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技术文章 |
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| 2015-8-12 点击次数：[762] |
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1· 工程概况
本段位于桩号C093 + 533. 6 ～ C096 + 050，其中主河道中心位于C95 + 000，主河床为170 m，其余皆为滩地施工。穿河流段管道采用压力钢管，4 管DN3200 同槽布置，钢管段线路长2 516. 4 m，单节供应长度12 m，重24t /节。主要施工内容: 钢管敷设，包封混凝土施工、3 座排气井施工、1 座排水井施工、河堤开挖、河堤恢复、浆砌石施工、干砌石施工、抛石施工。
地质特性: 饱和粉细砂地层施工中易产生流砂、管涌等现象，并且具有高度的灵敏度、触变特性，极易造成沉降过大或塌方现象。河流主河床段与管线穿越段横断面地形相对河滩部分略低，最大高差为3 m，最小高差为1 m，断面有不规则起伏，河床断面最大通水量为220 m3。
2 ·主要工程量和工期
穿越河流工程施工主要工程量见表1。
本合同工程控制性工期要求为: 2013 年4 月1日进场，2015 年7 月31 日主体工程完工，2015 年8月31 日完成主体工程安装调试并具备通水条件，2015 年9 月30 日完成全线联动调试，2016 年5 月31 日全部完工。
3 ·穿越河流工程施工工序简述及强度分析
穿越河流工程主要施工工序为第一循环清表、抽沙船组装、第一层抽沙船开挖、第一层挖掘机修整边坡和马道、马道打井、第二层抽沙船开挖和抽沙船上岸、边坡修整和管沟底层清理、垫层混凝土浇筑和底板钢筋安装、边墙钢筋安装、钢管安装、模板安装和拆除、混凝土浇筑、土方回填。
3. 1 第一循环清表
第一循环清表( 长度360 m，宽度59 m，清表厚度0. 6 m ＜ 有树根段1. 5 m; 清表土方量12 744 m3 ) ，是采用推土机和挖掘机将开挖沟槽内的表层的含有植物根系的土层开挖倒运至堆土区，推土运距最大140 m，最小100 m。该工序主要是清楚土层的中的植物根系，防止根系堵塞抽沙船的管道，同时为抽沙船提供工作面。该工序配置2 台推土机和2 台挖掘机，推土机主要用作向堆土区推土，挖掘机主要用在堆土区堆土。总用时5 d。
循环内设备强度计算:
TY150 推土机:
Qh = 3600q0 × Kc /t × Kp ( 1)
式中: t 为推土机本段平均距离140 m，时间取120 s;Kp 为土的可松性系数，取1. 1; q0为铲斗的几何容量，4 m3 ; Kc 为铲斗的充盈系数，取0. 8; Qh= 90 m3。
两台推土机每天工作15 h 可运土2 700 m3，12 744 m3土方开挖两台推土机用时4. 7 d可完成( 有树根地段增加2 台推土机) 。
3. 2 抽沙船组装
抽砂船主要由抽砂船由船体、输送系统、进水系统、排空系统等组成，输送系统包括动力、离合器、泥浆泵等，排空系统包括高压水泵、抽真空装置等。采用现场组装的形式安装，然后直接开挖该施工段，船体组装用时1 d，输送系统级控制系统组装用时1 d，调试1 d，总用时为3 d。
3. 3 第一层抽沙船开挖
抽沙船在该层开挖过程中主要作用是降水和开挖最中间部位( 运距最远) 的土方; 为了避免抽沙船开挖时造成边坡塌方和超欠挖现象，开挖边线小于设计开挖边线，开挖边坡约为1∶ 1，一个标准段长度为300 m，上开口宽度22 m，下开口宽度9 m。开挖工程量为30 000 m3。根据以往施工经验和厂家提供指标可知，一台抽沙船开挖强度为150 m3 /h，每天工作20 h，日开挖3 000 m3 /d，开挖30 000 m3用时10 d。
