管道开挖回填施工方案.docx
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管道开挖回填施工方案
明挖管线段施工方案
批准：
审核：
编写：
山西省水利建筑工程局
引黄清徐供水施工项目部
1编制依据1
2工程概况1
2.1地理位置2
2.2工程简介2
2.3工程地质情况3
2.4水文气象5
3施工组织机构5
3.1工程组织机构5
3.2工程组织机构人员职责6
4施工方案6
4.1试验开挖管槽6
4.2施工方法（开槽明挖安装PCCP）7
5附件20
风峪沟明挖管线（1082m）段施工方案
1编制依据
1.1山西省万家寨引黄入晋工程联接段清徐原水直供工程建筑安装施工Ⅰ标合同文件、施工图纸。
1.2国家现行有关规范、标准，包括：
《市政排水管渠工程质量检验评定标准》（CJJ3-90）；
《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203-2002）；
《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）；
《地基与基础工程施工及验收规范》（GBJ202）；
《地下工程防水技术规范》（GB501082001）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）等。
1.3我单位现有的施工人员、技术力量、机械设备、物资及资金等资源情况。
1.4我单位对本工程项目现场踏勘、调查和以往类似工程的施工经验。
2工程概况
2.1地理位置
山西省万家寨引黄入晋工程联接段清徐原水直供工程风峪沟段管线（1+042.06～4+300.00）位于太原市晋源区。
2.2工程简介
本段输水管线长3258m，其中开槽明挖2778m，顶管施工480m。
顶管施工依次穿越新晋祠路桥、河西南部退水渠、南环高速桥、西干渠、古寨桥、滨河西路桥，共6个部位进行顶管施工，顶进管采用预应力钢筒混凝土。
共设置附属建筑物：
检修阀1座、分水阀室1座、排气阀井2座。
2.3工程地质情况
该段管线施工中，工程地质条件发生变化导致PCCP施工措施需调整。
现状地质情况详见附件2-1《现场地质描述记录单》和《地质编录》。
2.4水文气象
本工程沿线地区属温带大陆性气候，冬季干冷漫长，夏季温热多雨，春秋两季气温变化迅速，短暂多风，干湿季节分明。
小店区、晋源区多年平均气温9.5℃左右，年内温度变化很大，年际温差不大；多年平均降水量465mm，多年平均蒸发量1478mm（20cm蒸发皿）；平均风速2.1m/s，风向多为西北风；无霜期170天。
3施工组织机构
3.1工程组织机构
因风峪沟明挖管线（1082m）段地质条件差，施工较为复杂，我项目部针对该段施工成立以项目副经理为组长、工程部、质检部、合同部、安全部、测量处负责人为组员的专项工程组织机构，对该工程实施严格、科学、有效地施工管理。
并按业主的部署，在监理工程师的监督下，充分发挥施工职能，协调管理好施工现场。
3.2工程组织机构人员职责
3.2.1项目副经理：
指挥施工生产，搞好施工计划调度和质量管理，与组员一起落实设计图纸的各项要求，制定具体实施方案，确保工程质量与目标的实现，对工程质量负重要责任。
3.2.2工程部：
在项目副经理领导下，负责工程的技术交底并组织有关人员检查、落实计划完成情况。
3.2.3质检部：
质量检查、原材料检验、试验以及等级评定的组织或具体工作，保证过程施工始终处于受控状态。
3.2.4合同部：
负责施工的材料计划，工程预算及劳务队结算工作，检查合同履行情况，并作好记录。
3.2.5安全部：
负责文明安全施工，安全保卫及管理人员后勤保障工作，负责进场施工人员的安全教育及成品保护工作。
3.2.6测量处：
负责施工开挖放线、安装轴线、高程监测。
4施工方案
4.1管槽开挖存在的问题和采取的措施
根据《建筑安装Ⅰ标输水线路纵断面图1+042.06～4+300.00》（503S-464-QXⅠ-3）、《建筑安装Ⅰ标管道标准横断图1+042.06～4+300.00》（503S-464-QXⅠ-4），风峪沟内管槽开挖深度约8m～12m。
