取水头部水下工程施工方案.docx
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取水头部水下工程施工方案
某工程异地扩建工程
水下工程专项施工方案
编制人：
审核人：
某工程项目经理部
2013年11月
目录
1、编制依据
（1）水源工程设计施工图、岩土工程勘察报告等；
（2）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
（3）《化工设备管道防腐工程施工验收规范》（HGJ229-91）；
（3）其他现行有关标准、规范、规程及规定；
（4）国家及安徽省、市与本工程有关的文件。
2、工程概况
（1）该取水工程位于**市大观区海口镇南梗村江边。
取水口选址于皖河口上游0.8km处的长江左岸。
（2）地基岩土层分布及特征
①淤泥（Q4al）：
灰褐色，流塑状，很湿。
光泽反应稍光滑，干强度及韧性中等，摇振反应微弱。
含有少量腐殖质。
厚度在2.3～3.2米左右，层面高程（水面以下河床部位高程）-7.19～-1.49米。
承载力特征值50kpa，摩阻力标准值15kpa。
②粉细砂（Q4al）：
灰褐色，饱和，松散，稍密。
主要成分为石英、长石局，含白色云母碎片及贝壳碎屑。
本次勘察最大揭露厚度19.4米，层顶高程-9.89～-4.69米。
标贯击数
=10.4击，承载力特征值150kpa，摩阻力标准值25kpa。
（3）本主要施工内容为：
钢管桩水下施打、钢制横梁安装、取水钢管架空、水下开槽沉管施工、水下管槽土石方回填、取水管头部喇叭口安装固定等。
（4）本工程采用1985国家高程基准高程系统，设计洪水位17.52m，施工水域的常年水位为8.11m，常年枯水位4.15m,保证率97%枯水位2.01m。
（5）D1620钢管沉管段620m（单向315m）,架空段379.2m（单向189.6m）、取水头部为钢制喇叭口异形管。
采用钢制桩架固定，四周采用抛石护砌，块石强度等级为MU35，护砌面积为40×40m²，抛石厚度≥0.6m。
（6）原水管为两根D1620的钢管，壁厚16mm，间距4.8m；取水头部形式为喇叭管取水头部。
喇叭口设置栅格拦截粗大漂浮物，采用顺流式安装，间距为10m。
（7）D820钢管桩26根，钢管桩桩端采用十字形钢桩尖。
桩端进入第二层细砂层的深度不小于14米，且进入土层的总深度不小于17米。
（8）主要工程数量表及材料表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
引水管钢管
D1620
m
989.2
2
引水管接头哈夫卡
Q235B
套
24.00
3
哈夫卡橡胶条
中空，外径70mm，可压缩量约40mm
m
301.44
哈夫卡用
4
90度弯头
Q235A，DN1620*16
个
2.00
5
异径管
Q235A，D1620*D1820，l=800
个
2.00
取水头部喇叭口
6
法兰盘
Q235B，DN1800，无螺栓孔
片
2.00
7
槽钢
Q235B，[40b
m
309.87
横梁使用
8
钢管
Q235B，DN870，壁厚16mm，外径￠902mm
m
12.50
桩帽
9
钢板
Q235B，厚16mm
㎡
43.61
桩帽
10
钢板
Q235B，厚16mm
㎡
53.11
哈夫卡翼板及加劲肋
11
钢板
Q235B，厚12mm
㎡
82.83
管支座钢架补充
12
钢板
Q235B，厚12mm
㎡
106.00
管支座
13
对拉螺栓
