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1、潜江取水头沉管施工方案 一、工程概况 1.1 项目背景 本工程为潜江市城市供水系统扩建项目的关键组成部分，位于汉江下游段潜江取水口区域，主要功能是通过新建取水头部及引水管线，将汉江原水输送至新建净水厂，设计日取水量5万吨。工程区域正常水位高程26.5m，取水头设计安装高程23.0m，位于水面以下约3.5m处。项目包含2根DN1200取水管（材质Q355B，壁厚16mm）及配套钢制喇叭口取水头，管道总长度220m，管段间距3.0m，采用法兰连接方式，设计使用年限50年，结构安全等级二级。 1.2 工程地质与水文条件 地质条件：场地地层由上至下依次为第四纪冲积层（厚度4.2-6.5m，主
2、要成分为粉质黏土及中砂）、中生代白垩系砂岩（中风化，揭露厚度8.5m），地下水位埋深0.5-1.0m，地基承载力特征值200kPa。河床底质以中砂为主，局部存在淤泥质夹层（厚度0.3-0.8m）。 水文条件：汉江该段平均流速1.5m/s，最大洪水位30.2m（重现期50年），枯水期最低水位25.8m，水体PH值7.0-7.8，含沙量0.8-1.5kg/m³，年平均水温18℃，冬季极端低温-5℃，夏季最高水温32℃。 1.3 主要工程量 序号 项目名称 规格型号 单位 数量 备注 1 取水头 钢制喇叭口（带格栅） 套 2 含防腐处理，单重8.5t 2 引水管 D
3、1220×16钢管 m 220 Q355B材质，每节长12m 3 法兰连接件 DN1200，PN1.6MPa 套 8 含螺栓、垫片 4 支墩结构 C35钢筋混凝土 座 6 单个体积8.2m³ 5 管道配重块 C40混凝土 块 44 每块重2.5t，沿管道间隔5m布置 6 弧形垫板 20mm钢板加工 套 12 与管道弧度匹配 二、施工总体部署 2.1 施工组织架构 项目经理部：设项目经理1人、技术负责人1人、安全负责人1人、质量负责人1人、施工员2人、资料员1人。 专业施工队： · 钢结构施工队（12人）：负责取水头预制、管道加工及
4、防腐 · 水下作业队（8人）：含潜水员4人（持Ⅱ类潜水证）、辅助工4人 · 土建施工队（15人）：负责支墩浇筑、场地平整及混凝土工程 · 机械保障队（5人）：负责设备维护、吊装作业及船舶调度 2.2 施工分区划分 陆域预制区：设置在河岸80m范围内，划分： · 钢筋加工区（40m×20m）：配置数控切割机1台、钢筋弯曲机2台 · 管道预制区（60m×30m）：设置4个管道焊接工位，配备自动焊接设备 · 混凝土浇筑区（30m×25m）：含配料机、搅拌机及养护设施 · 材料堆放区（50m×30m）：划分钢材区、水泥区、砂石料区及危险品仓库 水上作业区：以取水头安装坐标为中心，划
5、定直径80m的施工警戒区，设置8个浮标警示，夜间配备太阳能警示灯。上下游各150m设置减速标志，配备2艘警戒艇维持通航秩序。 2.3 施工流程规划 施工准备阶段（20天）→ 取水头及管道预制（30天）→ 支墩基础施工（25天）→ 水下沟槽开挖（15天）→ 取水头浮运安装（7天）→ 管道水下铺设（20天）→ 接口处理及防腐（12天）→ 水下验收及调试（10天），总工期149天。 2.4 施工设备配置 设备类型 设备名称 规格型号 数量 用途 起重设备 浮吊 250t全回转 1艘 取水头及管道吊装 汽车吊 50t 1台 陆域构件吊装 水上设备 拖轮 80
6、0马力 1艘 浮运拖带 驳船 1000t级 1艘 构件运输 挖泥船 液压绞吸式 1艘 水下沟槽开挖 潜水设备 潜水装具 KM-37型 4套 水下作业 水下焊接设备 DS-300型 2套 水下焊接作业 水下检测设备 水下机器人（带声呐） 1台 水下地形及安装检测 混凝土设备 搅拌站 HZS50型 1座 支墩及配重块浇筑 输送泵 拖泵HBT80 1台 混凝土输送 测量设备 全站仪 拓普康GPT-9000 1台 平面定位 水准仪 苏光DSZ2 2台 高程控制 GPS定位系统 中海达V90
