【施工方案】管涵穿越施工方案.docx
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1、广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 1、工程概况 本段管道起自广州/佛山交接,终止于佛山末站,属于支干线金山末站-佛山末站区段, 以陈村水道为界,上游番禺境内属于四标段,下游佛山境内部分属于六标段,六标段整段 管道均位于佛山境内。广东 LNG 站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越工程位于 广东省佛山市顺德区陈村镇.管道设计采用61012.7mm ,X65 直缝埋弧焊钢管,管道 设计工作压力9.2Mpa。 此段线路的施工特点为六标段比较典型的,即整段管线一直伴行文登路一侧的非机动 车道敷设,一直伴行有高压电缆及光缆。管线紧靠公路旁的水道,地下水位高,加之管处 管线埋深
2、较深,须达8米左右,施工整体难度较大,技术含量较高,全线共顶管穿越此类管 涵9处,一般穿越(人行道敷设)1处。因该段一直沿靠河道侧非机动车行道路面敷设,施 工期间,须占用整个靠河边的非机动车行道及人行道,并须对管涵两边各20米的河道围堰 断流排水.现场施工作业面窄,大型机具设备无法使用,公路交通较为繁忙,给管线施工带 来了较大影响。 2、穿越处工程地质条件 穿越处场地等级为三级,地基等级为三级,岩土工程勘查等级为三级。穿越段地处广东 省佛山市陈村镇,地形平坦,交通方便。穿越处表面有一层厚约0。3m的混凝土,下面为 人工填土层、灰黄色、松散稍密,主要成分为粘性土,含碎石颗粒,粒径250cm不等,
3、 从管沟开挖情况看,甚至有大漂石,建筑垃圾随处可见,层厚 2。04.0m;再下层为淤泥 质土,深灰色、软塑状、稍有光滑、干强度中等、韧性中等、含一定量细砂,层厚4.04。 5m;底层为中砂,厚未见底. 3、管涵穿越工程量一览表 序号 起始里程 (km+m) 终止里程 (km+m) 穿越长度(m) 穿越方法 备 注 1 3+474 3+494 20 人行道敷设 地方规划部门已同意 2 3+627 3+641 14 顶管 套管长度10m 3 4+008 4+024 16 顶管 套管长度12m 4 4+659 4+677 18 顶管 套管长度14m 5 5+145 5+161 16 顶管 套管长度1
4、2m 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 1 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 6 5+498 5+512 14 顶管 套管长度10m 7 5+879 5+8897 18 顶管 套管长度14m 8 6+287 6+305 18 顶管 套管长度14m 9 7+512 7+530 18 顶管 套管长度14m 10 7+884 7+900 16 顶管 套管长度12m 3、管涵穿越技术方案 文登路管涵穿越方案,按照设计要求,除3+474处采用人行道敷设外,其余均采用顶管 方式敷设.人行道敷设的具体做法为:管线在管涵前部一定距离加设一个叠加
5、弯头改变管 道走向至人行道一侧,然后采用一个叠加纵上弯头,使管道从地下水道涵洞上方通过,管 中心线距文登河护岸挡土墙 800mm。管线过涵后然后采用一个纵下叠加弯头和一个水平叠 加弯头使管道回到原线位的方法完成管道敷设。管道焊接完成后,在管道两侧浇筑混凝土 墙,墙边线距管线两侧0.3 米,墙高出涵洞上表面1 米,按照设计要求修筑人行道.顶管施 工方法为,在管涵的两端各做一个沉井,沉井深度由该处管涵深度确定,沉井下沉到设计 标高后,进行封底及开凿洞口,在沉井内完成顶管操作和管道焊接、防腐补口、及探伤工作. 顶管完成后,拆除顶部3.0m范围内的混凝土,回填原土。然后按照地方公路部门要求恢复 路面。
6、 3。1人行道敷设管道断面示意图 Rs=43 Rs=55 10m Rs=55 Rs=43 2.8m 2.3m 8m 3.2沉井设计 3。2.1沉井高度的确定,根据管涵的深度和地质条件,沉井底部应穿过淤泥质土进入中砂 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 2 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 层1.0m,沉井的高度H 为: H=2。9+5。2+0.5=7.6m 因此,沉井高度统一选择为8。0m,底标高为5.7m,因地下水位较高,第一节沉井高 度选为3.0m,其余两节沉井高度均为 2.5m。 3。2。2沉井平面尺寸的确定,考虑到管涵部位
