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水下安装,水下拆除施工单位水下建筑物施工安装的新方法
编辑人：陶晓斌 编辑联系：I39 2I8 I4666
供水泵站水下建筑物施工安装的新方法要主要介绍在水源供水工程中通过采用射流泵水下开挖下沉泵井、利用水上施工平台来制作浮运安装取水头部以及应用水下顶管新工艺进行自流管安装施工的成功实践经验。水下安装,水下拆除施工单位厂家公司关键词射流泵 水上预制平台 水下顶管 1 工程概述 广西北海廉州10万m3/d净化厂供水泵站位于广西合浦县廉州镇南流江段左岸防洪堤内该供水泵站工程主要包括取水泵房、取水头部、自流管、设备安装等项目。取水泵房结构为一矩形钢筋混凝土沉井形式其平面尺寸为18.5m×14.6m长×宽设计由原地面标高开挖下沉至13m取水头部为钢筋混凝土箱体结构砼体积60.05m3自重约150t自流管为两条平行钢质取水管D1020×10mm长度为泵井至取水头部水平距离约60m。施工现场位于密集的居民生活区地质结构为细砂地下水丰富、水位较高与南流江贯通施工条件相对较差。 2 泵房沉井开挖下沉技术措施 长18.5m、宽14.6m、高13m的钢筋混凝土结构的重力式沉井在原地面标高分两次现浇制作好后经过在井内开挖下沉到设计高程其施工难度主要是现场地下水位较高地面以下约2m左右井内开挖为粉细沙地质沙质含泥量小而凝聚力低和渗透性强。在初试排干水开挖下沉中频频出现大量沙质由井外涌入井内的“反砂”现象导致泵井周边砼路面沉陷开裂当地居民因担忧泵井开挖下沉危及附近楼房的安全而干扰造成数次停工。为确保泵井开挖下沉的顺利进行避免泵井开挖下沉施工时发生“反砂”现象而导致沉井周边地基下沉影响当地居民和楼房安全经过分析和讨论决定 2 采用射流泵水下吸排开挖下沉的工艺进行施工。施工时在井内设置一台75千瓦射流泵口径为254mm潜水员手持水枪在水下喷射较为固结的砂土层使之松动以配合进行水下吸排开挖同时在外江用水泵注入与射流泵大概排出等量的河水并保持井内水位高于地下水位13m以上排除了在井内水下吸排时因井内负压而出现“反砂”现象保证了井外周围地基及楼房的安全。射流泵在水下吸排泥砂开挖的高度扬程达18m以上每小时吸排砂砾量平均达20m3效率较高。在施工中为使泵井均匀下沉要注意分层吸排每层宜5080c同时要按照先周围后中间的顺序进行作业从而保证了泵井下沉的垂直度和位移均在设计允许偏差内。使用吸排开挖的射流泵的工作原理如图1。 图1 3 取水头部的预制安装方法 取水头部为设计于泵房侧面与南流江深水处水面以下的钢筋混凝土建筑物其设计尺寸为15.8m×4.5m×4.8m长×宽×高壁厚0.3m的矩形箱体结构与泵房水平距为60m如图2。 供水管供水弯头喷枪吸管混合室压缩管喉管扩散管排管 3 粉细砂质土防洪堤南流江常水位线D1020×10自流管供水泵井砼路面隔墙 图2 由于在泵房侧面的南流江下游已修筑有一拦河闸坝大型浮吊船无法从沿海直接进入南流江因而自重约150t的钢筋混凝土取水头部无法在现场岸边临时预制场进行预制后用大型浮吊船直接将取水头吊下安装的传统工艺进行施工。根据沿海大型深水码头用沿岸船坞预制大型钢筋混凝沉箱并用浮运注水下沉安装码头泊位的原理采用4艘疏浚工程补助用的20t小方驳用槽钢拼装为一整体施工平台。