7、 1套 水上施工定位 三、主要施工方法 3.1 取水头预制施工 3.1.1 钢制取水头加工 材料预处理：钢板进场后进行UT探伤检测，屈服强度≥355MPa，伸长率≥20%。采用喷砂除锈（Sa3级），表面粗糙度75-100μm，除锈后2小时内完成底漆涂刷（环氧富锌底漆，干膜厚度100μm）。 结构焊接：喇叭口采用数控切割下料，分3段卷制后拼接，成型后进行弧度检查（允许偏差±2mm）。主焊缝采用埋弧自动焊，焊接工艺参数：电流650-700A，电压34-38V，焊接速度30-35cm/min，保护气体流量20-25L/min。焊接完成后进行100%UT探伤，Ⅱ级合格，角焊缝进行磁粉检测
8、 格栅安装：采用50×8mm扁钢制作格栅，栅条间距80mm，与取水头法兰面垂直度偏差≤1°。格栅框架与喇叭口采用满焊连接，焊脚高度10mm，焊后进行水压试验（0.8MPa，30min无渗漏）。 配重施工：取水头底部浇筑C40配重混凝土，采用导管法浇筑，坍落度控制在180±20mm。预埋Φ60排气孔，混凝土浇筑时分层振捣（厚度≤300mm），采用高频振捣棒（频率10000次/min），养护期不少于14天，养护期间混凝土表面温度与环境温差控制在25℃以内。 3.2 管道预制与防腐 3.2.1 钢管加工 钢管采用机械切割下料，坡口角度35°±2°，钝边2.0±0.5mm，对口错边量≤0.
9、8mm。采用双面埋弧自动焊，焊接材料选用E5015焊条，焊接前进行预热（温度80-100℃），层间温度控制在120-150℃。每节管道焊接完成后进行水压试验（1.6MPa，保压30min），合格后进行防腐处理。 3.2.2 防腐处理 外壁防腐：采用三层PE防腐结构（底漆+胶粘剂+聚乙烯层），总厚度≥3.0mm。具体工艺：环氧底漆（干膜厚度80μm）→胶粘剂（厚度170μm）→聚乙烯层（厚度≥2.7mm），粘结力≥70N/cm。 内壁防腐：采用无毒环氧树脂涂料，干膜厚度≥0.4mm，附着力≥5MPa，固化后进行电火花检测（电压30kV，无击穿现象）。 法兰接口防腐：采用聚四氟乙烯胶带+防
10、腐密封胶双层密封，外部缠绕玻璃纤维布+环氧煤沥青涂料，干膜厚度≥0.6mm。 3.3 支墩基础施工 3.3.1 基坑开挖 采用0.8m³液压反铲挖掘机开挖，坡比1:1.5，坑底尺寸比设计大1.5m（便于支模及操作）。设置轻型井点降水系统，抽排水量20m³/h，确保地下水位低于坑底0.5m。基底采用200mm厚级配砂石垫层（压实系数≥0.95），铺设Φ12@200双向钢筋网片。 3.3.2 钢筋混凝土施工 钢筋工程：主筋采用Φ25@150，箍筋Φ12@200，保护层厚度70mm，采用梅花形绑扎，绑扎点间距≤200mm。预埋螺栓采用Q345B钢，预埋深度600mm，外露长度200mm，定
11、位误差控制在±5mm内。 模板工程：采用20mm厚多层板+100×100mm木枋（间距300mm）+Φ48×3.5钢管支撑（间距500mm），模板接缝处粘贴5mm厚海绵条，确保不漏浆。模板安装完成后进行刚度检查（挠度≤1/400）。 混凝土工程：采用C35P8抗渗混凝土，掺加10%粉煤灰和5%高效减水剂，初凝时间控制在8-10h。采用泵送连续浇筑，分层厚度≤500mm，振捣棒插入下层混凝土50mm，振捣时间15-30s。在支墩顶部设置测温孔，养护期间内外温差控制在25℃以内，采用覆盖薄膜+阻燃棉被养护，养护期不少于14天。 3.4 水下沟槽开挖 采用液压绞吸式挖泥船进行水下沟槽开挖，沟
12、槽设计底宽4.0m，边坡1:2.5，槽底高程22.5m（比取水头安装高程低0.5m）。开挖前布设导标，采用GPS定位系统控制开挖轨迹。挖泥船配备泥浆处理系统，处理后的清水排放，泥渣运至指定弃渣场。 沟槽开挖完成后，采用水下机器人进行地形测量，超挖部分采用级配砂石回填（压实度≥90%），欠挖部分进行二次开挖。槽底铺设200mm厚碎石垫层，由潜水员水下整平，平整度误差≤50mm/2m。 3.5 取水头浮运与安装 3.5.1 浮运准备 预制完成的取水头进行密封性能试验（0.6MPa气压，24h压降≤2%）。安装临时浮筒（6个，每个浮力5t），采用全站仪进行重心定位，确保浮运稳定性（倾斜角≤3
