沉管施工技术与质量控制

沉管施工技术与质量控制内容摘要：

沉管灌注桩常见缺陷的预防措施 ，桩间距不小于 （ d为桩径）为宜。 ，采用适宜的原材料和配合比。 ，活瓣的张开 ，桩尖的强度。 ，减轻对邻桩的影响。 ，将拔管速度控制在 ～。 程中设专人用测锤检查管内混凝土面的下降。 保持管内混凝土高度大于 2m。 (5)综上所述，虽然沉管灌注桩的桩身缺陷成因复杂，但是利用反射波法很容易将其识别只要采用科学的预防措施，沉管灌注桩的施工质量还是有保证的 [９ ]。 5． 沉管施工质量控制重点分析 沉管施工相比顶管等其他工艺施工难度小，且节省费用是南方水道密集区域过河管道工程中较优的工艺选择。 但由于完工后管道 隐蔽水下造成维修困难 ，因此对工程质量控制要求更高；通过对以上质量控制要点的严格把控。 施工前要认真熟悉设计图纸及施工、验收规范。 核查地质、施工工艺方面资料，保证桩施工质量任意环境不出现差错，力争将隐患消除在成桩之前。 施工过程中主要进行如下控制： （ 1）机械设备调试完，施工前必须试打两孔，以校对勘察报告所提供的地质资料。 控制桩是达到设计文件要的桩深。 同时，检验打桩设备性能，确定各项工艺参数及保证工程质量的技术措施。 （ 2）桩尖固定桩位中心，然后由两个方向对桩管垂直度进行调验， 其垂直度允许偏差不超过 1%，控制桩位不偏移后沉管。 （ 3）依据地勘资料，桩管进入土层中首先是杂填土，杂填土较厚，此段易断桩身出现不良缺陷；混凝土易出现早期失水、混凝土离析，造成桩身表面出现蜂窝麻面，各种碎块由垂直振动引起下沉，易挤入未初凝混凝土内，造成桩身夹泥或混进入碎块，导致桩身局部变形。 另外受旧基础和杂填土及其它地下障碍物影响，易造成桩位偏移，控制时发现及时拔起管，消除影响，重新落点定位。 若不能消除影响，经建设单位、监理单位、设计单位共同研究指定方案，重新确定桩位，方可施工。 （ 4）沉管初期，受场地内各 种地质条件及土质结构松散、密实不均的影响，发生桩位偏移超差（垂直轴线不大于 70 mm，平行轴线不大于 150mm） 时，必须进行修正或拔起处理重打。 （ 5）本场地地下水较浅，沉管进入地下 3～ 4m，即有地下水，很容易在沉管尖进水，形成水浆外喷，造成桩断条、夹泥土现象。 为此，桩管达到地下水位之前，灌入 1m3左右混凝土封压管内水压，使沉管正常工作。 （ 6）桩长必须达到设计要求，用施工质量控制点进行复核。 控制桩长很关键，达不到设计要求桩长，应立即会同有关各方解决。 拔管速度一般控制在 ～ 1m/min，易缩径的部位拔管 速度为 ～ m/min，边拔边振。 每次拔管高度 ，停拔 5～ 10s，具体情况必须采取短停拔、长留振的措施。 （ 7）控制操作人员必须密切的注意每段混凝土的下落情况，如发现拒落、速落等异常情况及时采取措施，施工过程发现混凝土表面明显下沉、上浮、桩顶冒水都应采取补救措施。 （ 8）混凝土制作要严格按照配合比准确投料，偏差控制在允许范围内，原材料应依次辊入碎石、砂子、水泥，控制好水灰比和坍落度，搅拌时间不少于 90s。 （ 9）施工过程中认真填写施工记录，作到资料齐全、真实 [１０ ]。 