在22m长度内平均每边安放3台同步卷扬机卷扬机钢丝绳穿过两道滑轮滑轮一只固定在工作船弦另一只固定在自制浮箱侧面自制浮箱用3mm钢板焊接而成尺寸为17m×5m×1.25m。施工平台用锚缆与岸上拉紧并泊于水位较深的岸边然后开始立模预制取水头部主体构件在浇筑砼过程中要注意保持构件和平台的平衡。取水头部盖板则在岸上分块预制待取水头部主体浇筑完定位沉放后再予以吊放。该箱形的钢筋混凝土取水头部在水上施工平台完成制作后再用3mm厚钢板钢板内用角钢做成加强骨架将取水头部的顶面和侧面预留的取水管孔和进水窗临时封闭该箱形取水头部即为一个浮力大于其自身重力的浮体在安装时 4 即将该浮体取水头部浮运至已进行清淤、抛石、夯实和整平的取头部基床的水面上就位然后采用注水法使取水头部箱体逐步均匀下沉至设计基床上。江苏锦峰水下技术工程有限公司 4 水下预管安装工艺 1由泵井底部向外江深水处的取水头部安装两条约60m平行的钢质取水管D1020×10mm必须穿越防洪堤和覆盖约11m水深约9m的粉细沙不良地质由于这种沙质凝聚力低渗漏大在井内开挖因负压出现严重的“反砂”现象而无法采用一般人工开挖顶管法进到施工安装。如用明槽开挖法安装时由于开挖边坡塌方严重除开挖与回填工程量很大外防洪堤以及附近房屋和道路的安全均受到严重危害并且难于承担拆迁和补偿建房的高额预算外的开支此为该项目工程最大的难度与风险。 2为突破由泵井底部向外江取水头部安装两条钢质自流取水管根据水力学中的水压差的产生与压力平衡的理论与国内外水下顶管的高新技术我们自行设计了“沙水进出平衡法”的水下顶管装置见图3。其原理 观察窗隔 板顶进方向顶 铁泵井外壁前 仓后 仓照明灯排沙闸阀α水下砂粉质土 图3 “沙水进出平衡法”水下顶管装置示意图 为由泵井往河向顶出的钢质取水管前端设置一段控制砂土水混合物的进 5 出平衡装置该装置主要在该管段中设置一抗压强度较高的钢制隔板将管段分为前仓和后仓两部份。前仓为顶进的挖掘面后仓为顶管操作人员进入作业的无水区在前仓与后仓的隔板间设置一个直径为120mm砂水排出闸阀。项目经理：陶晓斌 当第一个顶程约0.6m进行顶进后前仓即充满砂土水混合物由于前仓与后仓存在水中压力差的条件当打开砂水排出闸阀时前仓挖掘面的沙性土便以砂土水混合物排出后仓直至沉井集水池使前仓阻力大大减小而为管道顶进一个顶程创造机会与环境后仓的长度随着管道不断顶进面而逐步焊接顶进而加长直到完成全程顶进为止。前仓的长度L是根据管内挖掘面沙性土的内摩擦角的大小来计算管内挖掘面的稳定条件即LD/tga。式中L—前仓长度mD—顶进管道直径ma—砂性土的内摩擦角如无实验参数可查表确定。 3水下顶管操作 先用抽水机充水令井内水位与外江水位持平后由潜水员潜入井底水下将两块井壁取水管预留孔临时密封钢板法兰拆卸除以泵房的隔墙作顶力靠背将液压顶管机安装于泵房隔墙侧面启动顶机将上述“砂水进出平衡法”水下顶管装置的前仓顶出井壁外用抽水机将泵井内的水抽干然后按如下操作程序进行顶管作业①顶管作业人员进入水下顶管装置的后仓前仓已顶出井壁外并充满砂土水混合物打开后仓的排砂闸阀由于水压差的作用前仓的砂土水混合物通过排砂管排出至泵井底部的集水坑集水坑的砂泵即将之排出井外如遇前仓地质为胶结砂砾或粘土层可用高压水枪冲射使之松散排出操作人员通过后仓观察前仓砂土排空情况及时关闭排砂闸阀防止前仓管端外出现塌方。②开动在泵井底部的液压顶机将管道顶进一个顶程约0.6m。③在泵井底用仪器测量已顶进管段的偏位情况如发 6 现偏位时即在下一顶程采用偏心顶力纠偏法进到纠偏作业。