输水管道工程直槽开挖施工方案.doc

保定市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程第四设计单元施工第二标段 直槽开挖施工方案目 录一、工程概况：1二、钢板桩支护及施工要点2三、施工方案3四、钢板桩施工中遇到的问题及处理12五、质量保证措施13六、基坑监测措施13七、应急方案15八、安全与环保措施15一、工程概况：保定市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程供水范围为保定市区和20个县（市）的26个城市供水目标，各供水目标分别从中线总干渠和天津干渠、廊涿干渠、保沧干渠3条跨市干渠预留的分水口门引水，合计29条输水管道，全长208.02km。其中，保定市配套工程第四设计单元位于保定北部，主要涉及易县、涞水县、高碑店市、定兴县、涿州市、松林店镇6个供水目标的7条输水线路，全长51.83km，全部采用单排管道自流输水；管道规模为0.25-2.06m/s；管径DN600DN1400；管道工作内压0.20.4MPa；主管材除易县输水管道采用高密度聚乙烯管（HDPE）外，其他管道均采用离心球墨铸铁管（DIP）。根据供水目标重要性和引水流量，确定涿州市输水管道工程等别为等，主要建筑物级别为3级、次要建筑物为4级；其它管线工程等别为等，主要建筑物级别为4级、次要建筑物为5级。输水管道设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。穿河导流建筑物设计洪水标准为非汛期5年一遇。涞高定干管输水管道为涞水县、高碑店市、定兴县供水。输水管道由中线总干渠下车亭口门向南，穿京昆高速公路及涞水县高速公路引线（在建），沿涞水县太行路路东，在桩号2+887预留涞水县分水口，穿文山路、112国道、高易铁路后至东南租村北转向东，沿县城规划路，穿张石高速密涿支线涞水南连接线（涞阳南路）、张定公路、高易铁路、南拒马河、张石高速密涿支线后至义合庄村，分别为高碑店市和定兴县城供水，涞高定干管自中线总干渠下车亭口门至高碑店市、定兴县分水口位置全长20.04km。主管材采用离心球墨铸铁管（DIP），管径DN1400，单排输水，管道工作内压0.4MPa。涞水县支线输水管道自涞高定干管输水管道（2+887）引水，穿涞水县太行路至规划地表水厂，长度为0.2km。主管材采用离心球墨铸铁管（DIP），管径DN600，单排输水，管道工作内压0.2MPa。本标段为第二标段，合同编号：HBNSBDPT-SCYS/BD-DY4-SG-2014-02。本标段为涞高定干管（0+000-9+907）输水管道工程，管线长度9.922km，涞水县输水管道工程，管线长度0.2km。二、钢板桩支护及施工要点1、支护对象对于放坡开挖受限位置，采用直槽开挖并采取支护措施，直槽开挖段位置见下表：直槽开挖支护段桩 号支护原因起始终止避让道路、管道及建筑物3+5734+4014+4655+3155+3815+508 2、支护方法结合本工程实际，设计中采用钢板桩作为上述基坑侧壁的支护结构，以做到快速支护、快速撤除。根据基坑特点，采用双侧壁支护带内支撑断面形式； 3、钢板桩施工要点（1）钢板桩打设：优先采用静力压桩，打设困难时再考虑采用振动沉桩。（2）锁口内应填充油脂等润滑油。遇地下水丰富而难以排除路段，钢板桩组拼时，在锁口内填充防水混合料，其配合比可为黄油：沥青：干锯末：干粘土=2:2:2：1，咬合的锁口再用棉絮、油灰嵌缝严密。（3）桩孔处理：为及时回填桩孔，每拔高1m后暂停引拔，振动几分钟让土孔填实。钢板拔出桩孔后，剩余的空隙应及时用1:1水泥砂浆填实。（4）基坑开挖 基坑开挖应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。 基坑周围地面设置临时排水沟，应避免漏水、渗水进入坑内。 基坑开挖过程中应采取措施防止碰撞支护结构、工程桩或扰动基底原状土。 发现异常情况时，应立即停止挖土，并应立即查清原因和采取措施，方能继续挖土。 开挖至坑底标高后，坑底应及时满封闭并进行基础施工。