制 （ 1）工程采用 GPS全球定位仪进行测量定位，首先确定管道基槽中线和边线；挖掘船作业过程中位置会随水流移动，因此要在两岸管道轨道轴线处设置水尺标记供操作员目测定位，岸上指挥员也要注意轴线不能偏移。 在航道中部水位较深得的地方采用浮标作标志，在两岸水位较浅的地方采用插金属管做标志。 （ 2）在河涌的两岸设置水尺进行深度控制，方便施工时船舶观看，及时控制开挖深度。 测量人员开挖过程中随时用探杆测量，做好记录，指挥操作员调整开挖位置。 如有需要，由潜水员下水检查详细开挖情况。 （ 3）吊管、沉管过程中，在管道上每 30m安 装一条观测标尺，在两端弯头的弯起段每间隔 300mm标注高程点，在岸上架设测量仪器（经纬仪），控制沉降位置。 （ 1）施工前对图纸及甲方提供的施工控制点、水准点进行交接复核。 （ 2）水下开挖沟槽容易塌方及回淤，考虑到施工时减少回淤量，采用分层开挖，减小淤泥的回淤，每层开挖深度在 ～ 1m。 即两岸边淤层分三层开挖，河中间分两层开挖，边坡按 1:2计算开挖面宽度。 （ 3）抛石及沉管前，必须对基槽进行全面复测。 （ 4）基础用串筒进行抛填角石，角石基础高为 1000mm，抛填平整后标准抗压强度按照要求达到 fk≥ 150MPa。 在角石基础上制作厚300mm的碎石垫层，由潜水员下水进行平整、检查，以保证管道安装标高符合设计要求。 最后再由潜水员在水下用高压水枪进行全面的基槽整平，以使基槽底面高程能完全符合要求，确保管道顺利下沉。 （ 5）在管道基槽的施挖过程中，会对河堤产生一定的影响。 为确保堤岸安全，在过河管道的起点，终点分别施打拉森Ⅲ型长 6m的钢板桩，宽为 7m以维护堤岸横向不坍塌；以上钢板桩相接成八字型（向河中）打拉森Ⅲ型钢板桩到距离堤岸脚约 1～ 2m处，以维护堤岸纵向不坍塌。 在过 河管道基槽施挖过程中，加支撑对钢板桩作加强处理。 （ 6）由于管道轴线距高速公路桥墩仅有 7m，在桥墩旁打钢板桩进行保护。 （ 1）由于沉管施工完毕后，管道埋设在河床下，维修极其不便；因此对管道的焊接质量、防腐质量等要求较高，需严格控制。 由于管道较长，本工程将 6m长钢管运输至岸边进行拼装，拼装前明确设计及施工交底，每个接口都需打磨除锈后才能焊接。 使用符合设计要求的焊接材料进行焊接，各工序要进行严格的质量控制，水下焊缝质量保证等级和防腐等级均提高一级，焊接完成后按要求进行严格的外观及内部探伤检查。 （ 2）因为管道还要进行吊装、拖移等操作，焊缝的延展性要好，为此最好选用碱性焊条进行现场焊缝的焊接；沉管过程中，如沟槽有塌方，弯头处将会承受较大弯矩，因此弯头处要进行加固处理。 （ 3）管道按图纸尺寸焊接成型后先在岸上进行水压试验，试验压力为 ，检查管道的强度及严密性；然后在 稳压 24h以消除焊缝应力，最后对焊缝进行内外防腐处理。 、沉管的质量控制 （ 1）按照施工计划安排，提前向部门申请并办理相关手续；做好管道拖吊下水的准备工作，检查管内积水是否排洁，管口是否 密封，吊船舶位水深等。 （ 2）吊管、沉管采用船吊和岸上吊机配合施工。 吊管下水时，管道底安放滑掌，在统一指挥下，各吊点吊起管道并摆渡，让管道在滑掌上滑行向涌内，由涌内的吊船接应。 随着管道的移动吊船慢慢的向对岸移动。 在对岸的吊机接应吊船，吊住管道，使在此岸上的管道全部移到水面。 