④继续焊接加长23m取水钢管并重复上述①③顶进操作程序直至所顶管道完全穿透砂土层。 4当上述水下顶管顶进约40m时已完全穿透砂土层此时管端至吸水头部之间20m管道的安装则由潜水员经过水下切割、水下焊接和钢筋混凝土包箍等作业完成了管端至取水头部之间的连接。至此整个自流管的水下安装即告完成。经压力检测达到设计和使用要求。 5 结束语 通过采用射流泵进行水下开挖可防止“反砂”确保安全和提高效率因地制宜地利用水上施工平台来制作、浮运、安装重型建筑物可达到“四两拨千斤”的效果而水下顶管的成功实践不仅化解了水下管道安装的风险与难题而且避免了高额的预算外开支并为我处首次应用水下顶管新技术取得优质、高效、安全施工的新突破
施工方案及主要技术措施
第一节 管线工程测量
一、施工准备
1、主要测量设备：
经纬仪、水准仪
2、辅助工具和材料
工具及材料：水准尺、钢尺、盒尺、大锤、水泥钉、小钉、木桩、白灰、混凝土标桩、标志牌、红漆等。
3、经纬仪、水准仪、钢尺等必须经有资质的计量检测部门检定合格并在有效期内。
二、作业条件
1、给定的测量平面控制点不得少于三个，高程控制点不得少于两个。
2、具有施工设计图纸及与测量有关的设计变更。
3、施工测量人员应具有职业资格证书，持证上岗。
4、已核对新建管线与现状管线平面位置和高程与设计相符。
三、技术准备
1、熟悉设计文件，明确设计意图及要求。
2、进行现场踏勘，了解作业现场情况。
3、依据建设单位提交的各种平面、高程控制点资料，制定具体工程测量技术方案，并经审批。
4、依据设计图提供的定线条件、结合工程施工的需要，做好测量所需各项数据的内业搜集、计算、复核工作。
四、操作工艺
1、工艺流程
测量桩位交接→桩位复测→控制网测设→管线开挖测量→管线基础测量→管线安装测量→回填过程测量→竣工测量。
2、操作方法
1）测量桩位交接：测量桩位交接由建设单位主持，在现场由勘测单位向施工单位进行交桩，施工单位由测量主管人员负责接桩，依照资料在现场指认移交；
交接桩时，各桩位应完整稳固，交接桩测量资料必须齐全，现场标桩应与书面资料相吻合；如与相邻施工段相接时，应在相邻施工段多交接一个平面控制点和一个高程控制点；接桩后应做好护桩工作，同时做好标识，以便于寻找。
2）桩位复测：接桩后，应立即组织测量人员进行内业校核及外业复测，平面控制点复测采用附合导线测量方法进行，高程控制点复测采用附合水准点测量或三角高程测量方法进行，复测的技术要求不应低于原来控制桩的测量精度等级；如发现问题，应及时与业主及交桩单位研究解决；复测合格后，及时向监理工程师或业主提交复测报告，以使复测成果得到确认后使用。
3）控制网测设
（1）控制网布设形式
平面控制网布设形式：管线工程平面控制测量方法采用附合导线方法。
高程控制网布设形式：高程控制测量宜采用附合水准测量方法，高程控制点每100米左右布设一点，施工期间应定期复测。
（2）控制网测量
选点、埋桩：加密控制点应选在距沟槽边20-50米，点位应通视良好、便于施测和长期保存，控制点应埋设混凝土桩或现浇混凝土，中心预埋Φ0钢筋作为中心点（钢筋中设十字中心线），如控制点在现况沥青混凝土路面上也可直接钉水泥钉作为点位。
外业观测：控制网测设应符合国家控制测量相应等级及相关技术要求。
内业计算：计算所用全部外业资料与起算数据，应经两人独立校核，确认无误后方可使用。