3. 4 第一层挖掘机修整边坡和马道
抽沙船开挖时，每层开挖深度为2 m左右，基坑水位随着开挖高程降低而降低，即当抽沙船开挖第二层时，第一层开挖2 m边坡已经裸露出来; 由于抽沙船开挖基坑高程低于裸露边坡，所以土壤中的地下水也渗透至开挖基坑中，裸露边坡地下水含量比较低，此时采用传统土方设备开挖，最终形成设计开挖断面［1］。边坡开挖和修整作业基本与抽沙船同时进行，不占用总的直线工期，仅占用紧后工期。开挖断面为下底34. 5 m，上底52. 9 m，开挖高度6. 4 m，总工程量为90 048 m3，减去抽砂船开挖30 000 m3，挖掘机开挖工程量为60 046 m3，一个标准段预计用时为10 d，开挖强度为6 100 m3 /d。单台挖掘机开挖强度为3 440 m3 /d。此工序预计投入9 台挖掘机开挖和4 台推土机倒运( 由开挖工序图可以看出，沟槽两侧开挖各3 台挖掘机开挖—每三台通过倒运，其功效等于1 台，另外2 台分别位于堆土区用于堆土; 另台挖掘机备用。) 。可以满足开挖强度要求。1. 6 m3挖掘机开挖功效分析:
Qh = 3600 × q × K /t ( 2)
式中: t 为挖掘机每一个工作循环所用时间，取25 s;q 为铲斗的几何容量，1. 6 m3 ; K 为土利用系数，取0. 9; Qh = 172 m3，每台挖掘机每天分为两班作业，每班10 h，开挖强度为3 440 m3 /d。
TY150 推土机:
Qh = 3600q0 × Kc /t × Kp ( 3)
式中: t 为推土机本段平均距离40 m，时间取70 s; Kp为土的可松性系数，取1. 1; q0为铲斗的几何容量，4 m3 ; Kc 为铲斗的充盈系数，取0. 85; Qh = 158 m3。4 台推土机每天工作10 h可运土6 320 m3，作为辅助设备，两台推土机可以满足。
3. 5 马道打井
马道开挖完成后，在马道上开挖降水管井，管井间距为6 m，深度16 m，直径30 cm，粉细砂部位采用黏土封口，膨润泥浆固壁成井。根据本标第二工作面施工强度可知，单台打井机施工强度为4 眼/d，共投入4 台打井机，总施工强度为16 眼/d，满足强度要求。
3. 6 第二层抽沙船开挖和抽沙船上岸
抽沙船在该层开挖过程中持续时间较长，主要原因是第一层开挖完成后，挖掘机对沟槽边坡处的开挖、马道道路修筑、土方运输、马道打井以及第二层开挖四个施工过程需要抽砂船持续降水［2］。抽砂船在该层开挖主要作用是降水和开挖最中间部位( 运距最远) 的土方; 为了避免抽沙船开挖时造成边坡塌方和超欠挖现象，开挖边线小于设计开挖边线，开挖边坡约为1∶ 1，一个标准段长度为300 m，上开口宽度20. 22 m，下开口宽度12. 2 m。
开挖工程量为19 452 m3，工序时间为17 d，平均日强度为1 145 m3。根据以往施工经验和厂家提供指标可知，一台抽沙船开挖强度为150 m3 /h，每天工作20 h，日开挖3 000 m3 /d，完全可以满足。第二层开挖完成后，将抽砂船拖送上岸用时1 d。倒运抽砂船至下一施工段( 不占直线工期) 。
3. 7 边坡修整和管沟底层清理
抽沙船开挖第二层时，传统土方设备可同时修整已开挖完成的管沟边坡，抽沙船撤离后，采用传统土方设备开挖管沟底部，形成平整的作业面，此工序可以边开挖边进行后续工序作业，基本不占用直线工期，管沟底层清理时占用紧后工期。
开挖断面为下底21. 5 m，上底34. 5 m，开挖高度4 m，总工程量为33 600 m3，减去抽砂船开挖19 464 m3，挖掘机开挖工程量为14 136 m3，一个标准段预计用时为6 d，开挖强度为2 356 m3 /d。单台挖掘机开挖强度为3 440 m3 /d。此工序预计投入9台挖掘机开挖和4 台推土机倒运。由开挖工序图可以看出，沟槽两侧开挖各3 台挖掘机开挖和倒运，其功效等于1 台，另外2 台分别位于堆土区用于堆土;另1 台挖掘机备用。可以满足开挖强度要求。
