一种穿越海堤的排水管施工方法与流程

本发明涉及一种穿越海堤的排水管施工方法。
背景技术：
：穿越海堤的排水管埋深较深，基本上处于常水位3米以下，均需在水上水下施工，不论沟槽开挖、还是砼的浇筑，都难度很大。另外，排水管穿越现有海堤，如何保证施工期内的海堤安全是工程技术人员所面临的难题，还有，排水管(钢管)一次性加工长度达到80米左右，难以保证钢管在工厂制作的质量和运输安全。技术实现要素：本发明的目的是解决上述现有技术问题，提供一种穿越海堤的排水管施工方法，该方法包括下列步骤：(a)在海堤内侧修筑防渗墙和围堰，开挖沟槽；无桩基部分沟槽采用挖掘机通过后退法开挖，边坡比为1:1.5-2.5，优选1:2，桩基部分沟槽采用抓斗式挖泥船开挖，开挖深度-3.0～-4.5米，优选约-3.5米，坡度1:3-5，优选1:4。(b)在排水管前端部分打入钢管桩，在钢管桩上部设用于放置排水管的钢横梁；优选地，在排水管前端20-30米，优选25米左右采用钢管桩基础，钢管桩两桩一组，共打2-4排，优选3排，每排间距7-11米，优选约9米。优选地，钢管桩采用浮吊振动锤打设，为保证桩位和横梁的标高，钢管桩采用割桩法控制桩顶标高，即在沉桩时，钢管桩在水面上保留一定的长度，然后测量桩的平面位置、倾斜度和标高后，计算出应割的长度，由潜水员水下进行割桩。(c)将钢管焊接，防腐，用牺牲阳极保护，然后放置到钢管桩上部的钢横梁上，待钢管就位后，在桩基础以外的部分的管道浇筑砼包管或砼管座(c35水下砼包管)；(d)砼包管浇注之后，进行沟槽回填。沟槽回填优选采用塘渣，分层进行，分层压实。优选地，步骤(c)中，钢管采用以下方式安放：(1)钢管管端用法兰焊牢，并分别在两端封板上焊制(例如直径50mm左右的)进水阀门和排气阀门(下水前关闭)，钢管水上船运至施工现场后，用浮吊(例如150t浮吊)将钢管从运桩船上吊至水中，用卷扬机、浮吊将钢管牵引至沟槽上方并粗略定位，然后从钢管的一端注水，打开另一端阀门排气，使钢管缓慢下沉(随时调整好排水管轴线及管位)，直至钢管下沉到位；(2)钢管下沉到管道基础后，采用管座等对钢管临时进行固定，然后对钢管下沉就位后的高程及轴线进行验收，合格后浇筑砼管座。优选地，步骤(c)中，混凝土采用商品砼，按c35水下混凝土拌制包管砼，混凝土粗、细骨料采用级配良好的碎石、中粗砂，含砂率为0.4～0.5，水泥强度不应低于42.5，胶凝材料用量不宜小于350kg/m3，且水泥用量不应小于300kg/m3，坍落度控制在18±2cm。砼用罐车运输，泵车入模浇筑施工，插入式振捣器振捣。砼浇筑前必须先检查混凝土泵的输送管路确保不透水。优选地，步骤(c)中，防腐采用环氧型防腐涂料涂布。优选地，步骤(c)中，牺牲阳极安装位置应使被保护钢结构表面电位均匀分布，均匀布置，牺牲阳极安装位置在钢管两侧交错布置。排水口钢管牺牲阳极在钢管厂制作时进行焊接，每块牺牲阳极两个焊脚、四条焊缝，要求每条焊缝的长度>80mm,焊缝截面高度>5mm,焊缝基本连续平整，宽度基本均匀，无明显裂纹，焊接牢固，保证20年不脱落。阳极在运输、存放与施工中表面严禁沾染油污。阳极材料可使用al-zn-in-mg-ti合金，其电化学性能满足下列要求：铝合金阳极的电化学性能本发明方法可进一步包括：(f)计算土坡稳定安全系数：式子中：fs--土坡稳定安全系数；c--土层的粘聚力；li--第i条土条的圆弧长度；γ--土层的计算重度；θi--第i条土到滑动圆弧圆心与竖直方向的夹角；--土层的内摩擦角；bi--第i条土的宽度；hi--第i条土的平均高度；h1i――第i条土水位以上的高度；h2i――第i条土水位以下的高度；γ'――第i条土的平均重度的浮重度；q――第i条土条土上的均布荷载；其中，根据几何关系，求得hi为：式中：r--土坡滑动圆弧的半径；l0--坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；α---土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式当h1i≥hi时，取h1i＝hi；当h1i≤0时，取h1i＝0；h2i的计算公式：h2i＝hi-h1i；hw――土坡外地下水位深度；li的几何关系为：本发明的优点本发明提供了穿越海堤的排水管施工方法，该施工方法保证了施工期内的海堤安全，沟槽开挖、砼的浇筑方便易行。附图说明图1为无桩基部分沟槽开挖示意图，其中，钢管下设碎石垫层5和工字钢管枕4，钢管周围为水下砼2，斜坡面设有无纺土工布3。图2为桩基部分沟槽开挖示意图，其中，在排水管前端部分打入钢管桩9，在钢管桩9上部设用于放置排水管的钢横梁8，钢管1设置在钢横梁8上，钢管周围敷设回填碎石7和回填块石6。