混凝土沉管排水施工綜合技術方案一、工程概況與技術標準本工程為城市排水系統(tǒng)改造項目中的關鍵節(jié)點，采用混凝土沉管工藝穿越河道，全長680米，其中水下段長290米，陸域段長390米。設計管道內徑2400mm，采用C40P8抗?jié)B混凝土預制管段，單節(jié)管段長度30米，共10節(jié)。管道設計坡度0.3%，管頂最小覆土厚度2.8米，抗浮安全系數不小于1.25。工程執(zhí)行現行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》及《沉管法隧道施工與質量驗收規(guī)范》，所有混凝土強度等級需達到設計值的115%以上，管道接口防水等級為二級，設計使用年限50年。二、工程地質與水文條件（一）地質剖面特征根據勘察資料，工程區(qū)域土層分布自上而下依次為：素填土：厚0.8-1.5m，松散狀態(tài)，含建筑垃圾及植物根系，γ=18.5kN/m3淤泥質黏土：厚3.2-5.1m，流塑狀態(tài)，天然含水量45-58%，承載力特征值70kPa，滲透系數1.2×10??cm/s粉質黏土：厚4.0-6.8m，軟塑-可塑狀態(tài)，含少量貝殼碎屑，承載力特征值130kPa中砂：厚2.5-4.2m，中密狀態(tài)，顆粒級配良好，承載力特征值180kPa中風化砂巖：單軸抗壓強度28MPa，巖層頂面埋深12.5-15.8m（二）水文參數平均水深：4.2m（枯水期）-7.5m（洪水期）最大流速：1.5m/s（汛期）水位變幅：3.0m水溫：8-30℃透明度：0.6-1.2m土壤電阻率：18-26Ω·m三、施工總體部署（一）施工分區(qū)陸上預制區(qū)：位于河道右岸，占地150m×60m，設置混凝土攪拌站（HZS90型）、鋼筋加工區(qū)、模板堆放區(qū)、管段預制臺座（6個）及養(yǎng)護池。臺座采用C30混凝土條形基礎，設置2%排水坡度，配備4套定型鋼模板。水上作業(yè)區(qū)：劃分沉管施工區(qū)（長350m×寬60m）、船舶停泊區(qū)及警戒區(qū)，采用GPS定位浮標劃定施工水域，設置3座臨時碼頭供材料運輸。岸坡防護區(qū)：兩岸各延伸60m范圍進行防滲處理，采用復合土工膜（兩布一膜，規(guī)格400g/m2）加漿砌石護面（厚300mm），坡腳設置C25混凝土壓腳（寬1.5m×高1.2m）。（二）施工流程施工準備（測量控制網建立、臨時設施搭設、材料進場檢驗）管段預制（鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護、防水處理）基槽開挖（水上測量放線、挖泥船作業(yè)、邊坡支護、槽底平整）管段浮運（拖輪編組、航道清理、浮運穩(wěn)定性控制）沉放對接（定位系統(tǒng)調試、壓艙水控制、水力壓接、接口處理）水壓試驗（分段充水、壓力監(jiān)測、滲漏檢測）回填防護（分層回填、夯實檢測、岸坡恢復）竣工驗收（外觀檢查、功能測試、資料歸檔）（三）資源配置船舶設備：200t起重船1艘（配備DP-1動力定位系統(tǒng)）、1200m3/h絞吸式挖泥船1艘、1000馬力拖輪2艘、潛水作業(yè)船1艘（配備60m飽和潛水系統(tǒng)）、交通指揮艇2艘、泥漿運輸駁船4艘。主要機械：混凝土輸送泵2臺（HBT80型）、液壓振動錘3臺（PHC-60型）、全站儀2臺（精度1mm+1ppm）、水準儀3臺、自動焊接設備4套、潛水泵8臺（Q=150m3/h）。人力資源：項目經理1人、技術負責人1人、專職安全員3人、施工員6人、質檢員4人、潛水員8人、特種作業(yè)人員22人，總施工人數高峰期達85人。四、關鍵施工技術（一）管段預制施工模板工程采用15mm厚芬蘭進口維薩板作為面板，50×100mm方木作為次楞（間距300mm），雙拼Φ48×3.5mm鋼管作主楞（間距600mm）。模板安裝前涂刷長效脫模劑，接縫處粘貼5mm厚EPDM橡膠條。采用全站儀進行模板定位，允許偏差：軸線±3mm，高程±2mm，截面尺寸±5mm，相鄰板高差≤2mm。鋼筋工程鋼筋保護層厚度50mm，采用定制塑料墊塊（強度≥50MPa），間距≤800mm?？v向鋼筋采用直螺紋連接（I級接頭），接頭面積百分率≤50%。