吹填淤泥质土时双层管架搭建施工工法.docx
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吹填淤泥质土时双层管架搭建施工工法
吹填淤泥质土时双层管架搭建施工工法
中交天航滨海公司
马连红 马长宏 高来生 孔宝忠
1.前言
在疏浚工程吹填造陆施工过程中，不可避免地要进行管线的延伸架设。
而在以淤泥质土为主要吹填物的纳泥区内进行管线延伸，则需要进行管架的延伸搭建和管线的运送及管线的延伸接卡。
在天津港航道和港池的疏浚工程中，疏浚泥土被要求全部用于吹填造陆。
该工程为滩涂围海吹填，纳泥区内吹填物为淤泥质土，吹填后的淤泥厚度在5.0m以上，含水量高、固结缓慢、承载力弱，不具备机械作业或人工运送管线的条件（见图片1-1、1-2）。
图片1-1
图片1-2
在此条件下的管线延伸作业，可选择如下方案：
方案一 首先需要停止吹填作业，然后进行管架延伸搭建。
将原有管线进行拆卸，再将拆卸后的钢管人工推滚运至前端，延伸所需管线补充上架后，逐次进行重新接卡。
方案二 于吹填管架一侧再搭建一条平行支架，做为备用钢管的运送通道；停止吹填，进行吹填管架延伸搭建并与通道支架相连。
方案三 根据吹填后的淤泥特性，在纳泥区内等距离设计出吹填管线主干线路由，采用陆上回填进行隔埝施工。
隔埝形成后，在隔埝上接卡管线，向两侧设置出口进行吹填。
上述方案所需工期长，其中方案一、方案二会造成附属材料如螺栓、橡皮垫圈或管架材料的浪费，增加了管线架设的成本；而方案三则使工程造价大幅提高。
针对现场环境条件，项目经理部以提高经济效益、降低成本为课题，积极开展技改技革、科技创新活动，发动全体参建人员，献技献策，创建了“吹填淤泥质土时双层管架搭建施工工法”本“工法”在以淤泥质土为主要吹填物的纳泥区内进行管线延伸架设中，避免了螺栓、橡皮垫圈等附属材料的浪费，管架材料节省三分之二，在施工进度及成本控制方面效果明显，故有明显的社会效益和经济效益。
2.工法特点
2.1 首先搭建一层吹填管架，接卡管线进行吹填。
2.2 吹填过程中，在吹填管线顶部再搭建一层管架，做为钢管运送通道（见图片2-1）。
图片2-1
2.3 原有管线无需拆卸，管架延伸架设完毕后可直接进行管线延伸接卡。
2.4 减少了拆卸环节，缩短了管线接卡长度，节省了时间。
2.5 避免了管线重复拆卸、接卡造成的螺栓、胶垫的浪费。
2.6 无需另外平行搭建管线运送通道。
2.7 工程造价大大降低。
3.适用范围
弱承载力的淤泥质土、粉土等为吹填物的吹填造陆工程。
4.工艺原理
工程初始，自围埝处向纳泥区内短距离搭建下层吹填管架、接卡管线，进行吹填施工；在管线吹填施工的同时，进行上层管架的搭建作业；沿已有下层管架两侧立桩用毛竹绑扎上层立桩，桩高与管顶相同，以两侧立桩及中间钢管做为支点，上置盖木和顺木（见图4-1、图片4-1、4-2）。
图4-1 双层管架绑扎示意图
图片4-1
图片4-2
将备用钢管及管架材料放置于上层管架顶部，待吹填物达到设计标高后停止吹填，进行下层管架延伸搭建（见图片4-3、4-4）；
图片4-3
图片4-4
下层管架延伸搭建完毕，在吹填管线出口处用斜滚木与上层管架连接；采用人工推滚将备用钢管运送至下层延伸管架前端，等距摆放；自原出口处开始进行管线的延伸接卡（见图片4-5、4-6）。
图片4-5
图片4-6
在吹填管线延伸接卡完成、管线继续进行吹填作业后，又可进行下阶段上层管架的延伸搭建，转入另一个管线延伸的循环。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工准备→运送管架材料至围埝处→搭建下层管架→运送钢管至管架→管线接卡→吹填施工→上层管架搭建→备用钢管运送至上层管架→停止吹填→下层管架延伸搭建→备用钢管推运→管线延伸接卡→吹填施工（如图5.1-1）。
5.2操作要点
5.2.1 上层管架的作用就是为钢管在纳泥区内运送提供通道，为备用钢管、管架材料提供堆放场地；上层管架的搭建跟随管线延伸之后，分段进行。
5.2.2施工中的具体要求有如下几点：
5.2.2.1注意确认上层管架两侧立桩与下层管架立桩绑扎牢固，确保支架持力强度。
5.2.2.2严格控制上层管架立桩顶高与下层吹填管线顶高相同，保证支架的承载平衡。
5.2.2.3下层管架与下层管架两侧的连接斜滚木，选用细端直径不小于12cm、长度不小于6m、材质柔韧、无虫蛀、无裂痕、挺直平滑的松木，双根并排绑扎牢固，斜滚木中间设置支撑立柱，保证钢管推运的安全。