3. 8 垫层混凝土浇筑和底板钢筋安装
垫层C20 混凝土厚度为10 cm，每个标准段工程量为500 m3，钢筋工程量为117. 5 t，预计用时20 d。垫层混凝土及钢筋安装以60 m为一个分段，垫层混凝土每个分段浇筑时间为1d，钢筋安装2 d。该工序施工安排跟随开挖进度进行，工序持续施工20 d。该部位钢筋安装难度较小，配置足够人工即可。
3. 9 边墙钢筋安装和钢管安装
1) 该工序指边墙下部预留的钢筋苗，满足连接要求即可，每个标准段需要安装边墙钢筋为25t，预计用时25d，安装强度为1t /d。边墙钢筋安装难度与底板钢筋相比略大，需要配备足够的人员和焊接工人即可满足要求［3］。
2) 钢管安装采用在前一节钢管管口焊接承接钢板，在安装管节的末端焊接支腿，混凝土地板依据钢管焊接支腿位置预埋钢板，这样钢管安装采用采用400t 履带吊将钢管一次性大体就位，然后人工利用预埋板和千斤顶对管道高程和轴线进行调整。这样钢管安装比PCCP 管吊装少了精细调整对口时间和内拉时间，钢管安装强度可到达18 节/d，吊车每天安装4 节钢管，用时约3 h。
钢管环缝焊接时布置3 个焊接工位，焊缝厚度为20 ～ 24 mm，根据以往焊接经验可知，焊工日焊接长度为3. 5 m，则3 个焊接工位日焊接总长度为10. 5 m。钢管环缝长度为3224 × 3. 14 = 10. 1 m。则每道环缝焊接时间为1 d。4 条管线同时焊接，故计算施工时间时以单条管线计算。每段管沟单线管道共有300 /12 = 25 道环缝，耗时25 d。
3. 10 模板安装和拆除
每个标准段300 m 用时25 d 需要安装模板3 555 m2，平均每天142 m2。为了缩短安装时间，采用1. 5 m × 1. 5 m的定型钢模板组合30 cm × 15 cm的P3015 型钢模板( 每块组合模板面积采用两块1. 5 m× 1. 5 m的定型钢和4 块30 cm × 15 cm的模板组合，面积6. 3 m2，边墙两侧共16 块，堵头24 块，共42块) ，采用吊车配合安装，可满足模板安装的施工强度要求，配置15 人辅助安装模板以及模板支撑结构。具体施工时若人员不足，随时调用其他工序闲置工人。
3. 11 混凝土浇筑和土方回填
1) 每个标准段混凝土工程量为10 775 m3，预计用时为25 d，浇筑强度为431 m3 /d，拟投入2 台HZS—90 拌合站、4 台混凝土搅拌车和1 台混凝土拖泵，可以满足该浇筑强度要求。
1 台HZS—90 拌合站理论可拌制90 m3，根据以往施工经验可知拌合站实际生产效能能够达到40%，即1 台HZS—90 拌合站每小时可拌制36 m3，两台站HZS—90 拌合站每小时可拌制72 m3，预计浇筑时间为10 h，可拌制混凝土720 m3，可以满足强度要求。由于拌合站距离浇筑作业面最大距离为2. 5 km左右，3台混凝土搅拌车可以满足要求，备用1 台，共配置4 台混凝土搅拌车。
2) 每个标准段土方回填工程量为122 725 m3，回填压实度为90%。由于穿越辽河工程土层主要为粉细砂，回填施工压实难度较小，拟采用挖掘机配合推土机以及50 t汽车吊辅助回填铺料，小型压路机压实，可以满足4 909 m3 /d的回填施工强度。施工时采用汽车吊回填外包混凝土外侧的三角区，然后采用挖掘机配合推土机沿沟槽开挖斜面推土分层铺料，采用该方法可有效提高回填施工速度。 |
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