围堰施工与河面架空施工.doc

围堰施工与河面架空施工管道可采用河底穿越与河面跨越两种形式通过河流。以倒虹管进行河底穿越的施工方法可采用顶管、围堰、河底开挖埋置、水下挖泥、拖运、沉管铺筑等方法；河面跨越的施工方法可采用沿公路桥附设、管桥架设等方法。1管道过河方法的选择管道过河方法的选择应综合考虑以下几个因素：河床断面的宽度、深度、水位、流量、地质等条件；过河管道水压、管材、管径，河岸工程地质条件；施工条件及作业机具布设的可能性等。对上述因素经过技术经济比较，可参考表7-9予以选择。表7-9管道穿越河流施工方法比较过河方法优点缺点适用条件倒虹管过河顶管过河法施工方便；节省人力、物力安全度尚差，易由顶管孔中流水河底较高，河底土质较好，过河管管径较小围堰过河法施工要求条件较高；钢管、铸铁管、预（自）应力钢筋混凝土管过河均可需要考虑转堰被洪水冲击问题；工作量大河面不甚至宽，水流不急且不通航的条件下沉浮法过河适用面较宽，一般河流均可采用；不会影响通航与河水正常流动水下挖沟与装管难度较大；应有一定机械施工技术河床不受水流影响的任何条件下均可管道架空过河沿公路桥过河简单易行；节省人力、物力露天敷管需要考虑防冻问题具有永久性公路桥跨越河流的条件管桥过河法施工难度不在；能在无公路桥的条件下架设过河与沿公路桥过河法比较要费人力、物力河流不太宽，两岸土质较好的条件下2围堰施工围堰是一种临时施工设施，围堰的作用是将水中施工部位围护起来以便在其中进行正常施工。管道埋设至河岸处，先拦截一半河宽的河流修筑围堰，再用水泵抽出堰中河水，在堰内开挖沟槽，铺筑管线，管线铺筑后，塞住管端管口，回填沟槽。再拆除第一道围堰，回填砂土，使水流在此河床上部通过。然后拦截另一半河宽的水流，建造第二道围堰，再用水泵抽去第二道围堰中的水，开挖沟槽并接管，完工后清除第二道围堰。在小河流中，通常采用草袋黏土或草土围堰进行施工对于水面宽且水深流急的河流，应考虑采用木板桩围堰，但仅能在河床为泥沙构成的条件下采用；若河床为岩石构成，无法打桩，则不能采用木板桩围堰。围堰施工，应估计到施工期间河水的最高水位不致淹没堰顶。修筑围堰时，迎水流方向的堰体应做的平缓些，尽量减少河水的冲刷。在河床埋管应考虑防止冲刷的措施，当河底土质不好时，应做管基础，如图7-23所示。当河底为流沙时，应于管道两侧加设固定桩，避免管道在流沙运动下发生滚动，如图7-24所示。图7-23河岸埋管时基础做法1回填土；2大块石；3小块石；4回填土：5砂；6块石图7-24加设固定桩的基础做法5砂；6块石；7固定桩21固堰的种类及使用范围(1)土堰土堰是围堰最简单的结构形式，凡水深在15m以下，流速缓慢，无冲刷作用，均可采用。土堰堰顶宽度可取10m，堰高较水深大05m。迎水坡为1：2，背水边坡为1：15，填筑土堰前应先将修堰河坡及河床处的各种树根乱石清除，并沿堰的纵轴挖土，挖出直至硬土层的槽道或沿堰坡脚打入短桩。然后分层填筑，填筑土堰宜采用砂质黏土。(2)草袋装土填筑围堰采用草袋装土围堰适用于水深度低于3m，作为施工临时的防水措施。草袋装土围堰可与土堰混合应用，用草袋装土做护坡，边坡可以较陡，一般可1：(0515)。(3)土石围堰这种围堰适用于河床石方爆破工程，可就地取材。其结构为迎水坡填筑砂壤土，堰主体用石块，这种围堰可在河流流速较小的情况下填筑，但拆除比较困难。(4)板桩围堰适用于水较深，河床上土壤容许打桩的情况。板桩围堰是用垂直木板桩来代替土堰背水坡的一种结构，这种围堰不但减小土堰的断面尺寸，同时还可减小水流的渗透。各种河底围堰见图7-25。