環(huán)向鋼筋與縱向鋼筋交點全部采用綁扎連接，綁扎點間距≤200mm。鋼筋骨架安裝后設置臨時支撐，防止浮模變形，其允許偏差：主筋間距±10mm，箍筋間距±20mm，骨架尺寸±15mm。混凝土工程采用商品混凝土，配合比為水泥:砂:石:水:外加劑=1:1.85:2.68:0.42:0.012（摻加粉煤灰25%、礦粉15%）。混凝土入模溫度控制在5-30℃，采用分層澆筑（每層厚度≤500mm），插入式振搗棒（Φ50mm）振搗，振搗時間15-30s。在管段兩端3m范圍內加密振搗點，確保端部混凝土密實。澆筑完成后立即覆蓋保濕，12h內開始灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d，期間混凝土表面溫度與環(huán)境溫差≤25℃。防水處理管段外表面涂刷聚脲防水層（干膜厚度≥2mm），分兩次施工，第一道實干后再涂第二道。管段兩端鋼端殼采用3mm厚不銹鋼板制作，安裝時與混凝土接觸面涂刷環(huán)氧底漆，周邊焊接密封。端面上安裝GINA止水帶（截面尺寸150×80mm），采用氯丁橡膠材質，邵氏硬度65±5度，伸長率≥400%。（二）基槽開挖與處理測量放線在兩岸設置4個永久控制點，建立獨立坐標系統(tǒng)。采用RTK-GPS進行水上定位，每50m設置一道橫斷面控制樁。開挖前布設導標，采用紅白光雙閃燈，夜間可視距離≥1000m。開挖工藝采用絞吸式挖泥船開挖，配備PLC自動控制系統(tǒng)，開挖精度±150mm。開挖斷面為梯形，底寬6.5m，邊坡1:2.5。當挖至設計標高以上300mm時，改用抓斗挖泥船清底，確保不擾動原狀土。對淤泥質黏土層段，采用高壓旋噴樁（Φ600mm，間距1.2m）進行邊坡加固，樁長8m，水泥用量20%。槽底處理清底完成后鋪設200mm厚級配碎石墊層，采用平板振動器振搗密實，其壓實度≥93%。在墊層上鋪設100mm厚中粗砂找平層，采用潛水員水下整平，平整度允許偏差±50mm。墊層施工完成后立即進行高程復測，每10m測一個斷面，每個斷面測3點。（三）管段浮運與沉放浮運準備管段預制完成后進行水密性試驗（充水至1/2高度，觀察24h無滲漏）。在管段兩側安裝剛性浮筒（Φ1200mm，長6m），每側4個，對稱布置。浮筒與管段采用鋼支架連接，連接螺栓強度等級8.8級。浮運前檢查航道，清除水下障礙物（采用多波束測深儀掃測，清除深度≥1.5m）。浮運控制采用2艘拖輪（前拉后推）進行浮運，拖輪與管段之間設置彈性緩沖裝置。浮運速度控制在1.5-2.0km/h，干舷高度保持0.8-1.0m。配備GPS定位系統(tǒng)，實時監(jiān)測管段位置，偏差超過±500mm時及時調整。通過調節(jié)壓艙水控制管段縱坡≤0.5%，橫向傾斜≤1°。沉放施工沉放前在基槽兩側設置導向架（采用20#槽鋼制作），導向架間距5m。管段定位采用四臺卷揚機（岸側兩臺、水上兩臺）同步牽引，定位精度控制在軸線偏差≤50mm，高程偏差≤30mm。沉放時向管段內充水，充水速度≤50m3/h，同時監(jiān)測管段沉降速度（控制在0.1-0.3m/min）。當管段距槽底500mm時暫停沉放，進行精確對位，確認無誤后繼續(xù)下沉至設計位置。（四）管段對接與處理水力壓接管段沉放到位后，啟動拉合千斤頂（4臺，總拉力2000kN），將待接管段緩慢拉向已沉管段，使GINA止水帶壓縮量達到設計值（35±5mm）。然后打開排水閥，排出管段端封墻之間的水，利用水壓力使止水帶進一步壓縮（總壓縮量50mm），形成初始密封。壓接完成后測量接口間隙，圓周間隙差≤30mm。接口處理壓接完成后，在管段內側安裝Ω形橡膠止水帶（截面尺寸100×80mm），采用不銹鋼壓條固定（螺栓間距150mm）。止水帶安裝完成后灌注無收縮混凝土（C45微膨脹混凝土），采用注漿管從底部向上灌注，注漿壓力0.2-0.3MPa?；炷琉B(yǎng)護7d后進行接口滲漏檢測，允許滲漏量≤0.05L/(m·d)。內部處理管段對接完成后拆除端封墻，清理管內雜物。對管段內壁進行檢查，局部不平整處采用聚合物砂漿修補（厚度≤20mm）。在管段底部安裝不銹鋼軌道（供檢修小車使用），軌道與管底采用膨脹螺栓固定，軌道平整度偏差≤2mm/2m。