我部依据《关于排水试验成果报告的审核意见》（SXBL.YH/QXGS/001/2015）（附件2-2）管井降水实施14天后，管槽进行开挖。
采用1.6m3挖掘机开挖，土方堆放在沟槽侧面。
管槽挖深至2m左右，底部地下水涌出，边坡开始塌陷，管槽开挖不能成型。
（管槽开挖图片见附件2-3）
4.1.1我部组织人员依据图纸、结合管槽开挖情况，对该段管线施工问题进行分析。
现将风峪沟管线施工问题和采取的措施汇总如下：
（1）管槽土料为低液限粘土、强度低。
管槽开挖至中下部时，土体挤压、存在涌水、涌土问题，边坡塌陷。
为增强边坡承载力，采用12m钢板桩一丁一顺支护，减小侧向土压力，确保沟槽开挖成型和施工安全。
（2）风峪沟内管槽开挖深度约8m～12m，开挖宽度约15m，土方开挖量平均每延米约94m3（实方）。
征地宽度为30m，仅余15m的堆土区和机械吊装。
以2.5m堆高计算只能堆放18m3，多余土方无处堆放。
另外，风峪河内土料为低液限粘土，含水量高、强度低。
2.5m土料堆高不能完成，导致无处堆放的土料更多。
特殊部位（风峪沟）30m征地不能满足施工要求。
（3）管槽两侧堆放土料会加大地面荷载，边坡稳定性降低，增大安全隐患。
为保证管槽施工安全，管槽两侧应尽量减小地面附加荷载，不堆放土料、减少大型机械对管槽两侧地面扰动。
管槽开挖时，将土料装车外运至1km的弃土场。
沟槽土料外运降低边坡荷载，降低沟槽内钢板桩变形、边坡失稳坍塌风险，确保沟槽内人员和沟槽边重型机械安全。
4.2施工方法（开槽明挖安装PCCP）
为解决该段管线施工存在的问题，保证施工安全。
根据该变更工程的特点，我部组织业主、设计、监理人员对现场施工条件、管槽开挖情况进行了详细的了解，对管线施工问题进行了分析并制定了以下施工方法。
施工顺序：
管井降水→钢板桩支护→管槽开挖→基础换基→PCCP安装→回填
4.2.1管井降水
根据风峪河地质资料及现场勘查，该段管线地下水位较高。
风峪河周边单位、居民全年向河内排水（附件2-4），部分地表有水，土质处于饱和状。
风峪沟土质均为低液限粘土，透水率很差，为杜绝沟槽施工安全隐患，避免管槽内地下水浸泡边坡导致塌陷发生安全事故，管井降水14天后进行开挖，初步回填完成后停止降水。
4.2.1.1降水工序:
施工道路修建→井点布置→钻井→排水
（1）施工道路
风峪沟地下水位高、风峪河周边单位、居民全年向河内排水，地面承载力不足，施工机械（吊车、挖机和泵车）和PCCP管件进场需较大且坚实的地面。
为确保该段施工质量和施工进度，我部外调石渣修建了施工道路。
施工道路厚1m，宽度8m。
回填石渣采用20t自卸车由石渣场（4km）运至施工现场，采用装载机和压路机回填碾压。
太原市晋源区防汛抗旱指挥部为确保河道通畅行洪顺利，要求管线安装完工，修建的施工道路需挖除并运出河道。
（2）井点布置
根据现场情况布置井点：
管井两侧布置，顺水流方向管轴线左侧5.5m处、右侧15m处设置管井。
井点间距为15m，井深15m，无砂管外径37cm，内径33cm；管井布置图：
（3）钻井与成井
成井施工流程为：
固定井位→钻机就位→成孔→下无砂管→回填碎石滤料→洗井→排水
1）井位布置完成后，即开始钻井。
钻井机为反循坏打井机，造孔完成后立即将无砂管逐节放入孔内，最下面的无砂管需用木盘进行封堵，防止排水工程中泥沙从管底进入内造成水泵堵塞。
两节无砂管对接后采用竹片对两节管进行固定，防止接口错位。
无砂管采用双层滤网进行包裹，以防抽水过程中泥沙进入井内造成塌井或堵塞无砂管，孔滤网规格为200目/cm2。
最后一节无砂管需高出地面20cm。
2）无砂管对接完成后紧接着在外侧回填一层碎石反滤料，碎石滤料需洁净无石粉杂土，粒径为5mm。
滤料回填至水位线以上距地面1m左右，每个井回填滤料约3m³，滤料以上至原地面采用原土进行回填。
3）碎石滤料回填完成后，应及时洗井，根据成井的结构，选择洗井的水泵为1.2KW的潜水泵污泥泵。