将管道移到基槽上方，打开管道二端的排气阀，进水阀，即可灌水沉放。 （ 3）吊管下水时，各吊络与管道接触部分均用胶管套好，使钢丝绳与管道隔开，避免破坏管道外防腐。 各吊船应掌握本船的吃水深度，避免受力不均匀而使管道出现过大的变形。 （ 4）控制各 吊点的起吊或下降速度，将升或降每一动作控制在～ ，避免管道变形。 密切注意水流情况，调整吊船前后锚缆的松紧度，使管道不至于因水流的变化而发生位移。 （ 5）沉管完成后，拍潜水员下水检查管底与沟底的接触均匀程度和紧密性，并由航道局验收管顶高程和位置。 （ 6）管道铺设完毕后，解开吊环钢索，用串筒导向抛石，抛筑厚 1500mm的碎石层，紧跟抛筑厚 1200mm的块石层。 碎石层、块石层增加管道的上覆重量，起到保护管道和稳定管道位置的作用。 部分回填点回填后，解除吊船的吊络，拆除测量标杆，将尾端的排气口封堵。 （ 1）管道制作过程中，必须进行闭水试验，按不超过 1000m的设计要求，管道拼装完整体进行试压；管道沉放安装完毕后进行水压试验，按照设计和规范要求，用 ，稳定 10min后，压力下降小于。 （ 2）水压试验前应对压力表进行检验，应在有效检定期内。 （ 3）管道入水时，要认真进行排气，排气点应尽量选择在管道的高位 [11]。 6． 沉管施工安全控制 ６ .１ 、 控制 沉管 隧道稳定措施 根据不同的地层、河床断面、隧道埋深等条件 ,控制稳定措施可从隧道的基础 处理、回填、覆盖、管段接头等设计方面和基槽挖掘、清泥等施工方面及其它有关方面采取措施。 ６ .１ .１ 设计方面 (1)基础处理 在地基基础方面影响沉管隧道稳定的主要因素是地震、软弱土层等 , 基础处理主要是对隧道基础下卧层土层的处理和基础处理材料的选择。 地震期间由松散的砂质土构成的地层可能发生液化 , 完全液化的砂质土如同单位重量约 20kN/m3的液体 ,沉管隧道的视密度一般在10kN/m3 左右 ,因此在液化的砂质土中 ,沉管隧道就会收到上浮力 ,地震时隧道还会产生震陷 ； 在软弱土层中会产生不均匀沉降等 ,这些问题都会严 重影响隧道的稳定。 一般适用的处理措施有土层置换、桩基、砂土夯实等方法。 土层置换主要是采用粗砂置换软弱土层 , 如丹麦的Limfjord 沉管隧道基础处理即采用粗砂置换 ； 对于液化土层的处理方法可在基础灌注材料方面考虑 ,如台湾高雄过港沉管隧道 ,在其下部有一薄而软的冲积砂质淤泥层 (厚约 ～ ),其采取的措施为灌注材料用次棱角形岩类河砂 ,比重 ,添加少量的水泥熟料的比重为 ,形成混合物 ,使砂颗粒间具有一定的化学结合力 ,以防止液化和变形。 采用桩基进行地基处理有三种处理方式 ,之一称之为水下混凝土传力法 ,桩基打好后 ,先浇筑水下混凝土将桩顶裹住 ,而后在其上铺一层碎石垫层 ,使沉管经砂石垫层和水下混凝土均匀传到桩基上 ,美国亚拉巴马州的班克赫德隧道 (Bank Head Tunnel,Mobile,1940)曾采用此法。 之二称之为灌囊传力法 ,在管段底部与桩顶之间 ,用化学纤维囊袋注水泥砂浆加以垫实 ,使所有桩基能同时受力 , 瑞典延斯泰德隧道 ( Tingstand Tunnel,1968年 )曾。