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海底管道的鋪設(shè)方法及其優(yōu)劣

管砂石樁（碎石樁、灰土樁、OG樁、低標號樁等）　　利用沉管制樁機械在地基中錘擊、振動沉管成孔或靜壓沉管成孔后，在管內(nèi)投料，邊投料邊上提（振動）沉管形成密實樁體，與原地基組成復(fù)合地基�！　�

以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。樁體積（包括砂樁、砂石樁、混凝土樁）不分沉管方法均按鋼管外徑截面積（不包括樁箍）乘以設(shè)計樁長（不包括預(yù)制樁尖）另加加灌長度計算（計量單位：m3）　　V=S×（L+加灌長度）　　式中：V――沉管混凝土灌注樁工程量　　S――管外徑截面積　　L――設(shè)計樁長（不包括預(yù)制樁尖）　　加灌長度――設(shè)計有規(guī)定者，按設(shè)計要求計算；　　設(shè)計無規(guī)定者，按0.5m計算；　　樁頂標高已達到自然地坪時，不計加灌長度　　擴大樁的體積按單樁體積乘以復(fù)打次數(shù)計算，其復(fù)打部分乘以系數(shù)0.85（計量單位：m3）　　V=單樁體積×（1+0.85×復(fù)打次數(shù)）　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。

宜昌市水下頂管法工程找海工水下公司★海工水下工程咨詢熱線：171-8515-9888   181-1868-6396   150-0511-8899★

材料檢查與驗收：（1） QT 管材、QT 管件、閥門、法蘭等等，同時應(yīng)具有產(chǎn)品合格證、質(zhì)量證明書和生產(chǎn)廠家名稱、生產(chǎn)日期等標記。（2） QT 管材、QT 管件，其內(nèi)外表面漆層完整光潔，附著牢固，無裂縫和冷隔等缺陷，承插口處無粘砂及凸起，其他部位不得有大于2 mm 厚的粘砂及5 mm 高的凸起。法蘭鑄鐵管與管件的法蘭應(yīng)與中心線垂直，法蘭面應(yīng)有凸臺和清潔的密封線。（3） QT 鋼管插口外部和承口內(nèi)部表面應(yīng)平整，尺寸準確。（4） 接口用的橡膠圈，粗細均勻，不應(yīng)有氣孔，裂縫和重皮。（5） 所有閥門，作抽檢試驗，抽檢試驗的比例不少于10%作強度和嚴密性試驗。并對閥門的啟閉傳動裝置的靈活可靠程度作檢查和調(diào)整。

CFG樁即水泥粉煤灰碎石樁，是在碎石樁基礎(chǔ)上加進一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一種具有一定粘結(jié)強度的樁。其施工工藝與普通沉管碎石樁基本相同�！�

　1.工程材料　　

1.1粉煤灰粉煤灰是燃煤發(fā)電廠排出的一種工業(yè)廢料。它是磨至一定細度的粉煤灰在煤粉爐中燃燒（1100～1500。C）后，由收尖器懼的細灰（簡稱干灰）。其主要化學(xué)成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO等，其中粉煤灰的活性決定于各種粒度Al2O3和SiO2、的含量，CaO對粉煤灰的活性也極為有利。粉煤灰的粒度組成是影響粉煤灰質(zhì)量的主要指標，一般粉煤灰越細，球形顆粒越多，因而水化及接觸界面增加，容易發(fā)揮粉煤灰的活性�！　�

1.2碎石碎石為不溶于地下水或不受侵蝕影響的硬骨料，一般采用礫石、碎石等，其粒徑為20～50mm，密度為2.7t?m3，松散密度為1.39t?m3，含水率0.96%，含泥量不得大于5％�！　�

1.3石屑摻入一定數(shù)量的石屑是填充碎石的孔隙，使其級配良好。石屑宜選用與同一種碎石原料進行加工，摻入的數(shù)量應(yīng)由試驗確定，不能隨意添加。其各項參數(shù)如下：粒徑2.5～10mm，密度2.7t?m3，松散密度1.47t?m3，含水率1.05%，含泥量不得大于5％�！　�

1.4水泥一般采用425號普通硅酸鹽水泥，質(zhì)量優(yōu)良，新鮮無結(jié)塊。　　

2.機具設(shè)備　　

2.1主要機具振動打樁機是振動沉管法施工的主要機具。目前國產(chǎn)型號有DZ60KS/DZ30/DZ20/DZ60／DZ120等，對于地質(zhì)情況較復(fù)雜的地基，功率大的打樁機比功率小的效果好，在一般的砂粘性土地基DZ90能滿足孔徑小于80cmCFG樁的施工。