4.8级，M30，长度800mm，全丝
根
52.00
钢架固定
14
对拉螺栓
4.8级，M30，长度1100mm，全丝
根
52.00
桩帽固定
15
螺栓
普通螺栓，4.8级，M22，长度150mm，全丝
根
384.00
哈夫卡
16
螺栓
普通螺栓，4.8级，M20，长度100mm，全丝
根
528.00
管支座用
17
螺栓
普通螺栓，4.8级，M24，长度160mm，全丝
根
176.00
管箍用
18
圆钢
￠25
m
325.60
19
片石
m³
2900.00
20
卵石混合料
m³
3340
21
碎石垫层
m³
787
22
钢管桩
DN800
m
495.18
26根
23
土方开挖
m³
10395
1：
1放坡
3、工程特点
本工程的特点有水下钢管桩施工水位较深、相对岸边距离较远；水下开槽沉管土方量大、距离长；水下架空管道安装难度大、需要水下开孔及螺栓连接等；水下管道连接采用自制的哈夫卡连接。
4、主要施工方案
4.1施工部署
根据本工程工期的要求及施工现场环境等诸多因素的限制，为确保工程进度，便于施工管理，进行如下部署：
（1）项目部组织和部署施工任务，统一思想，统一指挥，统一调度，协调解决施工中各项问题。
（2）租赁机动艇，作为水上牵引、交通之用。
（3）准备好潜水装具、交直流电焊机，搭设好临时工棚，联系好潜水员。
（4）做好测量仪器的检验和校正工作，为工程质量提供技术保障，现场控制点、控制网提前布设完毕，确定测量方案。
（5）进场后，各种船舶尽早到位，保证施工的连续性。
（6）材料进场后，尽快按照规格要求进行钢管焊接，按照哈夫卡箍的规格尺寸制作哈夫成品。
4.2施工技术准备工作
4.2.1施工主要管理人员
本工程在项目经理统一组织领导下，由一名项目副经理负责全场的施工组织安排和协调，其主要管理人员名单如下：
序号
姓名
性别
职务
1
**
男
项目经理
2
**
男
常务副经理
3
**
男
项目副经理
4
**
男
总工程师
6
**
男
物设部长
7
**
男
工经部长
8
**
男
财务部长
9
**
男
工程部长
4.2.2机械设备计划、人员配置计划
主要机械设备计划表
序号
机械设备名称
规格型号
数量
1
汽车吊
25t
1台
2
起重船（打桩船）
100t
1艘
3
起重船
60t
1艘
4
起重船
30T
1艘
5
液压抓扬式挖泥船
1m3
1艘
6
开底泥驳
200m3
2艘
7
甲板驳船
400t
1艘
8
潜水工作船
1艘
9
潜水设备
4套
10
拖轮
300hp
1艘
11
交通艇
40hp
1艘
12
电动卷物机
5t
2台
13
电动卷扬机
1.5t
4台
14
空压机
10m3/min
1台
15
高压水泵
12kw
2台
16
泥浆泵
2台
17
电焊机
2台
18
水准仪
2台
19
全站仪
2台
20
对讲机
10台
人员配置计划
序号
工种
人数
备注
1
普工
2
2
潜水员
4
具备潜水员证书
3
机修工
2
4
水上起重工
2
5
船工
8
6
电焊工
4
合计
20
4.2.3施工基线的建立
在江边引水管轴线上设置两控制点，在引水管沉管段轴线两端设置两垂直的钢管用于控制水下开挖轴线。
在江边漫滩上距离取水头部约500m位置，相对引水管轴线对称设置两测量控制点，两点连线基本垂直引水管轴线，距离约200m，在两控制点设置两台全站仪，采用交汇测量的方法定位钢管桩。
4.2.4高程控制点的建立
利用甲方提供的高程控制点，转测到施工岸边，打固定桩，并对该桩的高程进行校核计算，达到技术规范以内，然后报请甲方认可，作为施工高程控制点使用。