图3为桩基纵断面示意图。图4为土坡稳定安全系数计算的结构模型。图5为土坡稳定安全系数计算第1步示意图。图6为土坡稳定安全系数计算第2步示意图。附图标记说明：1、钢管；2、水下砼；3、无纺土工布；4、工字钢管枕；5、碎石垫层；6、回填块石；7、回填碎石；8、钢横梁；9、钢管桩；10、法兰。具体实施方式以下结合附图来进一步说明本发明。本发明提供一种穿越海堤的排水管施工方法，该方法包括下列步骤：(a)在海堤内侧修筑防渗墙和围堰，开挖沟槽。无桩基部分沟槽采用挖掘机通过后退法开挖，边坡比为1:1.5-2.5，优选1:2(如图1所示)，桩基部分沟槽采用抓斗式挖泥船开挖，开挖深度-3.0～-4.5米，优选约-3.5米，坡度1:3-5，优选1:4(如图2所示)。(b)在排水管前端部分打入钢管桩9，在钢管桩9上部设用于放置排水管的钢横梁8。优选地，在排水管前端20-30米，优选25米左右采用钢管桩基础，钢管桩两桩一组，共打2-4排，优选3排，每排间距7-11米，优选约9米。优选地，钢管桩9采用浮吊振动锤打设，为保证桩位和横梁的标高，钢管桩采用割桩法控制桩顶标高，即在沉桩时，钢管桩在水面上保留一定的长度，然后测量桩的平面位置、倾斜度和标高后，计算出应割的长度，由潜水员水下进行割桩(如图3所示)。(c)将钢管1焊接，防腐，用牺牲阳极保护，然后放置到钢管桩9上部的钢横梁8上，待钢管就位后，在桩基础以外的部分的管道浇筑砼包管或砼管座(c35水下砼包管)。(d)砼包管浇注之后，进行沟槽回填。沟槽回填优选采用塘渣，分层进行，分层压实。步骤(c)中，钢管可采用以下方式安放：(1)钢管管端用法兰(法兰封板)焊牢，并分别在两端封板上焊制(例如直径50mm左右的)进水阀门和排气阀门(下水前关闭)，钢管水上船运至施工现场后，用浮吊(例如150t浮吊)将钢管1从运桩船上吊至水中，用卷扬机、浮吊将钢管1牵引至沟槽上方并粗略定位，然后从钢管的一端注水，打开另一端阀门排气，使钢管缓慢下沉(随时调整好排水管轴线及管位)，直至钢管下沉到位；(2)钢管1下沉到管道基础后，采用管座等对钢管临时进行固定，然后对钢管下沉就位后的高程及轴线进行验收，合格后浇筑砼管座。步骤(c)中，混凝土采用商品砼，按c35水下混凝土拌制包管砼，混凝土粗、细骨料采用级配良好的碎石、中粗砂，含砂率为0.4～0.5，水泥强度不应低于42.5，胶凝材料用量不宜小于350kg/m3，且水泥用量不应小于300kg/m3，坍落度控制在18±2cm。砼用罐车运输，泵车入模浇筑施工，插入式振捣器振捣。砼浇筑前必须先检查混凝土泵的输送管路确保不透水。步骤(c)中，防腐可采用环氧型防腐涂料涂布。步骤(c)中，牺牲阳极安装位置应使被保护钢结构表面电位均匀分布，均匀布置，牺牲阳极安装位置在钢管两侧交错布置。排水口钢管牺牲阳极在钢管厂制作时进行焊接，每块牺牲阳极两个焊脚、四条焊缝，要求每条焊缝的长度>80mm,焊缝截面高度>5mm,焊缝基本连续平整，宽度基本均匀，无明显裂纹，焊接牢固，保证20年不脱落。阳极在运输、存放与施工中表面严禁沾染油污。阳极材料可使用al-zn-in-mg-ti合金，其电化学性能满足下列要求：铝合金阳极的电化学性能本申请中的开挖沟槽属于深基坑，可采用以下公式计算土坡稳定安全系数(参见图4的计算模型)：式子中：fs--土坡稳定安全系数；c--土层的粘聚力；li--第i条土条的圆弧长度；γ--土层的计算重度；θi--第i条土到滑动圆弧圆心与竖直方向的夹角；--土层的内摩擦角；bi--第i条土的宽度；hi--第i条土的平均高度；h1i――第i条土水位以上的高度；h2i――第i条土水位以下的高度；γ'――第i条土的平均重度的浮重度；q――第i条土条土上的均布荷载；其中，根据几何关系，求得hi为：式子中：r--土坡滑动圆弧的半径；l0--坡角距圆心垂线与坡角地坪线交点长度；α---土坡与水平面的夹角；h1i的计算公式当h1i≥hi时，取h1i＝hi；当h1i≤0时，取h1i＝0；h2i的计算公式：h2i＝hi-h1i；hw――土坡外地下水位深度；li的几何关系为：计算安全系数:将数据各参数代入上面的公式，通过循环计算，求得最小的安全系数fs：计算步数安全系数滑裂角(度)圆心x(m)圆心y(m)半径r(m)第1步2.39131.7581.4163.1003.408示意图如图5所示。计算步数安全系数滑裂角(度)圆心x(m)圆心y(m)半径r(m)第2步1.55641.4142.6088.7589.138示意图如图6所示。计算结论如下：第1步开挖内部整体稳定性安全系数fs＝2.391>1.30满足要求[标高-2.000m]。第2步开挖内部整体稳定性安全系数fs＝1.556>1.30满足要求[标高-5.000m]。当前第1页12