三、施工方案1、施工机械及设备机械参数机械名称型 号数量功率使用部位液压振动锤MIL-20001台打钢板桩履带式单斗挖掘机1台1m3吊液压振动锤汽车式起重机1台30t用于拨钢板桩震动拔桩机1台45kW拨钢板桩履带式单斗挖掘机1台1m3挖槽、配合桩机作业自卸汽车1台15t运土气割机1套切割钢板桩电焊机2台2kVA钢板桩接长全站仪GTS-3321台测量放线水准仪科力达KL-701台测量抄平2、钢板桩的选用（1） 钢板桩材料：采用热轧U型钢板桩，定尺度6m，并按0.5m为最小单位进级。（2） 钢板桩支护施工周转长度:按50100m考虑。（3） 每根钢板桩的使用寿命：按可周转20次考虑（包括日常维护情况下）。（4） 采用250mm钢管、【20槽钢作为内支撑构件，用螺栓将槽钢固定于钢板桩。3、钢板桩检验（1）钢板桩强垂直度允许偏差为1/150；沿基坑轴线方向墙面左右允许偏差为300mm。（2）钢板桩桩底标高允许偏差为500mm。（3）外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。检查中要注意：、对打入钢板桩有影响的焊接件应予以割除；、有割孔、断面缺损的应予以补强；、若钢板桩有严重锈蚀，应测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。4、施工工艺流程（1） 钢板桩位置的定位放线（2） 钢板桩的吊装、堆放（3） 安装导梁（4） 施打钢板桩（5） 沟槽开挖（6） 管道安装（7） 土方回填（8） 拔除钢板桩（9） 桩孔处理5、施工方法（1）施工放样与定位 将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。 定桩位：按顺序标明钢板桩的具体桩位，洒灰线标明。（2）钢板桩的吊装、堆放 钢板桩吊运：装卸钢板桩宜采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并应注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单根起吊。成捆起吊通常采用钢索捆扎，而单根吊运常用专用的吊具。 钢板桩堆放：钢板桩堆放的地点，要选择在不会因压重而发生较大沉陷变形的平坦而坚固的场地上，并便于运往打桩施工现场。（3）导架的安装在钢板桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确和桩的竖直，控制桩的打入精度，防止板桩的屈曲变形和提高桩的贯入能力，一般都需要设置一定刚度的、坚固的导架，亦称“施工围檩”。导架采用单层双面形式，通常由导梁和围檩桩等组成，围檩桩的间距一般为2535米，双面围擦之间的间距不宜过大，一般略比板桩墙厚度大815mm。安装导架时应注意以下几点： 采用经纬仪和水平仪控制和调整导梁的位置。 导梁的高度要适宜，要有利于控制钢板桩的施工高度和提高施工工效。 导梁不能随着钢板桩的打设而产生下沉和变形。 导梁的位置应尽量垂直，并不能与钢板桩碰撞。（4）钢板桩施打钢板桩施工关系到施工支护和安全，是本工程施工最关键的工序之一，1）施工中要注意以下施工有关要求： 钢板桩施打前一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。 打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的钢板桩，不合格者待修整后才可使用。 打桩前，在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。 在插打过程中随时测量监控每块桩的斜度不超过2%，当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。 为保证钢板桩打设精度采用屏风式打入法。先用吊车将钢板桩吊至插桩点处进行插桩，插桩时锁口要对准，每插入一块即套上桩帽轻轻锤击。在打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制。为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先算出每块板块的位置，以便随时检查校正。 钢板桩根据桩长分次打入，打桩时，开始打设第一、二块钢板的打入位置和方向要确保精度，每打入1m测量一次。 钢板桩沉桩施工先试桩，试桩数量不小于10根。 钢板桩放线施工，桩头就位必须正确、垂直、沉桩过程中，随时检测，发现问题，及时处理。沉桩容许偏差：平面位置纵向100，横向为-500；垂直度为5。 