2.2配套設(shè)備　　

2.2.1吊機的起吊能力應(yīng)不小于10t，可用起落架代替吊機。　　

2.2.2電氣控制設(shè)備是施工機械的心臟，控制電流操作臺要有250A以上容量的電流表3塊，500V電壓表3塊。　　

2.2.3加料可用架子車或小翻斗車完成，按一次不超過0.5立方計算需要運輸工具的數(shù)量。　　

3.施工準備施工前，應(yīng)作好以下準備工作：　　

3.1認真核對施工現(xiàn)場地質(zhì)情況，防止施工時沉管振動破壞；　　

3.2按設(shè)計要地求布置樁位，繪出布樁平面圖，標出打樁順序和注明樁位編號，具體施工注意事項應(yīng)詳加說明；　　

3.3對現(xiàn)場及鄰近的地下管線、地上建筑物等應(yīng)事前進行清理；　　

3.4搞好現(xiàn)場測量工作，水準控制點及平面控制點應(yīng)按測規(guī)要求引至現(xiàn)場，以控制樁的調(diào)程及位置；　　

3.5完成施工現(xiàn)場“三通一平”工作，保證沉管機械進場。

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自項目開工建設(shè)以來，施工人員克服外海風浪大、日可作業(yè)時間短、作業(yè)風險高、漁民養(yǎng)殖等不利因素，在堅持24小時作業(yè)的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化施工方案、創(chuàng)新技術(shù)工藝，確保了工程建設(shè)工作的有序展開、穩(wěn)步推進，并通過對工程施工的事前、事中、事后嚴格控制，實施自檢、互檢、專檢的三檢制度，確保施工效率的同時，大幅提升了工程質(zhì)量。據(jù)悉，該工程將于2013年11月中旬完成全部施工任務(wù)，正式具備向各島嶼供水條件。.

4.施工方法CFG樁施工前，一般須進行試驗，以便確定成樁有關(guān)技術(shù)參數(shù)，待參數(shù)確定后再行組織施工�！　∑涫┕すに嚾缬覉D所示�！　�

4.1沉管　　

⑴樁機就位須水平、穩(wěn)固、調(diào)整沉管與地面垂直，確保垂直度偏差不大于1%；　　

⑵若采用預(yù)制鋼筋混凝土樁尖，需埋入地表以下300mm左右；　　

⑶啟動電動機，開始沉管過程中注意調(diào)整樁機的穩(wěn)定，嚴禁傾斜和錯位；　　

⑷沉管過程中須作好記錄。激振電流每沉1m記錄一次，對土層變化處應(yīng)特別說明，直到沉管至設(shè)計標高�！　�

4.2投料　　

⑴在沉管過程中可用料斗進行空中投料。待沉管至設(shè)計標高后須盡快投料，直到管內(nèi)混合料面與鋼管料口平齊；　　

⑵如上料量不多，須在拔管過程中進行孔中投料，以保證成樁樁頂標高滿足設(shè)計要求　

⑶混合料配比應(yīng)嚴格按設(shè)計文件規(guī)定執(zhí)行，碎石和石屑含雜質(zhì)不大于5%；　　

⑷按設(shè)計配比配制混合料，投入攪拌機加水拌和，加水量由混合料坍落度控制，一般坍落度為30～50mm，成樁后樁頂浮漿厚度一般不不超過200mm；　　

⑸混合料的攪拌須均勻，攪拌時間不得小于1min. 　　

4.3拔管　　

⑴當混合料加至鋼管投料口平齊后，開動電動機，沉管原地留振10s，然后邊振動邊拔管；　　

⑵拔管速度按均勻線速控制，一般控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥質(zhì)土，拔管速率可適當放慢；　　

⑶當樁管拔出地面，確認樁符合設(shè)計要求后用粒狀材料或濕粘土封頂，然后移機繼續(xù)下一根樁施工�！　�

4.4施工順序連續(xù)施打可能造成的缺陷是樁徑被擠扁或縮頸，但很少發(fā)生樁完全斷開；跳打一般很少發(fā)生已打樁樁徑被擠小或縮頸現(xiàn)象，但土質(zhì)較硬時，在已打樁中間補打新樁時，已打樁可能被振斷或振裂。　　在軟土中，樁距較大可采用隔樁跳打；在飽和的松散粉土中施打，如樁距較小，不宜采用隔樁跳打的方案；滿堂布樁，無論樁距大小，均不宜從四周向內(nèi)推進施工。施打新樁時與已打樁間隔時間不應(yīng)小于7天�！　�

4.5混合料坍落度為避免樁頂浮漿過多，混合料坍落度一般為3～5cm. 　　