另外，在江边打一水尺，水尺分划刻度至厘米，测出水尺顶标高，用于观测每日水位情况。
4.2.5技术交底及培训学习
由项目部技术主管向项目成员进行工程实施技术交底工作，让参与施工的骨干心中有底，目标明确，责任落实，使每步工序都周密部署，精心策划，精心施工。
在进点前，由项目部组织项目部成员，集中时间，熟读图纸，熟悉施工方案。
4.2.6项目部的准备工作
（1）对参与施工的机械设备进行检查、维修及保养，使之达到最佳的状态。
（2）现场施工场地按照要求平整硬化，合理布置，便道修筑完成。
（3）与业主协商办理好水上施工手续，在工作范围内设置好浮标等警示标志。
（4）组织水上专业施工队伍，由项目经理部统一领导，全面组织和部署施工任务，统一思想，统一指挥，统一调度，协调解决施工中各项问题。
4.2.7工地现场的准备工作
结合施工现场具体条件和工程施工的要求，施工现场总平面布置既要满足各工序的施工作业面，又要考虑它们之间的相互衔接，同时还得兼顾施工用地的效率，以及安全文明施工。
项目部于九月底完成便道修筑和场地的平整工作。
现场接电由取水泵房埋地一条50mm2电缆线接入。
施工场地布置如下图：
4.3主要施工内容
（1）水下D820钢管桩施打；
（2）水下钢管桩桩帽、横梁、管支座施工；
（3）架空管道及取水头部喇叭口施工；
（4）水下开槽埋管施工；
（5）沟槽土方回填及抛石护管施工
（6）水下取机头；
（7）取水头四周抛石等。
4.4主要施工方法
4.4.1施工工序：
4.4.2施工船舶进场
在办理好各项施工审批程序手续后，起重船、打桩船、甲板驳船、汽车吊同时进入施工现场，汽车吊在岸边协助钢管桩及取水管焊接人员对钢管桩、取水管进行焊接，起重船并将焊接好的钢管桩吊至甲板驳船上将钢管桩和取水管运送到指定位置。
驳船运输钢管
4.4.3钢管桩施打
（1）D820钢管桩在厂家定制14m一根，在现场拼接至设计长度，另制作送桩器一根，送桩器长15m。
送桩器上部和下部各焊接一片法兰，法兰尺寸与振动锤液压夹上的尺寸一致，经检测合格后运至施工现场。
（2）打桩船采用起重工程船进行改造，起重船扒杆竖至适当高度，在船艏部位安装简易笼口支架，起重船中钩吊振动锤，振动锤锤身与液压夹之间采用送桩器连接。
吊桩时采用两侧付钩吊桩顶的两侧，使桩吊起后桩顶朝上，将桩基本拧直，下部将桩拢进笼口，逐步松下付钩，起中钩，让液压夹可夹住桩顶的被夹板，解主钩吊扣，由两台全站仪采取交叉定位的方法，在测量人员的指挥下移船定位钢管桩的轴线，在桩位及垂直度均满足要求后下桩，稳桩，开振动锤沉桩，必要时拔起重新定位下桩，为便于标高测量控制在钢管桩及送桩器上应用红白油漆标画刻度（或用标尺直接捆绑在送桩器上，或直接捆绑棱镜头），振至标高后在测量人员的指挥下停锤。
复核桩位及标高，确实无误后松液压夹，移船再打下一根桩。
打桩施工过程中认真填写打桩记录。
打桩实景图
（3）定位测量
桩位控制采用两台全站仪交叉测量定位，具体方法如下：
首先在CAD上绘制每一根钢管桩与两控制点的测量定位图，标注出a、b的角度，然后在两测量控制点分别布置一台全站仪，每台全站仪后视另一控制点，将角度置零后旋转至对应的a、b角，最后固定视角，指挥打桩船将钢管桩移动至两视线切线上，进行定位，并在过程中监控装的位置变化。
桩标高测量采用水准仪测量，由于距离较远，无法看到塔尺读数，在钢管桩送桩器上用红白油漆画出刻度线，刻度线间隔5cm，刻度线起点为距离送桩器底端12m处，终点为14m处，并每隔10cm标注刻度值，在打桩时，先计算出钢管桩到位时，送桩器与水面的相对位置，并以此进行钢管桩施打，待接近到位时，采用水准仪精确控制钢管桩的高度，慢打到位。