基坑开挖后钢板桩垂直平顺，无严重扭曲、倾斜和劈裂现象，锁口连接严密。 沉桩施前必须平整清除地下、地面及高空障碍物，需保留的地下管线应挖露出来，加以保护。 基坑土方和结构施工期间，对基坑围岩和支护系统进行动态观测。发现问题，及时处理。2）振动沉桩 振动锤振动频率大于钢桩的自振频率。振桩前，振动锤的桩夹应紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上。 振动锤夹紧钢桩吊起，使工字钢桩垂直就位或钢板桩锁口插入相邻桩锁口内，待桩稳定、位置正确并垂直后，再振动下沉。钢桩每下沉12左右，停振检测桩的垂直度，发现偏差，及时纠正。 振动沉没钢板桩试桩数量不小于10根。 沉桩中钢桩下沉速度突然减小，应停止沉桩，并钢桩向上拔起0.61.0m，然后重新快速下沉，如仍不能下沉，采取其他措施。3）静力压桩 压桩机压桩时，桩帽与桩身的中心线必须重合。 压桩过程中随时检查桩身的垂直度，初压过程中，发现桩身位移、倾斜和压入过程中桩身突然倾斜及设备达到额定压力而持续20min，仍不能下沉时，及时采取措施。4）围檩、拉杆、角撑为加强钢板桩墙的整体刚度，沿钢板桩墙全长设置围檩，围檩用槽钢或角钢组成，通过拉杆固定于原已打好的钢管锚杆上，拉杆由两根25钢筋组成，焊接于钢管锚杆上。为稳妥起见，在钢板桩墙五个转角上另用槽钢或角钢做角撑。如右图所示。（5）沟槽开挖 如堆土区无法满足堆土要求，采用1m3挖掘机挖土，配合15t自卸汽车运输至临时堆土区。开挖过程中，随时检验管沟轴线和底部高程；管沟粗挖成型后，建基面以上原状土弧地基采用人工开挖、管底按120土弧开挖，人工装双胶轮车运输，以免扰动建基面。施工过程中在沟槽底部每10m设一轴线桩，在轴线桩上标出沟槽高程的准确位置，挂线人工整修。（6）管道安装到达现场的管道及配件必须附有出厂证明书。凡标志技术条件不明、技术指标不符合标准规定或设计要求的管子不得使用。管子在安装前必须逐根进行外观检查：铸管及管件表面无裂缝，铸管及管件无妨碍使用的凹凸不平的缺陷。承口内工作表面和插口外工作面光滑、轮廓清晰，没有影响接口密封的缺陷。铸管及管件尺寸符合现行的国家标准和国际标准。 施工工艺流程：施工前准备施工测量放线沟槽开挖进管排管测量抄平管沟基础处理、密实度检测高程、中线复测下管安装校管、稳管支后背、打眼灌水管道试压管道连接土方回填密实度检测。 管道安装控制管道安装的方向和坡度控制：每节管道安装时，在水平方向的偏差不大于20mm，竖直方向的偏差应控制在20mm范围以内；包括设计接头偏转和安装偏差在内，单个接头处的总偏转不得大于0.3；承插口处开挖工作坑，尺寸符合规范要求。里程（长度）控制与调整：管道安装前，将配管图纸与实物进行对照；充分了解其公称长度、设计安装正、负偏差等尺寸关系。充分考虑安装过程中发生的偏差，对安装中的系统偏差进行控制和调整，以保证管线符合设计要求。严格按照批准的图纸进行管道安装。管道的实际安装位置同管道安装排管图一致，施工过程中严格控制管线转折点、管道曲线段的起止点位置偏差。管道同建筑物接点的偏差符合设计要求。管线转折：管线转折采用配件、斜口管、标准管道接头偏转等型式。施工过程中及时调整管道安装桩号和轴线，保证管道安装符合设计要求。 管道就位与偏差控制管道安装一般将承口端面向下游安装方向。沟槽验收合格后吊管入沟槽。管道入沟槽前，逐根检查管材和承、插口有无损坏现象。如有损坏，对损坏部位修补合格后方可使用。将承插口清理干净，如有飞边毛刺则要处理，以防划损橡胶密封圈，同时清除管内杂物。检查管外防腐层是否有损坏，若发现破损，在检查报告单上做详细记录，然后根据实际情况按规定修补。下管时，在沟槽作业面的下方不得有人停留。施工过程中避免在沟槽内多次搬运、移动管道。管道入沟槽后，保证在悬吊状态下移动和对接。不得使管道在沟底拖拉、牵引，更不得使用挖掘机铲头撞击或试图移动管道。将根据施工控制网引测的控制点平面、高程参数投测到沟槽底部。按施工测量控制点仔细校测管道的轴线和标高，并做好施工记录。（7）管道沟槽回填沟槽安装好管道后，管道两侧和管顶以上1m范围内的回填料，由沟槽两侧对称运入槽内，沿沟槽壁的溜板（槽）下料、铺料，不直接扔在管道上，不得在管道上方高处向下集中倾倒回填料。严禁单侧回填导致管道轴线位移和接口变形，表层0.5厚恢复原有的结构。 （8）钢板桩的拔除基坑回填后，要拔除钢板桩，以便重复使用，拔除钢板桩前，应仔细研究拔桩方法顺序和拔桩时间及土孔处理。否则，由于拔桩的振动影响，以及拔桩带土过多会引起地面沉降和位移，会给己施工的地下结构带来危害，并影响临近原有建筑物、构筑物或底下管线的安全。设法减少拔桩带土十分重要，目前主要采用灌水、灌砂措施。先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化” ，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难 或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min2min后再往下锤0.5m1.0m再往上振拔，如此反 复可将桩拔出来。 拔桩方法本工程拔桩采用振动锤拔桩：利用振动锤产生的强迫振动，扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。 拔桩时应注意事项拔桩起点和顺序：对封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。拔桩的顺序最好与打桩时相反。振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔除的板桩可先用柴油锤将桩振下100300mm，再与振动锤交替振打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔至比基础底板略高时暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。起重机应随振动锤的启动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。供振动锤使用的电源为振动锤本身额定功率的12-2.0倍。对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续不超过15h。（9）钢板桩土孔处理对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。桩每拔高1m后暂停引拔，振动几分钟让土孔填实。钢板拔出桩孔后，剩余的空隙应及时用1:1水泥砂浆填实。四、钢板桩施工中遇到的问题及处理由于本工程地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决 ： 桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。 钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。 钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。 在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑剂减少阻力。五、质量保证措施1、严格遵守和执行有关的施工质量规范。2、根据ISO9001标准要求，推行全面质量管理，建立质量保证体系，提高全员质量意识，确保质量管理惯彻整个施工过程。坚持质量自检、互检、交接检“三检”制。3、实行质量管理项目部负责制，配置专职质检员，具体负责质量管理工作。严格按项目部管理体系进行施工管理。4、单位工程、分部工程和分项工程开工前，项目技术负责人向承担施工的负责人进行书面技术交底。在施工过程中，项目技术负责人对发包人或监理工程师提出的有关施工方案、技术措施及设计变更的要求，在执行前向执行人员进行书面技术交底。在工序施工前，由项目技术人员进行书面技术交底。5、施工作业人员按规定经考核后持证上岗。施工管理人员及作业人员按操作规程、作业指导书和技术交底文件进行施工。工序的检验和试验符合过程检验和试验的规定，对查出的质量缺陷按不合格控制程序及时处置。施工管理人员记录工序施工情况。六、基坑监测措施1、基准网的建立 为了科学地预测基坑支护的稳定和周边环境的变化，及时预报和提供准确可靠的变形数据，因此建立基坑支护施工变形与沉降观测网，定期进行变形沉降观测。2、基坑支护变形观测（1）基坑支护水平位移观测 在基坑边坡顶上布置基线（每基坑边一条），每条基线上设13个变形观测点，同时又作为沉降观测点。 （2）基坑支护沉降观测利用远离场区的独立水准点作为沉降观测的起算点，与以上点联测，构成基坑支护沉降观测网。 四面围墙周边附近各布置四个沉降观测点，与基坑周边浅埋基础建（构）筑物、重要管线监测点一起构成监测周边环境的沉降观测网。3、观测方法 （1）水平位移观测 分别在基线点四个角上设站，用J2型经纬仪观测四边网的水平角度(四边形内角)，并与城市的大地控制网三角点联测水平夹角，检查基线点是否发生位移，在基线点正确无误的情况下，同时在四角测端上分别以对应的相邻角点定向，并观测定向基线上各预埋点的水平位移量初始读数。 （2）沉降观测 对基坑边上的各点及周边点建立的沉降观测网的测量方法为：首先自远离基坑的城市水准控制点开始观测，引测至基坑周围后，按编定的各点观测次序依次观测，最后测至另一水准控制点符合，观测仪器采用S3型精密水准仪。4、基坑周围建筑物等的监测措施 本工程对基坑周边50米范围内的所有建筑物进行监测，并特别对临近坑边1.5H2.0H范围内建筑物，包括道路、市政管道、电力电缆、电信管网等加强监测力度。具体监测措施是： （1）对建筑物，定期进行沉降变形观测。 （2）施工前，了解地下管线的分布情况，对整个场地的地下管线进行摸底，并在地面投影其轴线走向，布置变形观测点进行监测；对某些变形要求较高及紧邻基坑开挖边缘的重要管线，预先做好加固处理措施。七、应急方案在土方开挖施工中，场地内保证有一台挖土机可以随时调用，如发现开挖后，坡顶位移呈增大趋势且不收敛，立即用挖土机挖土向坡脚回填反压，直至位移稳定再采取加固措施而后再继续开挖。平时备好200个编织袋，100m2木板等相关的应急材料。挖掘机、吊车、汽车随时调用。基坑开挖期间派专人跟踪，发生漏水与流砂情况立即处理。一旦发现位移增大不稳定时，可用砂袋回填反压。整个支护施工过程必须与设计人员保持联系，及时共同处理各种疑问题。八、安全与环保措施1、建立健全安全环保体系，使安全生产与环境保护工作制度化、经常化，保证工地的安全与环境保护工作惯穿整个工程施工的全过程。2、认真惯彻执行有关安全的方针政策、规章制度，对参与工程项目的职工进行教育和培训，牢固树立“安全第一”的思想，坚持“安全生产、预防为主”的方针。3、做好安全工作交底，坚持工前讲安全，工中检查安全，工后评安全的“三工制”活动。4、项目负责人对施工全过程的安全生产与环境保护工作承担领导和管理责任。5、根据钢支护工程的特点以下主要工种应注意的安全事项；（1）司机与起重工司机与起重工必须是按劳动人事部门有关规定进行考核并取得合格证者。司机必须了解所操作的起重机的工作原理，熟悉该起重机的构造、各安全装置的功用及其调整方法，掌握该起重机各项性能的操作方法以及该起重机的维修保养技术。不准斜吊物品,不准抽吊交错挤压物品，不准起吊埋在土里或冻粘在地上的物品。有物品悬挂在空中时,司机与起重工不得离开工作岗位。司机必须认真做好起重机的使用、维修、保养和交接班的记录工作。严禁司机酒后上机操作。（2）电焊工电焊机外壳,必须接地良好，其电源的装拆应由电工进行。电焊机要设单独的开关,开关应放在防雨的闸箱内，拉合时应戴手套侧向操作。焊钳与把线必须绝缘良好，连接牢固,更换焊条应戴手套。在潮湿地点工作，应站在绝缘胶板或木板上。严禁在带压力的容器或管道上施焊，焊接带电的设备必须先切断电源。焊接贮存过易燃、易爆、有毒物品的容器或管道,必须清除干净,并将所有孔口打开。在密闭金属容器内施焊时，容器必须可靠接地，通风良好，并应有人监护。严禁向容器内输入氧气。焊接预热工件时，应有石棉布或档板等隔热措施。把线、地线、禁止与钢丝绳接触，更不得用钢丝绳或机电设备代替零线。所有地线接头，必须连接牢固。更换场地移动把线时，应切断电源，并不得手持把线爬梯登高。清除焊渣、采用电弧气刨清根时，应戴防护眼镜或面罩,防止铁渣溅伤人。多台焊机在一起集中施焊时，焊接平台或焊件必须接地，并应有隔光板。钍钨极要放置在密闭铅盒内，磨削钍钨极时，必须戴手套、口罩，并将尘及时排除。二氧化碳气体预热器的外壳应绝缘，端电压不应大于36V。雷雨时，应停止露天焊接作业。施焊场地周围应清除易燃易爆物品，或进行覆盖、隔离。必须在易燃易爆气体或液体扩散区施焊时，应经有关部门检试许可后，方可施焊。工作结束,应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危险后，方可离开。 河北省水利工程局 17