13、°）。浮运通道清理，确保水深≥4.0m，宽度≥20m。 3.5.2 吊装定位 浮吊选型：采用250t全回转浮吊，主臂长度42m，作业半径18m时额定起重量55t（满足8.5t取水头吊装要求）。 吊装参数： · 吊点设置：4个对称吊耳（每个承重30t，材质Q345B） · 起吊角度：≤60°，吊装速度0.3m/min · 定位精度：平面位置±50mm，高程±30mm 水下安装：潜水员水下引导取水头落位，调整至设计坐标。采用12根Φ42地脚螺栓（L=800mm）与支墩连接，扭矩值控制在1200-1300N·m。取水头与支墩之间设置16mm厚不锈钢调整垫板，由潜水员水下测量调整，确保水
14、平度误差≤2mm/m。 3.6 管道铺设施工 3.6.1 管道组对与焊接 陆域进行管道组对，采用门式起重机配合，组对间隙2.5-3.5mm，错边量≤0.8mm。采用双人对称焊接，打底焊采用钨极氩弧焊（GTAW），填充及盖面采用埋弧焊（SAW），焊接线能量控制在25-35kJ/cm。每道焊口进行100%UT和100%MT检测，Ⅰ级焊缝合格率≥98%。 3.6.2 管道浮运与沉放 管道采用"沉管法"施工，单节管道两端安装临时封堵板，设置进排水阀。浮运时管道水平放置，两端各设2个浮筒，由拖轮牵引至安装位置。 沉放作业流程： 1. 管道定位：采用GPS定位系统将管道调整至设计轴线 2.
15、 灌水下沉：打开两端进排水阀，均匀灌水，下沉速度控制在0.2m/min 3. 水下对位：潜水员水下引导管道法兰与取水头法兰对接，采用导向杆辅助定位 4. 螺栓连接：潜水员水下对称均匀紧固螺栓，分三次完成（初拧50%→复拧80%→终拧100%），螺栓外露丝扣2-3牙 3.6.3 法兰连接施工 法兰面平行度偏差≤0.2mm，采用8.8级M36螺栓（长度220mm）连接。接口密封采用丁腈橡胶垫片（厚度10mm），安装前进行邵氏硬度检测（70±5ShoreA）。潜水员水下安装垫片，确保无褶皱、无偏移。螺栓紧固采用扭矩扳手，按对角顺序进行，终拧扭矩值1800-2000N·m。 3.7 管道配重
16、与固定 管道沉放完成后，安装混凝土配重块。配重块通过抱箍与管道连接，抱箍材质Q235B，螺栓采用不锈钢材质（316L）。配重块沿管道间隔5m布置，单个重2.5t，安装时由潜水员水下调整，确保均匀分布。 管道与支墩之间设置弧形垫板，垫板与管道之间填充环氧树脂砂浆（抗压强度≥50MPa），由潜水员水下捣实，确保接触紧密（间隙≤2mm）。 3.8 接口防腐处理 法兰接口连接完成后，进行水下防腐处理： 1. 表面处理：潜水员采用钢丝刷清理接口表面铁锈及杂物 2. 底漆涂刷：涂刷环氧富锌底漆（干膜厚度80μm） 3. 玻璃布缠绕：采用无碱玻璃布（宽度300mm）缠绕2层，浸透环氧煤沥青涂料
17、 4. 面漆涂刷：涂刷环氧煤沥青面漆2道（干膜总厚度≥0.4mm） 5. 质量检测：采用电火花检测仪（电压20kV）检测，无击穿现象为合格 四、质量控制措施 4.1 原材料控制 钢材：每批进场钢材需提供质保书，并进行力学性能试验（抗拉强度、屈服强度、伸长率）和化学成分分析，Q355B钢材屈服强度≥355MPa，伸长率≥20%。 防水材料：涂料需进行耐盐雾试验（5000h无锈蚀），附着力测试（划格法≤1级），玻璃布经纬密度≥12×12根/cm²。 混凝土：实行"四试"制度（试配、试拌、试块、试泵），抗渗等级≥P8，抗压强度标准值≥35MPa。每50m³混凝土制作1组标准养护试块，另