图7-25各种河底围堰示意1石块竹笼；2黏土草包防冲层；3黏土草包保护层，4砂质黏土：5一石块护脚；6钢板；7槽钢桩，8土质堰体：9满布铜丝绳：10管道：11草(麻)包黏土22围堰形式的选择在选择围堰形式和施工时应考虑的因素及要求。河流断面内的地形条件和坑的水文地质情况，如围堰作为导流坝或在狭窄河床施工时，应考虑水流对围堰的冲刷并应注意水流对河底的冲刷。根据施工期限和季节，施工期间流量的宜泄和洪水期间泄洪条件来确定围堰断面尺寸，一般围堰高出最高水位05m以上。考虑围堰的施工条件和拆除条件。应保证围堰最大不透水性，水压渗透过程中围堰的基础与围堰本身的土壤不发生管涌现象。考虑沟槽或地基坑的深浅和面积大小，围堰和沟槽边界之间应有足够距离，以满足围堰的排水和施工的需要。考虑当地建筑材料和其他建筑的具体情况，可就地取材，合理应用。各种围堰构筑的要求见表7-10，可供参考。表7-10各种围堰构筑的要求分类填料顶宽边坡迎水面背水面土围堰松散黏土、砂黏土24(1:2)(1:3)(2:3)(1:2)草土混合围堰黏性土及草12(1:2)(1:3)(2:3)(1:2)草（麻）袋围堰草（麻）袋、黏性土22.5(1:1)(1:0.5)(1:0.5)(1:0.2)钢（木）桩围堰黏性土0.81.51:01:023围堰施工注意事项围堰的背水面坡底与沟槽边的安全距离，应根据坝、堰体高度和迎水面水深、沟槽深度、水下地质情况及施工时的运输、堆土、排水设施等因素确定。围堰填筑前，应清除基底淤泥、石块及杂物等。当遇有透水性较强地基时，应做好防渗处理。管道竣工后，应将围堰拆除干净，不得影响航运和污染邻近取水水源。3河面修建架空管跨越河道的架空管通常采用钢管，有时亦可采用铸铁管或预应力钢筋混凝土管。管距较长时，应设置伸缩节，于管线高处设自动排气阀，为了防止冰冻与震害，管道应采取保温措施，设置抗震柔口；在管道转弯等应力集中处应设置镇墩。31管道附设于桥梁上管道跨河应尽量利用原建或拟建的桥梁铺设。可采用吊环法、托架法、桥台法或管沟法架设。图7-26吊环法安装示意1吊环；2水管；3隔热层；(1)吊环法安装要点：过河管管材宜采用钢管或铸铁管(铅接口)；宜安装在现有公路桥一侧，采用吊环将管道固定于桥旁。仅在桥旁有吊装位置或公路桥设计已预留敷管位置条件下方可使用；管子外围设置隔热材料，予以保温。吊环法安装如图7-26所示。(2)托架法安装要点：过河管管材可采用钢管或铸铁管(铅接口)，将过河管架设在原建桥旁焊出的钢支架上通过；钢管过河管托架设置间距参见表7-11。表7-11钢管过河管托架设置间距管道直径/mm1520253240507080100125150200250300间距/m保温1.52.02.02.53.03.04.04.04.55.06.07.08.07.5不保温2.53.03.54.04.55.06.06.06.57.08.09.511.011.5(3)桥台法安装要点；过河管管材采用钢管，将过河管架设在现有桥旁的桥墩端部，桥墩间距不得大于钢管管道托架要求改道的间距。(4)管沟法安装要点：过河管管材可采用钢管、铸铁管或钢筋混凝土管；将过河管铺筑于人行道下的管沟中，管沟应在设计中预留。32支柱式架空管设置管道支柱时，应事先征得航运部门、航道管理部门及农田水利规划部门的同意，并协商确定管底标高、支柱断面、支柱跨度等。管道宜选择于河宽较窄，两岸地质条件较好的老土地段。支柱可采用钢筋混凝土桩架式或预制支柱，图727所示为预制支柱。图7-27预制支柱连接架空管和地下管之间的桥台部位，通常采用S弯部件，弯曲曲率为4590。