各级控制点的计算，可根据需要采用严密平差法或近似平差方法。
平差时，使用程序必须可靠，对输入数据进行校对，输出数据应满足相应精度要求。
4）管线开挖测量
（1）开挖前测量：沟槽开挖前根据设计图纸及施工方案进行中线定位，采用极坐标方法测放管线中线桩时，应在起点、终点、平面折点、竖向折点及直线段的控制点等位置测设中心桩。
管线中线桩每10米一点，桩顶钉中心钉，并应在沟槽上口标注开挖位置线，可用现场撒白灰线进行标注，然后在上口线外侧对称钉设一对高程桩，每对高程桩钉一对等高的高程钉。高程桩的纵向间距宜为10米。
（2）开挖过程测量：开挖过程中，测量人员必须对中线高程、坡度、沟槽工作面宽度等进行检测，并在人工清底前测放高程控制桩。
（3）人工清底后测量：沟槽清底后，采用极坐标方法或依据定位控制桩采用经纬仪投点法向槽底投测管线中线控制桩；采用水准测量或钢尺悬吊法将地面高程引测至沟槽底。
（4）井室开挖测量：井室开挖在稳管后进行开挖，与接口工作坑开挖同时进行，根据井室桩号坐标及控制点坐标采用极坐标方测放结构中心位置，依设计或相应图集测放结构开挖上口线及开挖高程控制桩，同时进行定桩。
（5）管线基础测量：根据清底后管线中线桩及设计基础宽度测放管线基础结构宽度，同时测放管线基础高程控制桩。管线基础施工后复测基础中线偏差、宽度及高程。
（6）管道安装测量：管道基础施工后恢复中线，根据不同管线结构形式及附属施分别进行安装放线。
（7）回填过程测量：根据设计要求或规范规定测放回填土不同区域及分层高程控制桩，标出每层回填土压实厚度。
5）竣工测量
竣工测量应由建设单位委托，由具有相应资质等级的测绘单位进行测量。竣工测量完成后，由承接竣工测量的单位编制“建设工程竣工测成果报告书”，由建设单位留存并报送规划部门
五.应注意的问题
1.必须坚持测量复核制度，测量复核后方可施工。
2.内业计算必须由两人独立计算、互相复核。
3.永久施工控制点，必须埋设在施工变形区以外。
4.在阳光下测量时，仪器应在测伞下支设，防止因脚架受热不均而使仪器偏移，造成测量不准。

第一节 管道基槽挖土施工
一．施工准备
1.机械：推土机、挖土机、装载机、自缷汽车、机动翻斗车等
2.机具：手推车、铁锹、铁镐、钢卷尺、梯子、坡度尺、小线等。
二．作业条件
1.土方开挖前，根据设计图纸和施工方案的要求，将施工区域内的地下、地上障碍物消除完毕。
2.各种现状管线已改移或加固，对暂末处理的地下管线及危险地段做好明显标志。
3.施工区域内供水、供电、临时设施满足土方开挖要求，道路平整畅通。
4.做好土方开挖机械、运输车辆及各种辅助设备的维修检查和进场工作。
三．技术准备
1.开挖前认真审核设计图纸和说明，已做好图纸会审和施工组织设计，确定
开挖断面和堆土位置，并经有关部门批准。
2.对有关人员做好书面技术交底工作，并已签认。
3.对接入原有管线和平面位置和高程进行核对，并办理手续。
4.已做好施工管线高程、中线及永久水准点的测量复核工作。
5.已测放沟槽开挖边线、堆土界线，并用白灰标识。
四．施工工艺
1.工艺流程
沟槽开挖→边坡修整→人工清底。
2.操作方法
1）机械开挖：挖土前先验线并取得甲方的认可。挖土采用两台反铲液压挖掘机，开挖时，应合理确定开挖顺序、开挖深度，然后分段开挖。开挖前，应向机械司机详细交底，其内容包括挖槽断面、堆土位置、现有地下构筑物情况和施工要求等，由专人指挥，并配备一定的测量人员随时进行测量，防止超挖或欠挖。挖土机沿挖方边坡移动时，机械距过坡上缘的宽度一般不得小于基坑深度的1/2，土质较差时，挖土机必须在滑动面以外移动。