5.2.2.4钢管在斜滚木上滚动中，要在后方两侧各设置一根拉绳控制钢管的滚动速度，确保人员和管架安全。
图5.1-1 施工工艺流程图
5.2.2.5在淤泥上搭建管架，要根据淤泥的承载强度，选择铺设荆笆或绑扎竹排，便于人员进行材料运送及立桩沉放、支架绑扎作业。
5.2.2.6钢管推运到管架顶部，根据钢管长度，按由前到后的顺序，等距、垂直管架摆放。
为便于钢管转向、接卡，摆放位置尽量靠前。
5.2.2.7在管线接卡作业时，需在架顶配备相应的木楔和垫木，便于对钢管进行转向和接口调整。
5.2.2.8施工过程中，架上作业，人员活动不便，要设专人监护，确保施工安全。
5.2.3监督检查与监护
确保管线架设施工安全的关键是全过程的监督检查和现场监护，及时发现、制止和纠正各种违章操作及威胁人身安全的隐患。
监督检查与监护的主要内容参见表5.2.3-1。
表5.2.3-1 监督检查及监护项目表
序号
检查项目
检查形式
检查频率
检查目的
1
支架绑扎的牢固度
目测、触摸
钢管上架前
确保管线存放、推运、
接卡作业的安全
2
操作人员安全
专人监护
全过程
避免出现人身伤害事故
3
斜滚木的强度
人工振颤
钢管推滚前
防止折断损架、伤人
4
拉绳强度
目测、触摸
每次使用前
保证管线拖曳过程中人员、设备安全
5
管线放置平稳
目测、触摸
随时
防止管线滚动伤人
5.3劳动力组织（见表5.3-1）
表5.3-1 劳动力组织情况表
序号
项 目
人数
备注
1
管理人员
1
2
技术人员
2
3
监护人员
1
4
管架搭建、
钢管、材料运输、
管线接卡
12
合 计
16
6.材料与设备
根据上层管架所将要承载的钢管、材料堆放、钢管推运等最大重量总和，经过承载力计算和现场实际使用经验，确定：
选用φ120mm～φ150mm落叶松木做为盖木和顺木材料；
选用φ100mm～φ120mm毛竹做为立桩；
立桩间距：
与下层管架同；
立桩入泥深度根据吹填物承载力现场确定。
本工法采用的材料及机具设备见表6-1。
表6-1 材料及机具设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
用 途
1
落叶松木
φ120mm～φ150mm×6m
根/延米
0.2
顺木
2
落叶松木
φ120mm～φ150mm×2m
根/延米
1
盖木
3
毛竹
φ100mm～φ120mm×3m
根/延米
2
立桩
4
铅丝
φ4mm
Kg/m
1.5
绑扎
5
拉绳
φ14mm
m
50
钢管拖曳
7.质量控制
7.1架设质量控制标准
上层管架的作用，主要是做为备用钢管的运送通道、辅以临时存放场地，架设质量根据需要确定标准。
管架允许偏差按表7.1-1执行。
表7.1-1 管架允许偏差表
序号
项 目
允许偏差（mm）
检查频率
检验方法
1
立桩绑扎牢固度
±50
盖木绑扎前
上下拉压
2
立桩与管线高差
0≥50
目视、卷尺
7.2质量保证措施
7.2.1严把材料进场关，对进场的盖木、顺木、毛竹直径要逐一进行衡量，小于φ120mm的松木和小于φ100mm的毛竹不得使用，以保证管架具有足够的承载能力。
7.2.2挑选挺直平滑、无虫蛀、无裂痕、柔韧性高的材料，以确保管架的耐久性。
7.2.3各绑扎点采用双股8#铅丝进行十字交叉绑扎，确保支架的牢固。
7.2.4 立桩顶高要在绑扎牢固后，根据吹填管线顶高确定，确保两侧桩顶与管顶在同一高程。
7.2.5选用直径相近端进行顺木搭接，确保钢管推运顺畅。
8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工现场实际情况和具体特点，组成专职安全员和现场兼职安全员、监护员以及技术负责人构成的安全施工管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好施工安全工作。
8.2施工前，技术负责人进行详细的安全环境、施工技术交底，对所有施工人员进行现场安全教育和培训。
8.3按符合防落水、防风、防碰伤、防滑、防跌落等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
8.4钢管、圆木、毛竹等分类、分区整齐摆放，保持作业场所的整洁。
8.5施工现场的作业人员做到安全帽、救生衣、工作鞋穿戴整齐。
8.6现场设专职监护员，配备救生绳、长竹竿等救护材料。
8.7安全员每天一次进行现场检查，及时制止和纠正违规现象。
9.环保措施