（4）施工中对桩位，垂直度、桩底及桩顶标高等按如下要求控制：
桩位允许偏差小于100mm；桩身垂直度偏差小于1%；沉桩后的桩顶标高允许偏差小于±10mm。
4.4.4潜水员水下安装桩帽、横梁、管支座
由于钢管桩采用送桩器进行施打，沉桩后的桩顶标高偏差控制在±10mm，在该桩顶上将直接安装桩帽及横梁，不需要在进行二次切割。
在打桩船施打钢管桩时，岸边的电焊工将桩帽、横梁、管支座制作好，并将管支座按设计要求固定在横梁上。
起重船在取水管轴线上游顺流艏朝下进行定位，首先将在岸边制作的桩帽、横梁及管支座由运输船运至起重船扒杆下，起重吊钩上固定一棱镜，岸边的全站仪对起重吊钩进行测量，水下由潜水员进行探摸，双方配合，将先将桩帽套在钢管桩上，桩帽套好后，再吊装横梁及管制作，由潜水员在水下配合，将横梁固定在装帽上，并对管支座进行复测，确认管支座的位置及支座底标高在设计范围内，将桩帽用对拉螺栓与钢管桩固定，横梁用对拉螺栓与桩帽固定，潜水员解下钢丝绳，再进行下一个的桩帽及横梁的安装。
4.4.5取水管道的安装和连接
（1）起重工程船定位：
起重工程船进入施工现场后，与长江呈丁字形定位在取水管轴线，工程船艏部朝向岸边，船艏部、船艉部各抛八字锚于江中固定，地锚与卷扬机连接，通过卷扬机的收放来调整控制船体的方向。
（2）取水头部喇叭口在岸边与取水管进行焊接拼装成整体后，在取水头部及原水管顶部分别焊接两个吊耳（要注意其重心），以作起吊之用，由汽车吊运至起重船能够吊到的江滩上，再由起重船吊装至甲板驳船上，由甲板驳船运至指定施工位置，交由工程船起吊安装。
（3）放线方法：
分别在取水头部中心及原水管尾部中心插上一根标杆，陆上用全站仪控制平面位置，控制好中心、轴心。
（4）原水管及取水头水下安装：
由工程船用左右钩吊起原水管、取水头；工程船利用绞松锚的方式，并采用浮标或钢丝绳定大方向，将原水管绞到位；陆上用全站仪控制平面位置，控制好中心、轴心，同时派两名潜水员进行水下配合，原水管及取水头下沉到桩架的钢制横梁上的预置的管座上用两根￠25圆钢管
箍螺栓固定。
格删现场采用￠10钢筋焊接制作与法兰盘连接。
取水头部吊装实景图
（5）哈夫接头安装
本工程取水管道采用哈夫卡箍连接形式。
哈夫卡箍为半合对抱结构，分为上下两片，两片哈夫卡箍采用螺栓水下紧固安装方法。
哈夫卡箍与钢管桩之间通过橡胶圈压紧来保证紧密性，哈夫卡箍中间为异型，成凸起状，便于管道接头安装和轴线调整。
哈夫卡实物图
4.4.6挖泥船进行基槽开槽
（1）管槽开挖前，在施工基线上放出两条取水管道的中心线控制点，并设立明显的岸上标志。
水下管槽开挖时每隔十米左右抛设浮标显示中心线，以作为工作船开挖平面位置定位的依据，并在岸边设置水尺一把，作为开挖时的测量依据。
（2）为保证管槽开挖的准确性，施工中应采用全站仪跟踪工作船开挖定位，以保证工作船开挖断面及落点位置准确，从而避免漏挖，欠挖现象、降低复挖率。
（3）水下管槽开挖时应根据流速、流态、水位、管槽基层性质，以及施工场地周围建筑物分布情况，以及施工期间水文气象条件等因素，进行综合分析，确定有效快速的施工方法。
（4）施工过程采用液压抓扬式挖泥船及开底泥驳对沟槽进行开挖施工，液压抓扬式将挖出来的泥巴放到开底泥驳后，由开底泥驳将泥巴运到由海事部门指定的抛泥点进行弃泥。
沟槽挖好后，应测量槽底高程和沟槽横断面，测量间距应根据沟槽开挖方