18、制作同条件养护试块用于确定拆模时间。 焊接材料：焊条、焊丝进场需进行烘焙（E5015焊条烘焙温度350℃，保温1h），使用时放入保温筒（温度80-100℃），超过4h未使用的焊条重新烘焙（最多2次）。 4.2 施工过程控制 4.2.1 测量控制 建立三级控制网： · 首级控制网：布设3个GPS控制点（平面精度±5mm，高程精度±10mm） · 二级控制网：在岸边布设6个控制点（平面精度±10mm） · 施工控制网：在取水头安装区域布设4个水下定位点 测量仪器定期校验（全站仪、水准仪每年1次，GPS每半年1次），每次使用前进行自检。管道安装轴线偏差控制在±100mm以内，高程偏差
19、±50mm以内。 4.2.2 焊接质量控制 焊工资质：持证上岗，且需通过水下焊接专项考核（模拟焊接合格率≥95%）。 焊接环境：风速＞10m/s、能见度＜1.5m、水流速度＞1.0m/s时停止作业。 无损检测：所有对接焊缝100%UT检测（Ⅱ级合格），角焊缝100%MT检测（Ⅰ级合格），检测报告需经监理工程师审核。 4.2.3 混凝土质量控制 混凝土配合比由试验室出具，施工中严格控制坍落度（允许偏差±20mm）。混凝土浇筑温度控制在5-30℃，冬季施工时采用热水拌合（水温≤80℃），夏季施工时采取骨料降温（洒水+遮阳）措施。 混凝土试块强度达到设计强度的75%后方可拆模，达到10
20、0%设计强度后方可进行后续施工。 4.3 关键工序验收标准 工序名称 允许偏差 检验方法 检验频率 取水头安装 平面位置±50mm，高程±30mm 全站仪+水准仪 每个取水头 管道轴线 轴线偏差≤100mm/100m GPS定位+测绳 每50m 法兰接口 平行度偏差≤0.2mm，渗漏量0 水下塞尺+观察 每个接口 防腐层厚度 -5%设计厚度 磁性测厚仪 每10m一点 沟槽底高程 ±100mm 水下机器人测量 每20m一个断面 4.4 水下工程质量检测 采用水下机器人（配备高清摄像头和声呐系统）对取水头安装、管道铺设、配重块安装等进行全方位检
21、测，拍摄影像资料存档。对法兰接口、防腐层等关键部位进行重点检测，发现缺陷及时处理（修补后重新检测）。 五、安全生产管理 5.1 潜水作业安全 设备配置： · 潜水装具：4套（含浮力调节背心、水下通讯系统、应急氧气瓶） · 生命支持系统：2套（备用1套），供气量≥150L/min，纯度≥99.5% · 减压舱：1台（工作压力1.0MPa），配备心电监护仪 · 水下通讯设备：全双工语音通讯系统，通讯距离≥500m 作业规程： · 潜水深度≤20m时，单次作业时间≤60min，减压时间按《潜水减压规程》执行 · 采用"双人作业制"（1名潜水员+1名待命潜水员），水面配备2名辅助人
22、员 · 潜水员下潜前检查装具密封性，通讯系统测试良好 · 水下设置应急供气阀（备用气源压力≥20MPa），与主气源独立 5.2 水上交通安全 施工警戒： · 在施工区域上下游各150m设置警示标志（限速5km/h） · 施工警戒区设置8个浮标（直径1.2m，高度1.8m），夜间配备太阳能警示灯（闪光频率60次/min） · 配备2艘警戒艇（每艇2人），24小时巡逻，禁止无关船舶进入施工区 船舶作业安全： · 浮吊作业时，吊臂旋转半径内严禁站人，设置警戒绳 · 拖轮拖带时，保持安全距离（距桥墩≥50m，距其他船舶≥100m） · 船舶锚泊系统检查（锚链直径≥28mm，每节锚
23、链连接可靠） 5.3 吊装作业安全 吊装前检查： · 吊具（钢丝绳、卸扣、吊耳）进行外观检查和拉力试验（额定荷载1.5倍） · 浮吊地基承载力检测（≥150kPa），支腿垫设钢板（厚度20mm，面积2m×2m） · 吊装索具与构件棱角接触处设置护角（橡胶或钢板） 吊装作业控制： · 吊装风速≤10.8m/s（6级风），雨天停止作业 · 设置吊装警戒区（半径20m），配备2名信号指挥员（持有效证书） · 构件起吊至100mm高度时，暂停检查（吊具受力、构件平衡） · 吊装速度控制：起吊0.3m/min，运行1.0m/min，落钩0.2m/min 5.4 焊接作业安全 焊接