9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在管架施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对废料、生活垃圾的控制和治理，遵守废弃物处理的规章制度，随时接受相关单位的监督检查。
9.2将施工场地和作业限制在管架搭建允许的范围内，合理布置，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。
9.3对驳船的污油水及生活垃圾，要按相关规定设立专用容器分类存放，并交由具有资质的单位统一处理。
不得随意胡乱排放，杜绝海洋污染。
9.4 管线接卡要紧密牢固，并加强吹填过程中的巡视，防止出现漏泥现象，造成海域污染。
10.效益分析
10.1本工法将双层管架配合吹填管线延伸作业，大大减轻了施工人员的劳动强度，缩短了管线延伸接卡时间，节约了成本。
为企业创造了效益。
为以后淤泥质土吹填条件下的管线延伸架设提供了可以借鉴的经验依据和技术上的可行性，新的工法技术将促进管线架设施工的技术进步，社会效益明显。
10.2本工法无需投入机械设备，对场地要求不高，解决了钢管在纳泥区内的运送问题，并且可为备用钢管、管架材料提供现场存放场地；可与管线吹填作业同时进行，管线延伸造成的吹填停工时间缩短。
疏浚吹填工程总工期得到有效保证，为企业创造了很好的经济效益。
11.应用实例
天津港吹填造陆工程
11.1工程概况
随着天津港建设规模的不断扩大，码头岸线逐渐向海上延伸，后方堆场全部由港池、航道项目的疏浚泥土吹填造陆而成。
天津港航道疏浚工程、天津港25万吨级航道疏浚工程、天津港航道拓宽二期以及天津港航道拓宽三期工程的疏浚泥土，全部按照合同要求，由自航耙吸式挖泥船自挖、自吹至东疆港区和南疆港区用于吹填造陆。
上述工程自2005年12月中旬开工至今，天津港航道疏浚工程、天津港25万吨级航道疏浚工程分别于2006年12月中旬和2007年12月下旬竣工，天津港航道拓宽二期、天津港航道拓宽三期工程仍在建设中。
天津港土质为淤泥、淤泥质粘土和淤泥质粉土、粉质粘土及贝壳等。
经过自航耙吸船自挖自吹的方法施工后，土体原状结构被打破，纳泥区内形成含水量极高、固结缓慢的粥状流体性淤泥质地基。
该吹填项目全部采用的是管架支撑吹填管线进行吹填施工，管线须要分阶段进行延伸接卡。
纳泥区围埝是由混凝土半圆体预制件组成，区内由于吹填后淤泥厚度5.0m以上，承载力弱，人员活动不便，又不具备机械作业和管线、材料存放条件，备用钢管无法到达接卡位置（见图片11.1-1、11.1-2）。
图片11.1-1
图片11.1-2
11.2施工情况
通过开展技改技革、科技创新活动，采用本“工法”进行管线延伸架设施工，很好地解决了作业场地、钢管存放、钢管现场运送、接卡等难题，管线延伸接卡的进度加快，缩短了停工时间，减少了浪费，降低了成本，效果明显。
第一步：
自半圆体围埝处向纳泥区内搭建第一段下层吹填管架，完成后，用驳船运送钢管到半圆体围埝处上架，人工将钢管推滚运至管架前端等距摆放。
第二步：
自围埝处开始，将钢管调整方向，沿管架方向顺序进行接卡。
第三步：
在管线进行吹填施工的过程当中，进行第一段上层管架的绑扎。
第四步：
上层管架绑扎结束后，由驳船将备用钢管、管架搭建材料运送至上层管架存放。
第五步：
第一段吹填达到标高要求后，停止吹填，进行第二段下层吹填管架搭建。
第六步：
将上层管架上的备用钢管推滚送至第二段下层吹填管架前端等距摆放。
第七步：
进行管线延伸接卡。
11.3施工结果评价
以天津港南疆纳泥区为例，自2007年8月至2009年10月，共架设吹填管线近万米，每次管线延伸接卡长度为60m～120m不等，以100m为基数进行经济比较，则万米管线接卡产生效益如下：
双层管架的搭建费用较平行双管架搭建费用降低了2/3，节省费用约146万元；管线延伸架设工期缩短2天，节省人工费30万元、节省辅助船舶机械等费用200万元、挖泥船多创产值3360万元。
综上所述，表明采用“吹填淤泥质土时双层管架搭建施工工法”后，保证了管线的架设进度，缩短了吹填停工时间，减少了浪费，降低了成本，人员安全系数增加，由于是分段施工，人员劳动强度相应降低；同时，对于吹填物为弱承载的淤泥质土和粉质土的纳泥区内管线架设，具有很好的推广价值。
因此，经济效益和社会效益明显。
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