洗井时将水泵放至井底，打开水泵抽出造孔时形成的污水，抽水过程中要定时活动水泵，防止泥沙将水泵堵塞或淤埋，洗井至持续抽出清水即可。
（4）排水
洗井完成后即可进行排水，排水的水泵为1.1KW潜水泵，扬程为22m，排水用电采用一台150KW柴油发电机供电，每个井配备一套两相液位自控器，目的是将井内水位控制在开挖底高程5m以下，并且防止因井内缺水烧坏水泵，减少人工投入。
每个井的排水管与主排水管道相接直接排入临时储水坑。
4.2.2钢板桩支护
风峪河内土料为低液限粘土，含水量高、强度低，管槽开挖深度8m左右。
采用大开挖，沟槽不能成型并存在较大安全隐患。
为保证施工安全并减少投资，采用钢板桩进行单侧支护，特殊地段采用双侧支护。
（附件2-5）。
4.2.2.1钢板桩选用
按沟槽开挖深度8m左右，钢板支护前挖除2～3m，选用36c型钢板桩（360×140×14）。
钢板桩每米重量71.341kg，单根长度12m，嵌入管槽底土地6m。
4.2.2.2钢板桩施工
钢板桩施工工序：
钢板桩准备→打桩前开挖→打钢板桩→拔钢板桩
（1）钢板桩准备
1）钢板桩采用PC360挖掘机加振动锤，振动锤为MIL-3500HP型，激振频率2500CPM。
该机械可满足打、拔钢板桩要求。
2）钢板桩施工按100m一段考虑，循环使用。
准备100m调整使用。
3）对钢板桩检验，一般有材质检验和外观检验，以便对不合要求的板桩进行矫正，以减少打桩过程中的困难。
4）钢板桩堆放的地点，要选择在平坦而坚固的场地上，并便于打桩施工。
堆放时应注意堆放的顺序、位置、方向和平面布置等应考虑到以后的施工方便；
（2）打桩前开挖
钢板桩支护前对管槽进行开挖，开挖深度2～3m。
依据风峪沟管线地表高程，挖除2～3m后打钢板桩，确保12m钢板桩对边坡的有效支护。
开挖断面如下图所示：
（3）打钢板桩
1）施工前一定要勘察地下管线、构筑物的情况，准确放出的钢板桩中线。
2）打桩前，对板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板桩，不合格者待修整后才可使用。
3）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。
4）钢板桩设置在管轴线左侧2.25m处，适当增大钢板桩与PCCP间距。
预防管槽开挖卸荷后，钢板桩朝向管轴线倾斜影响管道安装。
以一块或两块钢板为一组，从一角开始逐块插打，钢板桩采用一横一竖排列方法施工。
这种打入方法施工简便，可不停顿地打，桩机行走路线短，速度快。
但单块打入易向一边倾斜，误差积累不易纠正。
钢板桩排列如下图所示：
（4）拔钢板桩
管槽回填后，要拔除板桩，以便重复使用。
拔除板桩前，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，会造成已安装的PCCP发生位移。
1）拔桩方法
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。
2）板桩土孔处理
对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。
回填的方法采用填入法，填入法所用材料为砂。
4.2.3管槽开挖
管槽开挖采用3台2m3挖掘机开挖，配合1台3m3装载机、5台10t自卸车将土料运至1km内堆土场。
堆土场内配置1台88kw推土机和1台10t洒水车。
管槽开挖工序：
第一次开挖→临时石渣路→第二次开挖
4.2.3.1第一次开挖
（1）风峪沟内管槽开挖约8m，开挖采用分层分段方式实施。
钢板桩完成后先进行初次开挖。
（2）第一次开挖从钢板桩外侧开始，按1m3挖掘机安全挖深参数开挖。
挖至距地面约5.2m时初次开挖完成。
管轴线右侧边坡设置为1：
1。
4.2.3.2临时石渣道路
（1）第一次开挖完成后，因管槽内土料为低液限粘土，透水率很差，降水后土质强度很低，不能满足挖掘机等大型设备运行要求。
在第一次开挖底部填筑1m厚的临时石渣道路，用于停放挖掘机进行下一层管槽开挖。