7、的特殊性,位于文登路非机动车道内,且靠 近河岸一侧有电缆及光缆,所以沉井的宽度不宜过大,内部空间只需保证沉井作业和顶管 作业即可,净尺寸取3.0m;考虑到管道的穿越长度,因此沉井的长度选择为6m(净尺寸)。 井壁厚度第一节拟取=0.6m,上部厚度拟取0。4m。 刃脚踏面宽度采用0。12m,刃脚高度为0.6m,刃角内侧倾角为 Tan=0.6/(0.6-0.12)=1 .25 =512445 3.2。3沉井混凝土强度的选择,刃脚及井壁选择C20混凝土,封底混凝土选择C15混凝土。 3。2.4沉井在施工过程中的强度验算(排水下沉和不排水下沉相结合) 1.沉降系数验算 沉井自重 G=刃脚重+沉井自重=
8、250。2162(6。6+3.6)+(6。6+3。6)20.6 3+(6.4+3。4)20。45=2926.16KN 沉井浮力 F=100.2162(6。6+3.6)+(6。6+3.6)20.63+(6.4+3。4)2 0.4 5=1170.47 KN =(162.5+114+151.5)/8=13.31KN/m2 土与井壁间的平均单位摩擦力T m m 排水下沉时G/T m 井周围所受的摩擦力T =(7。2+4。2)23+(6.8+3。8)2513。31=2321.27KN =1.261.25,沉井过程中,应控制下沉速度,防止突然下沉和倾斜现 象发生,适当控制基坑内的水量,保证下沉平稳进行。
9、2。沉井井壁竖向拉力验算 Smax=250.2162(6。6+3。6)+(6。6+3。6)20。63+(6.4+3。4)20。 45/4=731。54 KN(未考虑浮力影响) 井壁受拉面积为:A=7。24。2=30.24m2 混凝土所受的拉应力为:h= Smax/ A=731.54 KN/30.24 m2=24。20kpa650 kpa,井 壁可按构造布置竖向钢筋。实际上,根据土质情况井壁不可能产生太大的拉力。 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 3 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 3.配筋计算 沉井最不利位置为沉井沉至设计标高
10、,这是刃脚根部以上一段井壁承受的外力最大, 它不仅承受本身范围内的水平力,还要承受刃脚作为悬臂传来的剪力。考虑刃脚悬臂传来 的荷载,其分配系数=1.0。因为地下水丰富,应考虑水压力。 单位宽度井壁上的水压力 W1=6。410=64KN/m2 W2=7。410=74KN/m2 W1=810=80KN/m2 单位宽度井壁上的土压力 e1=162.5tan(45-3)=36。02KN/m2 e2=114tan(453)=39。6KN/m2 e2=151.5tan(45-3)=20.25KN/m2 刃脚及根部以上 1.1m 井壁所受的外力 P=(36。02+20.250。6+64+800。6) 1.7
11、=272。289KN/m2 沉井各部所受的力:N=272。2892。1=571。81KN 假定钢筋和混凝土应力在用足条件下,中性轴位置为:=(0.60。05)109 1000/(1601000+91000)=0.292m. 所需受拉钢筋总截面积为 Ag=571.810.80.5910000。60。292(0。6-0。05-0。 292/3)/1601000(0.6-0.05-0.05)(0。2920。05)/(0。60。292-0。05)=1810-4(m2) 所需受压钢筋总截面积为 Ag=571。810。8-91000(0。60。292/2)(0。292/3-0.05) /1601000(0
12、.60.1)=-41104(m2) 根据计算不需要设置受压钢筋,按构造布置14300 即可满足要求;受拉区采用 14300,Ag=20。36104(m2) 14300 因此该沉井的配筋如下图: 10200 14300 10200 沉井配筋布置图 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 4 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 此外,在角隅处还应配置45纵向抗剪钢筋,设置方法为12500. 4.沉井封底 沉井沉至设计标高后,采用 C15 混凝土进行封底处理,封底采用干封法,先浇筑钢筋 混凝土垫层,然后浇筑钢筋混凝土底板,底板配筋按照构造要求