4.6保護樁長所謂保護樁長是指成樁時預(yù)先設(shè)定加長的一段樁長，基礎(chǔ)施工時將其剔掉�！　”Ｗo樁長越長，樁的施工質(zhì)量越容易控制，但浪費的料也就越多�！　≡O(shè)計樁頂標高離地表距離不大于1.5m時，保護樁長可取50～70cm，上部用粒狀材料封頂直到地表。　　

4.7樁頭處理CFG樁施工完畢待樁體達到一定強度（一般為7天左右），方可進行基槽開挖。在基槽開挖中，如果設(shè)計樁頂標高距地面不深（一般不大于1.5m），宜考慮采用人工開挖，不僅可防止對樁體和樁間土產(chǎn)生不良影響，而且經(jīng)濟可行；如果基槽開挖較較深，開挖面積大，采用人工開挖不經(jīng)濟，可考慮采用機械和人工聯(lián)合開挖，但人工開挖留置厚度一般不宜小于700mm. 　　

4.8褥墊鋪設(shè)為了調(diào)整CFG樁和樁間土的共同作用，宜在基礎(chǔ)下鋪設(shè)一定厚度的褥墊層，其鋪墊厚度應(yīng)嚴格按設(shè)計規(guī)定辦理。其材料多為粗砂、中砂或級配砂石，限制最大粒么不超過3cm. 　　

施工時先虛鋪，再采用靜力壓實，當樁間土含水量不大時也可夯實。樁間土含水量較高，特別是高靈敏度土，要注意施工擾動對樁間土的影響，以避免產(chǎn)生橡皮土。

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水中鋪設(shè)塑料管道的材料主要是聚烯烴（高密度聚乙烯HDPE，中密度聚乙烯MDPE和聚丙烯PP）。聚烯烴材料很高的應(yīng)變能力，結(jié)合其應(yīng)力松弛能力(stressrelaxationability)，為水中管道的新型設(shè)計原理創(chuàng)造了條件。在Lars-EricJanson著‘供水和排污塑料管道'PlasticsPipesforWaterSupplyandSewageDisposal一書中有兩個研究實例：一個實例是數(shù)字模擬一條Φ1,600mmHDPEPN4管道對超過設(shè)計波浪負載的反應(yīng)。在超過設(shè)計一倍的波浪負載下管道的某一部分在波浪到達8秒后往一邊偏移超過1m，但是在20秒后幾乎回到原來的位置，可以保證偏移量處在許可范圍內(nèi)。另外一個實例是調(diào)查澳大利亞Latrobe一條1990年直接鋪設(shè)在當時海底的水中管道。發(fā)現(xiàn)海底有劇烈的沙石沖刷不穩(wěn)定，每年變化約±2米。但是塑料管道仍然一直在成功地運行。

5.施工質(zhì)量控制　　

5.1施工監(jiān)測　　

⑴打樁過程中隨時測量地面是否發(fā)生隆起，因為斷樁常常和地表隆起相聯(lián)系；　　

⑵打新樁時對已打但尚未結(jié)硬樁的樁頂進行樁頂位移測量，以估算樁徑的縮小量；　　

⑶打新樁時對已打并結(jié)硬樁的樁頂進行樁頂位移測量，以判斷是否斷樁。一般當樁頂位移超過10mm，需開挖進行查驗�！　�

5.2逐樁靜壓對重要工程或施工監(jiān)測發(fā)現(xiàn)樁頂上升量較大且樁數(shù)較多時，可對樁進行快速靜壓，將可能斷裂并脫開的樁連接起來。但這一處理方式應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況確定或設(shè)計文件有特別規(guī)定需做處理�！　�

5.3靜壓振拔技術(shù)靜壓振拔是指沉管時不啟動電動機，借助樁機自重將沉管沉至預(yù)定標高，填料后啟動電動機振動拔管。對飽和土采用這一技術(shù)對保證施工質(zhì)量是有益的�！　�

5.4大直徑預(yù)制樁尖的采用在軟土地區(qū)，當樁長范圍內(nèi)樁端有可能落在好的土層上時，可采用比通常用的更大的預(yù)制樁尖，樁尖的直徑增大到沉管外徑的1.5～2.0倍，即“大頭樁尖”，其目的是為了獲得更大的端阻力�！　�

6.質(zhì)量檢驗CFG樁施工結(jié)束后，應(yīng)間隔一定時間方可 進行質(zhì)量檢驗。一般養(yǎng)護齡期可取28天。　　

6.1樁間土檢驗樁間土質(zhì)量檢驗可用標準貫入、靜力觸探和鉆孔取樣等試驗對樁間土進行處理前后的對比試驗。對砂性土地基可采用標準貫入或動力觸探等方法檢測擠密程度。　　

6.2單樁和復(fù)合地基檢驗可采用單樁載荷試驗、單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗進行處理效果檢驗。檢驗點數(shù)量可按處理面積大小取2～4點。

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據(jù)了解，當管道最后沉放到水下管橋管座上時，管道外的突出鋼片會準確地與管座上卡槽對接，這樣就做到了精確就位。最后，還將有潛水員到水底進行最后環(huán)節(jié)的匹配性檢查和固定，以確保萬無一失。