24、设备： · 水下焊接设备接地可靠（接地电阻≤4Ω） · 焊机配备过载保护装置，二次电压≤80V · 水下焊接电缆采用专用防水电缆（绝缘电阻≥1MΩ） 作业防护： · 潜水员配备水下焊接面罩（可见度≥1.5m），穿戴防火潜水服 · 焊接作业点下方设置防火毯（耐高温≥1000℃），防止火花引燃其他物品 · 配备水下灭火器（2个，干粉+二氧化碳），岸上配备消防沙（2m³）和消防水带 5.5 季节性施工措施 冬季施工： · 混凝土采用热水拌合（水温≤80℃），掺加早强防冻剂（掺量3%） · 管道焊接前进行预热（预热温度80-100℃，预热宽度≥100mm） · 潜水员配备加热潜
25、水服，水下作业时间缩短至40min/次 · 施工船舶配备除冰设备，甲板铺设防滑垫 夏季施工： · 混凝土浇筑时间安排在早晚（气温≤30℃），骨料遮阳降温 · 潜水员水下作业时间≤50min/次，配备防暑药品（藿香正气水等） · 施工船舶配备空调设备，船员休息室温度控制在28℃以内 · 电气设备设置防雨棚，定期检查绝缘性能 六、环境保护措施 6.1 施工废水处理 设置沉淀池（3级，总容积50m³），施工废水经沉淀后排放（悬浮物≤100mg/L）。船舶机舱设置油水分离器（处理能力0.5m³/h），含油废水处理达标后排放（含油量≤5mg/L）。 6.2 噪声控制 施工机械设置减
26、振基础，破碎机、空压机等设备安装隔音罩（降噪量≥20dB）。夜间（22:00-6:00）禁止进行高噪声作业，确需施工时办理夜间施工许可，并公告周边居民。 6.3 扬尘控制 陆域施工场地硬化（混凝土厚度150mm），设置洗车平台（含高压水枪和沉淀池）。材料堆放区设置围挡（高度2.5m），易扬尘材料（水泥、粉煤灰）采用封闭仓库存放。运输车辆加盖篷布（覆盖率100%），出场前冲洗轮胎（泥沙残留≤50g）。 6.4 水生生态保护 施工期间禁止向水体排放油污、垃圾及未经处理的废水。水下作业避免使用有毒化学药剂，防腐涂料选择低挥发性产品。施工结束后，清理河床底散落的施工废弃物，恢复河道原貌。 七
27、施工进度计划 7.1 关键线路 施工准备（20d）→ 管道预制（30d）→ 水下沟槽开挖（15d）→ 取水头安装（7d）→ 管道铺设（20d）→ 接口处理（12d）→ 水下验收（10d），总工期114d（不含雨天及不可预见因素影响）。 7.2 进度保障措施 1. 资源保障：配备足够的施工人员和设备，关键设备备用（如潜水装具备用1套） 2. 工序衔接：上道工序完成后24小时内进行下道工序施工，减少间隔时间 3. 天气应对：提前3天关注天气预报，合理安排水上作业时间 4. 夜间施工：具备条件的工序（如管道预制、混凝土浇筑）安排夜间施工，配备充足照明 5. 进度考核：实行周进度考核
28、滞后工序采取增加人员、设备等措施赶工 八、验收标准与流程 8.1 验收标准 1. 取水头安装：平面位置偏差≤50mm，高程偏差≤30mm，倾斜度≤1° 2. 管道铺设：轴线偏差≤100mm/100m，接口渗漏量0 3. 混凝土结构：表面平整度≤8mm/m，强度达到设计值100% 4. 防腐层：厚度≥设计值的95%，电火花检测无击穿 5. 水下地形：沟槽底高程偏差±100mm，平整度≤50mm/2m 8.2 验收流程 1. 施工单位自检：完成所有工序后，进行自检（含资料整理） 2. 监理验收：监理工程师对工程质量进行验收，出具评估报告 3. 第三方检测：委托第三方机构进行水下检测（提供影像资料） 4. 业主验收：业主组织设计、监理、施工等单位进行最终验收 5. 试运行：验收合格后进行通水试运行（持续72小时，监测流量、压力等参数） 6. 竣工验收：试运行合格后，办理竣工验收手续，移交工程资料 本方案针对潜江取水头沉管工程特点，结合当地地质水文条件，制定了详细的施工方法和质量安全控制措施，可作为工程施工的指导文件。施工过程中应根据实际情况动态调整，确保工程质量、安全和进度目标的实现。
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