13、配筋即可,采用双向10 200。 3.3沉井施工 3。3。1沉井施工前,首先应调查和排除地面以下3.0m以内的地下构筑物,如地下管道、 树根、漂石、光缆、电缆等。 3.3.2开挖基坑制作沉井,根据沉井的平面尺寸,开挖守节沉井所需要的工作坑,工作坑只 需保证沉静模板支护为原则,不得扰动动人行道内光电缆,根据本工程的特点,工作坑开 挖深度应保持在 1。5 米以内。模板采用钢模板,模板内应每隔 1000mm 设置对拉螺栓。 沉井钢筋可采用吊车垂直吊装就位,采用人工绑扎,每节沉井内的竖筋可一次绑好,水平 筋分段绑扎,与前一节井壁连接处伸出的钢筋采用焊接连接方法,街头错开1/4. 3。3.3 浇筑混凝土
14、,应采用防水混凝土,抗渗等级为 S8, 水灰比不得超过 0。65,每立 方米混凝土的水泥用量采用330kg,砂用量取660 kg,碎石用量为1280 kg;混凝土塌落度 控制在 35cm,底板混凝土塌落度控制在 23cm。振捣采用插入式振捣棒振捣。混凝土 尽量要一次浇铸成形,不能一次浇完的,需设置水平施工缝,缝间留有凸凹疯并插入短钢 筋增加连接。在浇筑新混凝土前须将表面洗刷干净,用水湿润,并铺设一层强度等级高一 级的砂浆。当第一节砼强度等级达到设计强度70%时(一般为七天时间),方可浇筑第二节。 浇筑第二节前,应将表面凿毛、吹洗等处理。 3。3.3沉井下沉 沉井下沉采用排水下成的方法,采用人工
15、或风动工具、进行分层开挖,也可采用抓斗进 行井内取土.普通土层从沉井中间开始逐渐挖向四周,每层挖土厚 0 .40.5m,在刃脚处留 1 .01.5m台阶,然后沿沉井壁每1m一段,向刃脚处逐层全面、对称、均匀的开挖土层,每 次挖去 51.0cm,当土层经不住经不住刃脚的挤压而破裂,沉井便在自重作用下均匀破土 下沉。当沉井下沉很少或不下沉时,可在采取重复挖法,是沉井平稳下沉。下沉过程中如遇 漂石或树根等应清除,然后进行挖土下沉。 3。3.3沉井下沉过程中危险分析、预防措施、及处理方法 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 5 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段
16、文登路管涵穿越施工方案 3.3。3。1下沉过快,现象表现为:沉井下沉速度超过挖土速度,出现异常情况,施工难以控 制. 原因分析 (1)遇软弱土层,土的承载力很低,使下沉速度超过挖土速度。 (2)长期抽水或因砂的流动,使井壁与土的摩阻力下降。 (3)沉井外部土体出现液化. 预防措施 (1)发现下沉过快,可重新调整挖土,在刃脚下不挖或部分不挖土. (2)将排水法改为不排水法下沉,增加浮力。 (3)在沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,增大摩阻力。 治理方法 (1)可用木垛在定位垫架处给以支承,以减缓下沉速度。 (2)如沉井外部土液化出现虚坑时,可填碎石处理。 3.3。3。2下沉过慢,现象表现
17、为:沉井下沉速度很慢,甚至出现不下沉的现象. 原因分析 (1)沉井自重不够,不能克服四周井壁与土的摩阻力和刃脚下土的正面阻力。 (2)井壁制作表面粗糙,高洼不平,与土的摩阻力加大. (3)向刃脚方向削土深度不够,正面阻力过大。 (4)遇孤石或大块石等障碍物,沉井局部被搁住,或刃脚被砂砾挤实。 中国石油天然气管道局广东LNG项目部六标段项目分部 第 6 页 共 35 页 广东LNG站线项目输气干线工程六标段文登路管涵穿越施工方案 (5)遇摩阻力大的土层,未采取减阻措施,或减阻措施遭到破坏,侧面摩阻力增大。 (6)在软粘性土层中下沉,因故中途停沉过久,侧压力增大而使下沉过慢或停沉. 预防措施 (1
18、)沉井制作应严格按设计要求和工艺标准施工,保持尺寸准确,表面平整光滑。 (2)使沉井有足够的下沉自重,下沉前进行分阶段下沉系数 X 的计算(X 值应控制不小于 110125),或加大刃脚上部空隙. (3)在软粘性土层中,对下沉系数不大的沉井,采取连续挖土,连续下沉,中间停歇时间不 要过长. (4)在井壁上预埋射水管,遇下沉缓慢或停沉时,进行射水以减少井壁与土层之间的摩阻 力。 (5)在井壁周围空隙中充填触变泥浆(膨润土20、火碱5%、水75)或黄泥浆,以 降低摩阻力,并加强管理,防止泥浆流失。 治理方法 (1)如因沉井侧面摩阻力过大造成,一般可在沉井外侧用 0204MPa 压力水流动水 针(或
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