7.常見問題及施工措施　　

6.1施工中常見問題　　

6.1.1施工擾動土的強度降低振動沉管CFG樁施工時，對土體擾動較大，而不同密度的土受到擾動后，承載力變化也不一樣，對密實較高的土，如采用振動沉管成樁工藝，振動使土的結(jié)構(gòu)強度破壞，承載力反而可能下降�！　�

6.1.2縮頸和斷樁在飽和軟土中沉樁時，樁機的振動力較小，當采用連打作業(yè)時，新打樁對已打樁的作用主要表現(xiàn)為擠壓，使得已打樁被擠壓成不規(guī)則形狀，影響承載力，嚴重時還會造成縮頸和斷樁。而在上部有較硬土層或中間夾有硬土層的土中成樁，樁機振動較大，會對已打樁產(chǎn)生振動破壞。采用跳打法時，若已打樁硬結(jié)強度又不太高，在中間補樁時，已打樁可能被振裂口

6.1.3樁體強度不均勻樁機卷揚機系統(tǒng)沉管線速度太快時，為控制平均速度，一般采用提升一級距離，停下留振一段時間，非留振時速度太快可能導(dǎo)致縮樁或斷樁。拔管速度太慢或留振時間過長，都會使樁端水泥含量少，樁頂浮漿過多，混合料也容易產(chǎn)生離析，造成樁身強度不均勻。　　

6.1.4樁料與土的混合當采用活瓣樁靴成樁時，可能出現(xiàn)的問題是樁靴開口寬度不夠，混合料下落不充分，造成樁端與土接觸不密實或樁端一段樁徑偏小。若采用反插法施工，如果樁管不垂直，反插時使土體與樁體材料混合，造成樁身摻土等缺陷。　　

6.2施工措施施工措施由于振動沉管CFG樁容易出現(xiàn)以上種種缺陷，因此為保證質(zhì)量，應(yīng)盡量做到：　　

6.2.1施工前進行工藝試驗工藝試驗的目的是考查設(shè)計的樁距和沉樁順序能否有效的保證樁身質(zhì)量。工藝試驗可結(jié)合工程樁施工進行，并做如下觀測：　　

首先，考查新打樁對尚未結(jié)硬的已打樁的影響。觀測前應(yīng)在已打樁的樁頂設(shè)置標桿，沉新樁時，測量已打樁的上升高度，據(jù)此推測其直徑的縮小值，直至已打樁完全結(jié)硬后，開挖以檢測其質(zhì)量及樁徑�！　�

其次，考查新打樁對已結(jié)硬的已打樁的影響。具體作法是將標桿埋設(shè)于尚未結(jié)硬的已打樁的樁頂，持樁體結(jié)硬后，測量打新樁時已打樁的樁頂位移。　　對擠密效果好的土，打樁振動會引起地表下沉，樁頂因為受擠上升而產(chǎn)生斷樁的可能性不大，如果發(fā)現(xiàn)樁頂向上位移過大時，樁可能發(fā)生斷開，若上升超過10mm，則斷樁可能性較小�！　�

6.2.2加強施工監(jiān)測施工過程中，如能加強對沉樁的監(jiān)測，可以使技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)施工中的問題。便于施工管理人員進行決策，從而保證工程質(zhì)量�！　∈┕で埃x擇足夠的有代表性的測點，以測量場地標高，沉管過程中也應(yīng)隨時測量地面標高是否隆起，防止斷樁口施工過程中，應(yīng)加強對樁頂標高的觀測，必要時，對樁頂上升幅度較大或懷疑發(fā)生質(zhì)量事故的樁應(yīng)開挖探查�！　�

6.2.3逐樁靜壓對重要工程或監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)樁頂上升量較大且樁數(shù)量多，樁距小的工程可采用逐個樁，快速靜壓，以消除可能出現(xiàn)的斷樁對地基承載力產(chǎn)生的消極影響。此技術(shù)在沿海一帶應(yīng)用廣泛，稱為跑樁�！　∈┕r，可在沉管樁樁架上配置適量壓重，一般以樁頂壓力不小于1.2倍單樁設(shè)計荷載為宜，當樁身達到一定強度后進行逐樁靜壓，每根樁靜壓時間一般為3min.采取靜壓技術(shù)可以將可能發(fā)生的斷樁連接起來，使之正常傳力�！　�

6.2.4靜壓振拔技術(shù)靜壓振拔是指沉管時不啟動馬達，借助樁機自重將沉管壓至設(shè)計標高，填滿混合料后再啟動馬達振動拔管。　　

這種做法主要適用于飽和軟土中，特別是塑性指數(shù)較高的軟土中，它可以避免因振動土體而導(dǎo)致的過大孔隙水壓力對樁體影響，也可以防止土體受到劇烈擾動而使其強度大幅度降低。

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