法及地质情况等确定，水下开挖沟槽的允许偏差应符合有关规定，水下管槽开挖应严格控制槽底标高，开挖完成后，经管槽检测，发现超挖时应用碎石填补。
（5）基槽开挖允许偏差表
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
槽底高程
0，±30
用水准仪测量
2
槽底中宽度
不小于规定
挂中心线用尺量
3
沟槽边坡
不陡于1：
2
用坡度尺检验
4
回填边坡
不陡于1：
1
用坡度尺检验
挖泥船作业图
4.4.6沟槽的平整及垫层
（1）沟槽的平整
沟槽开挖后，应对沟槽底部进行水下平整，水下平整主要是采取高压水枪射流对沟槽凸凹不平的底部进行修整，从而保证达到沟槽的验收及管道安装的需要。
挖泥时，要勤测轴线、要勤测水深，防止偏位和超挖或欠挖。
以测绳控制开挖底标高，对偏位的要及时纠正，对欠挖的地方要及时进行补挖
（2）垫层
沟槽平整完成的同时，抛碎石找平层，垫层厚度30cm，使管道在江床受力更趋合理，找平垫层碎石粒径为20-40mm。
具体工艺流程如下：
沟槽找平须由潜水员水下操作逐一完成。
同时在每道距离管道接口1m的位置放置袋装碎石，通过潜水员指挥控制碎石袋的填充度调整管道的高度，保证前后两道钢管基本在一水平线上，便于哈夫连接安装。
潜水员作业图
4.4.7取水管沉放
D1620钢管取水管材采用Q235-A级钢材，长度14米一根，沉管段采用42m一根，现场焊接。
钢制零部件均采用Q235-B级钢材，螺栓采用4.8级普通螺栓，焊条采用E43型。
钢制零部件所有钢制构件、管道及金属设备焊接完成后需进行防腐处理，内涂料采用IPN8710系列高分子防腐涂料衬涂，外防腐采用环氧沥青衬涂，内外防腐（二油）一层底漆两层面漆，总厚度不小于0.14mm。
施工时严格遵守《化工设备管道防腐施工及验收规范》和《给排水管道工程施工及验收规范》，防腐由厂家直接制作。
（1）管道焊接
1）首先安排施焊人员二人同时进行，施焊位置应相应对称进行（即左右和上下对称）
2）最低点和最高点位置先焊一段，随即在中径左右位置也焊一段焊缝
3）将全环缝完全焊一层焊道。
随后对称性分层焊满。
4）全部采用二氧化碳方式进行焊丝直径φ1.2有药芯的焊丝。
5）外环缝（或者内环缝）焊接完后应在反位置进行清根（可用角磨机或者碳弧气刨方式进行。
如用后者方式，则刨后需磨掉氧化物）。
清根要求需达到见到焊道出白。
6）每完成一层焊道后应清理飞溅物及处理缺陷。
如出现的凹坑（此缺陷不处理会影响下一层焊的质量（会出现焊后焊缝有气孔）或出现焊缝与母材间熔合不进紧密性的现象。
焊缝的质量要求
项目
技术要求
外观
不得有熔化金属流到焊缝外未熔化的母材上，焊缝和热影响区表面不得有裂纹、气孔、弧坑和灰渣等缺陷；表面光顺、均匀，焊道与母材应平缓过渡
宽度
应焊出坡口边缘2~3mm
表面余高
应小于或等于1+0.2倍坡口缘宽度，且不应大于4mm
咬边
深度应小于或等于0.5mm，焊缝两侧咬边总长不得超过焊缝长度的10%，且连续长不应大于100mm
错边
应小于或等到于0.2t，且不应大于2mm
未焊满
不允许
（2）管道沉放
在沟槽开挖完成，并由潜水员在水下整平后，起重船在沟槽上游定位，将焊接结束、验收合格的取水管由甲板驳船运到起重船前，每根42m钢管设置3个吊耳，两端各中部各布设一个，起重船放下吊钩，用三根钢丝绳将取水管与吊钩连接，起重船慢慢收钩，将取水管吊起后，在取水管的两端中部各焊一根钢管（亦可直接把全站仪架设在管道轴线上观察钢丝绳是否在管道轴线上），钢管长度在取水管下沉到位后能够伸出水面，在钢管上部各架设一部棱镜，起重船吊钩慢慢下放，岸上的全站仪观察棱镜，水下潜水员配合，将取水管按要求沉放到位后，由全站仪通过钢丝绳对取水管进行复测，同时潜水员在水下对取水管进行探摸，确认到位后，潜水员在水下将起吊用的钢丝绳子解开，取水管与取水管之间由潜水员在水下用土工布将接口处包箍后，再用哈呋进行连接。
