
9、浇筑构筑物主体混凝土宜连续进行，并且保证上下层和相邻的混凝土的搭接，其间歇不得超过混凝土的初凝时间；并且浇筑墙体混凝土时，宜分层交叉。
每层高度不得超过400mm，每层间隔不得超过1.5小时。
10、附件安装
⑴、闸门按水压方向安装。
⑵、预埋钢板尺寸应以供货方提供为准，其平面度误差应小于5mm，钢板埋设的水平度或垂直度误差应小于1/1000。
⑶、闸门安装调整好后在厂家专人指导下二次灌浆。
⑷、上部启闭机座轴中心应调整与门体螺栓中心线在同一直线上，其垂直偏差在全长度内不大于1/1000，然后将座架底板与门架钢板焊固，焊缝高度为6mm。
Ⅷ、修复河堤
按原河堤的石墙结构恢复，必须保证管道位置的回填密实度，防止修复的河堤结构发生下沉。
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