（2）外运石渣从晋源区渣土场运至施工现场，运距4km。
临时石渣道路回填厚度1m。
4.2.3.3第二次开挖
（1）1台挖机停放在石渣路上开挖至设计底高程，另1台挖机将土倒运至地面，装载机装车外运至堆土处。
轴线右侧钢板桩支护、左侧边坡坡比设置为1:
1.5。
施工现场如下图：
（2）沟槽开挖过程及成型后，槽顶应避免出现震动荷载，成槽后尽快完成管道安装工作，避免长时间晾槽。
使用机械挖土时，为了防止机械超挖而扰动原状土壤，在设计槽底部预留20cm人工开挖、清理。
4.2.4基础换基
风峪沟输水管线地基土为低液限粘土。
经现场抛石挤淤处理出现弹簧层，管基承载力不能满足管线安全运行要求。
对管线基础进行换基处理。
换基处理要求：
在原设计管基下挖1.2m，换填块石并铺设20cm厚碎石垫层。
见下图：
4.2.5PCCP安装
4.2.5.1管道安装前准备工作
（1）碎石垫层：
用于填筑垫层的碎石粒径控制在2～40mm之间，不含有草根、土块和其它杂物。
填筑碎石垫层一次铺设完成，均匀铺摊整平。
根据设计碎石垫层形状，超填出一定的高度，待下管后利用管自身重量下压成设计断面。
（2）安装前清理管道异物，保持内部清洁，不得在管道内放置工具、衣服和其他杂务物。
（3）安装前进行胶圈外观质量检查，橡胶圈表面不应有气孔、裂缝、重皮、平面扭曲、肉眼可见的杂质及有碍使用和影响密封效果的缺陷。
（4）安装前对与PCCP管线上方交叉的其它管线，根据各类管线的不同性质，采取不同的措施实施保护，以保证施工安全。
4.2.5.2安装
风峪沟内PCCP安装采用70t履带吊安装。
根据本工程的地形情况，将管线划分成不同的区段来实施管道的安装，在各段内的安装方向均由上游向下游进行，保证安装工作面没有集水，利于施工。
履带吊从沟槽边吊运PCCP管进行安装。
具体安装工艺流程：
安装准备→履带吊下管→履带吊吊装就位→清口套胶圈、涂润滑剂→内外拉法对中安装→接口打压试验→测量复核→管道支撑和固定→管道接头处理
管道安装前，履带吊先空转180°，在无咬声的情况下，指挥下钩，从沟槽边将验收合格的管道缓慢吊起，并使被起吊管道保持水平，起吊到一定高度后，履带吊旋转到沟槽方向落钩将管道按照管道安装轴线缓慢下降，降到同已装管高程接近后即停止下钩，开始向已装管缓慢靠近。
仔细清洗管道的承插口环工作面，然后对承口工作面涂刷食品级植物类润滑油。
橡胶圈在套入插口环凹槽之前，应将橡胶圈涂满润滑剂，或在装有润滑剂的专用容器内浸过；套入插口环凹槽后，使用一根钢棒插入橡胶圈下绕整个接头转一圈，将胶圈在插口的各部位上粗细调匀，使其均匀地箍在插口环凹槽内，且无扭曲、翻转现象，在每根安装好的胶圈外表面涂刷一层食品级植物类润滑油。
密封橡胶圈安装妥后，待装管继续向已装管靠近，距已装管的承口100mm时，此时用方木支垫在两管之间，以防承插口碰坏。
并开始布置管道对接内拉法系统，在已装管的内接缝处安装一专门制作的对接拉具，结合待装管承口的拉具用一台30t电动倒链和钢丝绳将两个拉具连接好组成内拉法系统。
各项准备工作完成后，撤除支垫方木，采用内拉法，使待装管徐徐平行移动，直至达到规定的安装间隙。
对于直线段，安装间隙应控制在25＋5mm、25～10mm范围内，当管道基础不均一时，内部间隙为25mm。
当利用标准PCCP实现小角度转折时，单个接头安装最大偏转角不得大于0.25°，转角时接头最小间隙不小与10mm。
管件中心校正：
采用一根3.2m校正好的角铁，找好中心线位置，作好标记，将50cm水平尺放在角铁上，角铁中心挂一只磁性线锤（或铁锤），调整角铁上水平尺水平，专业测量技术人员根据经纬仪上十字丝，来确定管件是否偏差。
管件中心校对由吊车改变吊点来调整。
每节管道安装完毕后，采用钢制测隙规检查密封橡胶圈是否仍然在插口环的凹槽内，检查接口间隙是否符合规定要求，如果发现橡胶圈位移或间隙超差，应拆除重新安装。
经检验合格后方可移开吊具。
每班安装工作前，应对此前已安装好的前一节管道进行复测，如发现位移，应重新复位，合格后再继续安装。
4.2.5.3接口打压检验