取水管吊运
4.4.8管周填卵石料、土方回填
取水管沉放到位后，液压抓扬式挖泥船进入现场，在取水沉管上游进行抛锚，由岸上的全站仪对挖泥船进行定位，使挖泥船刚好定位在取水管的上方，用民船将卵石料运到挖泥船边，由挖泥船上的抓斗将卵石料抓起后，放入沟槽，使管道之间密实后，再用开底泥驳运泥沙至取水管道上方进行抛填，由潜水员对水下回填情况进行摸测，调整回填的部位和方量，使沟槽恢复到原始河床标高。
4.4.9取水头部四周抛石
水下抛填护管块石、碎石的货源用水上运输船组织，现场配置定位船抛锚停泊在取水管轴线上定位，按照该泊船区域应抛石数量指挥石料船停靠定位船向水下抛填。
水下抛石采用旋转扒杆起重船进行施工，块石在采石场装船前装在网兜内，再用吊车装至400T驳船上运至施工现场，用吊车将块石吊沉至水底后抛掉；抛填碎石宜采用导管抛填，潜水员水下配合，避免出现抛填过高或过低现象。
按照设计要求，水下抛填应分步进行。
第一步：
打桩及横梁安装结束后，先抛填管底的碎石垫层及管底块石。
第二步：
待取水头部安装结束后，抛碎石于管周。
第三步：
抛填管周及管顶的护管块石。
每一步抛石结束后，均需由潜水员对抛石按照设计要求进行理坡，水上用测杆测量配合，特别是对敷管基槽及取水头基床进行水下理坡时，需逐根检查并清除横梁留有的块石或碎石，抛石的标高不得高出管底标高，对碎石坡面由潜水员按要求整理至设计要求的斜坡。
4.4.10水下取顶管机头
顶管结束后，由全站仪准确定位机头位置，先采用水下开挖挖出机头，机头底部1m的基底需清理完毕，便于水下切割及顶管段和沉管段的管道连接。
机头切割前取水泵房的阀门井闸阀需安装完毕，避免江水倒灌，保证施工安全。
切割机头前，首先由操作人员在管道中把两节机头连接的卡子切割完毕，由潜水员水下指挥起重船先吊出第一个机头，使江水灌入顶管的管段中，管道保持内外压力平衡，然后潜水员按照预先在机头和钢管连接处焊接的一圈钢筋箍切割完毕，吊出水面。
4.4.11竣工验收
沟槽埋管及架空管安装结束后，首先由潜水员沿取水管从江心侧往岸边进行探摸测量，在探摸测量过程中，要重点对管支座、抱箍、哈呋连接的螺栓进行探摸测量，确保每一根螺栓都按要求拧到位，同时对管道连接处进行测量，哈呋连接是否牢固，确保取水管在运行中，不会从管道连接处有沙进入取水管，在确认都按要求安装完毕后，通知业主对该工程进行整体验收。
5、施工进度计划及控制措施
5.1施工进度计划
计划2013年12月1开工，2014年4月20号完工。
总工期118天。
其中2014年1月26日到2月15日为过年放假期间。
施工准备5天；钢管桩焊接、施打20天；桩帽、横梁、管支座安装10天；架空管及取水头部喇叭口施工30天；水下开挖，平整及沉管施工38天；沟槽回填、抛石护管及取水头部抛石护坡10天；水下取机头5天。
任务名称
工期
开始时间
完成时间
施工准备
5天
2013年12月1日
2013年12月5日
钢管桩施打
20天
2013年12月6日
2013年12月25日
桩帽、横梁、管支座施工
10天
2
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