若地质条件较差时，可于地下管道与弯头连接处安装波形伸缩节，以适应管道不均匀沉陷的需要，如图7-28所示。若处强震区地段，可在该处加设抗震柔口，以适应地震波引起管道沿轴向波动变形的需要。图7-28波形伸缩节4桁架式架空管桁架式架空管道可避免水下操作，但应具备良好的吊装设施。施工地段应具有良好的地质条件及稳定的地形。修筑时，可于两岸先装置桁架，再由桁架支撑管道过河。桁架形式有双曲拱桁架、悬索桁架、斜拉索等。过河管采用橡胶圈柔性接口。凡金属外露构件、钢索等均应作防腐处理。图7-29为斜拉索架空管形式。作为一种新型的过河方式，斜拉索架空管是采用高强度钢索或粗钢筋及钢管本身作为承重结构，可节省钢材。悬索在使用过程下垂会增大，因此，安装时须将悬索按设计下垂度先预提高1300跨长。图7-29斜拉索架空管5拱管拱管过河，见图7-30，是利用钢管自身拱作支撑结构，起到了一管两用的作用。由于拱是受力结构，钢材强度较大，加上管壁较薄，造价经济，因此用于跨度较大河流尤为适宜。图7-30拱管过河51拱管的弯制方法(1)先弯后接法先按拱管设计尺寸将管线分成适宜的几段，通常为单数(拱顶部分为一段，左右两个半跨对应分段)然后按分段的弧度与尺寸选择钢管，便可弯管焊制。弯管可采用冷弯或热弯，采用冷弯时，管子尚有一定回弹量，因此在顶弯管于时，应使管于的矢高较实际的矢高偏大一些，偏大多少应视不同管径与不同跨度通过试验决定。拱管的弧形管段弯成之后，应按设计要求在平整场地上先行预装，经测量合格后方许焊接。焊毕应再行测量，以保证管段中心的轴线在一个平面上，不能出现扭曲现象。(2)先接后弯法先将长度大于拱管总长的几根钢管焊接起来，而后在现场操作平台上采用卷扬机予以弯管。弯管所用模具与弯管的弧度正确与否有着极大关系，弯管作业时一定要做到牢靠准确，弯管的管子向模具靠近速度要均匀，不宜过快。为防止放松卷扬机钢丝绳之后管子回弹量过大，可在拉紧钢丝绳时，在拱管内侧用氧气烘烤到管壁发红后即可放松钢丝绳。由于拱管内侧由高温降至低温开始收缩，收缩方向与回弹方向相反，待管壁温度降至常温时，回弹量得以减少。采用先弯后接法或先接后弯法弯制拱管，在管道焊接之后，均须进行充氧试验或油渗试验，以检查管道渗漏情况。52拱管的安装拱管安装通常采用立杆法。当管径较小，水面较窄时，立杆安装采用两根扒杆，河岸每边一根，其中一根为独脚扒杆，另一根是摇头扒杆。起吊前先将拱管摆置在两个管架(或镇墩)的中间，吊装时两根扒杆同时起吊。当管径较大，跨度较大时，可在河岸一边竖一台扒杆，主杆与悬臂长均根据实际需要丽定，扒杆立杆铁由四根中型角钢构成，利用悬臂将拱管吊起，并向河中心方向平移至两个管架之间。扒杆或悬臂将拱臂提起后，即迭至两个管架上就位，由于管架上水平托架已经焊死，因此拱管左右位置不致出现偏差，而前后位置以两端托架为准，以扒杆或悬臂予以调整，而拱管之垂直度，则可用经纬仪在两端观测，以风绳予以校正。自拱管两个托架安装并校正后，随即进行焊接。若发现托架与管身之间有空隙，可用铁片嵌入后再行施焊。水平托架一经焊死，随即将斜托架焊上，再用经纬仪观测拱管轴线，检查有否偏差。遇有水面较窄河流，亦可采用履带式吊车安装拱管。此法可以减少管子位移与立装扒杆等一些准备工作量，从而加速施工进度。其安装要求与立杆安装法基本相同。拱管安装时应把握拱管控制的矢高比为1618，通常采用18。吊装时为避免拱管下垂、变形或开裂，应在拱管中部加设临时钢索固定。拱管安装完毕，应作通水试验，并观测拱管轴线与管架变位情况，必要时需采取措施纠偏。第 10 页 共 10 页