（1）安装时应注意将单口水压试验用的进水口置于管道顶部。
（2）管道接口连接完毕后进行单口水压试验，试验压力为管道设计压力的2倍；
（3）试压采用手提式打压泵，管道连接后将试压嘴固定在管道插口的试压孔上，连接试压泵，将压力升至试验压力，恒压至2min，无压力降为合格；
（4）试压合格后，取下试压嘴，在试压孔上拧上M8螺栓并拧紧；
（5）水压试验时应先排净水压腔内的空气；
（6）单口试压不合格且确认是接口漏水时，应马上拔出管节，找出原因，重新安装，直至符合要求为止。
（7）接口打压试验分三次进行，管道安装后随即进行第一次接口打压试验，第二次打压应在管顶回填完成后进行，第三次打压在全部管道安装完成后，试通水前在监理旁站条件下进行。
4.2.5.4接头处理
（1）外部接缝灌浆封堵
为保护外露的承插口钢构件不受腐蚀，需要在管接头外侧进行灌浆保护。
接头的包带、灌浆按如下方法进行：
在外部接口缝隙表面淋水，以确保缝隙表面全部湿润。
在接
头的外侧裹一层宽度为200mm的针刺膜带布，作为灌浆接头的外模（套）。
应事先将外模（套）材料的两边折回后缝制成孔道，用铁条穿入后裹好、扎紧，在最上面留出灌浆口。
然后灌入水灰比为0.65的1∶2的水泥砂浆，水泥砂浆应有较好的流动性，以使其均匀、密实、无空隙。
待砂浆灌满后，灌浆口上用干硬砂浆填满抹光。
水泥砂浆的原材料满足合同技术及规范要求。
（2）内部管道接缝封堵
内部管道接缝封堵采用水泥砂浆封堵。
首先清扫管道内接缝，确保接缝内没有异物和灰尘。
在内侧接缝内塞填1∶2水泥砂浆，人工捣实抹平。
水泥砂浆要求同外部接缝砂浆。
4.2.5.4现场合拢
由于管道安装过程中出现分段施工，所以会形成现场合拢。
实施现场合拢时可采用对接双面焊合拢。
合拢管为钢板制作，总长不应小于1.2m，分为承口段、插口段和凑合段三部分。
凑合段长度不小于300mm。
焊接前应双面打坡口；焊接按一类焊缝质量要求。
焊接完成焊缝经检验合格后，按设计规定进行内、外防腐衬砌。
管内衬砌和外防腐方法与配件内、外衬砌防腐方法相同。
4.2.6回填
管槽回填采用1台2m3挖掘机开挖，配合1台3m3装载机、5台10t自卸车将回填土料从1km内堆土场运回。
4.2.6.1PCCP管道各部位回填
（1）PCCP管沟回填应遵守分区控制的原则，其回填由下到上可分为：
垫层区、管侧回填Ⅰ区、管侧回填Ⅱ区和一般回填区。
回填压实度从上向下逐渐提高。
（2）回填分两次完成。
第一次回填：
将经过摊铺晾晒的土料回填至管道Ⅰ区、Ⅱ区。
第二次回填：
间隔100m开始回填管道Ⅲ区、Ⅳ区。
管道各回填分区回填压实方法见管道分区回填方法表。
管道分区回填方法表
序号
回填部位
填料规格
回填方法
1
垫层区
碎石料
自卸汽车直接将砂料运至填筑仓面内，推土机以20cm一层铺料，小型振动碾配合15t振动碾压实。
2
管道Ⅰ区
回填
原土回填
1m3长臂挖机直接甩料至沟槽底部，人工以20cm一层铺料，而后电夯或小型振动碾压实，局部采用人工木夯夯实。
3
管道
Ⅱ区回填
原土回填
1.6m3挖机将回填料甩至填筑仓面（回填料由装载机铲运至沟槽边附近），而后人工分层摊铺，每层厚度为20cm；小型振动碾压实，局部采用小型振动电夯和人工木夯夯实。
4
管道
一般回填区
原土回填
回填料采用附近沟槽开挖料，由自卸汽车直接进占法入仓，推土机分层进行铺料、平仓，每层铺料厚度为30cm,8t振动碾压实。
管槽回填分布图
4.2.6.2井（室）部位土石方回填
（1）井（室）周围回填土方量比较小，回填土料采用阀井井室土方开挖料。
回填应与管道沟槽的回填同时进行，如不能同时进行应留台阶形接茬。
回填采用反铲挖掘机喂料至基坑底，人工铺料平整，小型振动平碾压实，小型振动平碾达不到部位由小型振动电夯和人工木夯夯实。
（2）回填应分层铺设，每层回填高度约200mm。
在井（室）上填土时，第一层的最小摊铺厚度不小于300mm，以防止剧烈的冲击。
回填时，建筑物两侧回填应同步进行。
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