开挖基坑的土方，在场地有条件堆放时，一定留足回填需要的好土，多余土方应一次运走，避免二次挖运。
2）人工开挖：基底2Ocm土采用人工清理。挖土放坡系数1:0.3，工作面每边5Ocm。施工中据土质情况采取边坡支撑加固措施。
3）边坡修整：开挖各种基坑，如不能放坡时，应先沿白灰线切出轮廓线。开挖放坡基坑时，应分层按坡度要求做出坡度线，每隔3m左右作出一条，进行修坡，机械开挖时，随开挖随进行人工修坡。
4）人工清底：人工清底按照设计图纸和测量的中线、边线进行。严格按标高拉线清底找平，不得破坏原状土，确保基槽尺寸、标高符合设计要求，机械开挖配合人工进行清底。
5）过路管道采取半面施工、半面通行的方式，如必须挖通，需搭设临时便桥，确保行车安全，具体方案和甲方协商确定。
6）挖土过程中余土运至甲方指定地点，留土也要放在槽边1.5m以外，并要考虑下管方便，即放管一侧少堆土。挖土方向由一端向前推进，随挖随抄平和修整边坡。土方挖完及时做防护栏杆、夜晚设红色指示灯。
五．注意事项
1）沟槽土方用机械开挖时，保留20厘米土应用人工清槽，不得超挖。
2）地基土壤如受扰动，其深度在15厘米以内可用原土回填夯实；在15厘米以上可夯填石灰土、大卵石、碎石或毛石，并用小砾石填充上部空隙，表面找平。
3）如管道设时到洼地或基础下为非原状上层，需进行地基处理，挖去表面杂土至原状上层，超挖部分用2：8灰土回填至基础底，夯实度达到规范要求。
4）开槽达到设计高程后，应会同有关方面验槽。
第一节 管道工程施工
一．施工准备
1.材料：
1）钢筋混凝土管：管材混凝土强度等级不得低于设计要求，管道抗渗性能检验压力试验合格，抗裂性能达到抗裂压力指标要求。
2）承口和插口工作面光洁平整，局部不平整用尺量不超过2mm，不应有蜂窝、灰渣、刻痕和脱皮现象，钢筋保护层厚度不得超过内台高度。
3）管体内外表面应无漏筋、空鼓、裂纹、碰伤等缺陷，管体外应有标记，应有出厂合格证，注明管材型号、出厂水压试验的结果、制造及出厂日期、厂质检部门签章。
4）接口胶圈：密封胶圈使用前必须逐个检查，不得的割裂、破损、气泡等缺陷，其硬度、压缩率、抗拉力、几何尺寸等均应符合有关规范及设计要求。
5）密封胶圈应有出厂检验质量合格的检验报告。
6）水泥、砂等均应符合有关的规范要求。
2．机具：选择适宜的汽车吊、振动夯、倒链、手动葫芦、千斤顶等。
二．作业条件
1.地下管线和其他设施已探明，地上、地下加固措施已完成，施工期交通疏导方案经主管部门批准。
2.现场三通一平已完成。
3.施工技术方案已办理审批手续。
三．技术准备
1．施工前做好图纸的会审，编制施工组织设计及做好技术交底。
2.施工前对现况管线构筑物的平面位置和高程与施工管线的关系，经核实后，将了解和掌握的情况标注在图纸上。
3.完成施工交接桩、复测工作，并进行护桩及加密桩点布置。
4.管节的水压试验、砂浆配合比、回填土的最佳密实度试验已完成。
四．操作工艺
1.工艺流程
测量放线→开槽、验槽→管道基础→下管、稳管→挖接头工作坑→对口→闭
水试验→回填土。
2.操作方法
1）测量放线及开槽见上节内容。
验槽：基底标高、坡度、宽度、轴线位置、基底土质应符合设计要求。
江苏锦峰水下技术工程有限公司