五、質量控制措施（一）原材料控制水泥：采用P.O42.5R水泥，進場檢驗強度、安定性、凝結時間，合格后方可使用鋼筋：力學性能和重量偏差檢驗，同一廠家、同一規(guī)格每60t為一批防水材料：聚脲、止水帶等進場需提供出廠合格證，并抽樣送檢（每5000m2為一批）混凝土：每次澆筑前進行開盤鑒定，連續(xù)澆筑超過1000m3時每200m3留置一組試塊（二）施工過程控制管段預制：模板拆除時混凝土強度≥設計強度的75%，抗?jié)B試塊養(yǎng)護28d后檢測基槽開挖：每50m檢測一個斷面，槽底高程允許偏差0~-200mm，寬度≥設計值沉放對接：軸線偏差≤50mm，高程偏差≤30mm，接口壓縮量符合設計要求回填施工：分層回填厚度≤300mm，采用水沖密實法，壓實度≥90%（水下部分）（三）試驗檢測混凝土試塊：每節(jié)管段留置3組抗壓試塊、2組抗?jié)B試塊，同條件養(yǎng)護試塊不少于1組水壓試驗：分段進行，試驗壓力1.0MPa，穩(wěn)壓30min，壓降≤0.05MPa，無滲漏超聲波檢測：所有焊接接頭100%探傷，Ⅰ級焊縫比例≥95%沉降觀測：管段沉放后1d、3d、7d、14d各觀測一次，累計沉降量≤20mm六、安全保證措施（一）水上作業(yè)安全施工船舶必須持有有效的船舶檢驗證書和登記證書，船員持證上崗水上作業(yè)人員穿戴救生衣，作業(yè)平臺設置防護欄桿（高度≥1.2m）和安全網夜間施工配備充足照明（照度≥50lux），設置警示燈（紅閃，間隔50m）惡劣天氣（風力≥6級、能見度<500m）停止水上作業(yè)，船舶錨泊到位（二）潛水作業(yè)安全潛水員必須持有特種作業(yè)證書，作業(yè)前進行體檢，嚴禁帶病潛水潛水設備（頭盔、潛水服、空壓機等）班前檢查，確保性能完好潛水作業(yè)配備應急潛水員和救援設備，潛水深度超過30m時采用飽和潛水水下焊接作業(yè)時，氧氣瓶與乙炔瓶間距≥5m，與明火間距≥10m（三）用電安全施工現場臨時用電采用TN-S系統(tǒng)，設置三級配電、兩級保護水上用電設備采用防水型配電箱，電纜采用YJV22-1kV鎧裝電纜配電箱安裝漏電保護器（動作電流≤30mA，動作時間≤0.1s）定期檢測接地電阻（≤4Ω）和絕緣電阻（≥0.5MΩ）（四）應急預案成立應急小組，配備應急車輛2輛、急救箱3個、應急發(fā)電機1臺（200kW）制定防臺風、防汛、防溺水、防觸電等專項應急預案，每季度演練一次現場儲備沙袋2000袋、救生圈50個、應急照明設備20套與附近醫(yī)院建立聯動機制，急救響應時間≤30min七、施工進度計劃本工程總工期180日歷天，關鍵線路如下：施工準備：15d（含測量控制網建立、臨時設施搭設）管段預制：60d（6個臺座平行作業(yè)，每5d完成1節(jié)）基槽開挖：30d（挖泥船作業(yè)，日開挖量≥1500m3）管段浮運與沉放：25d（含管段對接，每天沉放1節(jié)）水壓試驗與回填：30d（分段試驗，同步回填）竣工驗收：10d（含資料整理、功能測試）八、環(huán)境保護措施（一）水污染控制施工船舶設置油水分離器（處理能力≥0.1m3/h），嚴禁含油污水直接排放基槽開挖產生的泥漿經沉淀池處理（三級沉淀，總容積500m3）后排放混凝土養(yǎng)護用水采用循環(huán)系統(tǒng)，廢水回用率≥80%施工現場設置垃圾桶（分類回收），生活垃圾日產日清（二）噪聲與揚塵控制選用低噪聲設備，對破碎機、空壓機等設備設置隔音罩（降噪量≥20dB）施工場界噪聲控制：晝間≤70dB，夜間≤55dB，超標時采取限制作業(yè)時間料場堆放的砂、石等材料采用防塵網覆蓋（網目數≥200目）運輸車輛必須加蓋篷布，出場前沖洗輪胎（沖洗平臺長15m，寬4m）（三）生態(tài)保護施工期避開魚類產卵期（4-6月），必要時設置魚道（寬2m，坡度1:10）岸坡防護采用生態(tài)混凝土（孔隙率≥25%），種植本地水生植物（蘆葦、菖蒲等）施工結束后清理河道內遺留物，恢復河道原貌，水生生物棲息地修復面積≥1000m2九、驗收標準與流程（一）驗收標準混凝土強度：達到設計強度的100%以上，抗?jié)B等級≥P8管段軸線：偏差≤100mm（全長），相鄰管段錯口≤30mm接口防水：無滲漏，水壓試驗壓降≤0.05MPa回填壓實度：管頂以上500mm范圍內≥90%，500mm以上≥93%（二）驗收流程施工單位自檢：完成全部施工內容后，進