排放口施工技术研究

1、 排 放 口 施 工 技 术 研 究摘要：本文以*污水处理厂排放口工程施工为例，介绍水中钢套箱预制沉井，浮运沉放沉井的施工方法及施工工艺，以供类似工程施工借鉴。关键词：水下开挖；井体制作；井体浮运、沉放；管道安装1、工程概况*污水处理厂污水排放口位于奉化江内离岸20m，井体外径5.6m、井壁厚40cm，高度为8.85m，下沉深度为11.35m，安装砼护坦板的构筑物；排放口主要作为生活、生产污水经污水处理厂设备处理达到排放标准后排放到河流的洞口。奉化江河水深6m，河床表层为残坡积含角砾亚粘土，呈硬塑状，下伏侏罗统强、中风化泥质粉砂岩（属软性岩体）。地下水不发育，主要为孔隙水和基岩裂隙水。（排放口

2、立面图）2、施工方案选择理由综合考虑以下因素，本工程采用浮运沉放沉井（箱）施工方案。2.1、采用筑岛法施工对河道的环境、航运影响较大。2.2、采用筑岛法施工工期长，施工投入大，筑岛法施工施工预算为308万元，而采用整体预制浮运沉放沉井（箱）法实际施工预算为128万。2.3、在奉化江中围堰、筑岛施工难度较大，不可预见的因素较多，施工质量、工期均难以保证。3、整体预制浮运沉放沉井（箱）法施工方案及主要技术参数本工程采用整体预制浮运沉放沉井（箱）施工方案，水中预制，结合地质勘测报告地质条件，施工时采用“挖泥船大开挖水下基槽（坑）；水上预制沉井；水上浮运沉井；就位沉放沉井；水下固定沉井；连接水下管道；

3、基槽（坑）的安装砼护坦板保护的施工方案”。3.1基坑开挖施工施工准备水下土石方开挖前,收集必要的水位资料、地形资料及地方管理资料，了解回淤情况以及有无地下构筑物，确定采用合理经济的开挖方式。水下基槽开挖前对所开挖范围的水下地形进行测量。施工前应对拟开挖沟槽进行放样，包括沟槽底边线、中线、起止断面浮标等，同时在江两岸设置管道中线、边线导标和控制桩。在江两岸设置水准点，并设水位尺，用以观测施工过程中水位变化情况。施工前必须报海事、水利、航管等有关部门，办理相关手续并经有关部门批准。水下开挖水下基槽开挖采用1艘1m3抓斗挖泥船，弃泥配备1艘200-400匹拖轮，2艘280m3开底泥驳。水下基槽开挖，

4、在挖泥船垂直管轴线移动的每一个断面上采用横挖法施工，抓斗下放位置要重叠。采用阶梯式施工成坡。水下基槽开挖测量水下基槽开挖定位：挖泥船定位采用陆上设置挖泥导标及岸上用全站仪或经纬仪进行测量、校核、检查。水下基槽开挖高程控制：通过设立的水尺掌握水位，由水位和槽底水深换算出基槽底高程，船上测量人员通过对水深的测量来挖制槽底高开挖高程。沟槽开挖质量检查沟槽成型应保证质量，这是顺利沉放的关键。严格控制挖槽（坑）宽度和深度，开挖时经常校正船位，按已设定的挖泥标志施工，同时及时正确通报水位，定期检查水尺,挖槽（坑）时经常检测挖泥深度，查看有无超挖、欠挖现象，并按规范要求检查槽（坑）底宽、坡度是否符合要求。严

5、格控制槽底平整度。在施工中主要是通过对超深和欠挖的严格控制来控制泥面平整度。开挖完成后，通过检测发现泥面平整度不够，可以通过潜水员水下整平。3.2基础垫层及平整如果水下基坑开挖后出现大面积的超深现象，采用碎石或粗砂垫层，由潜水员在水下平整至设计标高。根据奉化江当地原材料来源的特点，拟选用砂作为垫层材料。垫层的厚度根据基槽（坑）开挖的超挖深度来实地调整。潜水员水下整平，采用刮尺并探摸测量能够确保水下垫层没有高于刮尺平面和低于刮尺平面的漏垫情况。由于抛填工作均在水上进行，垫砂时采用挖泥船将运砂船上的砂用泥斗慢慢地放置到需垫位置，由潜水员在水下进行检查指挥进行。3.3水利堤塘的保护为了避免对堤塘的破

6、坏设置12根直径40厘米的PH管桩作防护桩，管桩的单根长度为10米，打桩前还必须探明原安装管道的实际位置，防止管桩打设时碰到管道。3.4井体制作由于现场条件的限制，井体拟采用在异地加工制作。由于井体制作后重量较大，制作完成后一般的起重机械较难起吊，因此考虑在陆上加工钢浮箱，然后将浮箱吊放至水上，在浮箱内制作井体。箱体的制作场地是个关键，我们根据现场附近的条件综合考虑选择决定在宁中过江管工地江东侧岸边进行。因为该处陆上平整，可用于制作钢护筒；而堤外岸坡较陡，离岸不远处水深较深可在近岸水面浇筑井体。井体钢浮箱制作井体的砼采用在钢护筒内干施工，因此钢护筒的制作总高度在施工最高水位以上。钢护筒采用钢板

7、制作，内部设置钢支撑。由于筒体的高度过高拟采用分三层制作。在第一层制造完毕后（包括钢底板），即可吊入水中准备浇筑砼，然后加高钢护筒，共计分三次浇筑。护筒内浇砼底板及井壁首先，为加强井体底部的刚度，先浇40厘米的砼底，浇筑井底砼时可以不放置钢筋，而将原底部的加固用的角钢支撑浇筑在里面。然后再在井内扎钢筋、立内模板、浇筑井壁及顶板砼。为保证砼的浇筑质量和施工方便我们拟采用钢板作为井内浇筑的内模。砼浇筑完成后作为内外模的钢板将不予拆除，使之成为井壁的一部分。用钢板作为模板的好处有：增加了井壁的刚度；在水面浇筑砼时由于受力不平衡，井体可能倾斜，钢模板可以承受一定的侧向力；整体钢模板，增加了模板的严密性

8、保证砼的浇筑质量。井顶板采用整体现浇，而在顶板适当位置预留进出人孔，预留孔的直径可设为1000mm，预留孔部位设置单法钢管。 3.5井筒浮运、沉放在井内壁砼浇筑完毕后，拆除井内施工设施后，封密井体。用拖船将井体拖运至现场，准备沉放。在井体至现场就位准确，固定后，浇筑井体内素砼及流槽砼。井内砼浇筑完成，复核井体的位置，在确认位置精确后，向井内注水使井体下沉并对基础产生较大的压力。在此期间由施工船严格控制井壁沉放的平面位置及预留孔的角度。万一在沉放过程中出现，偏位、倾斜、扭转等情况时及时停止下沉。必要时抽水起浮，纠正后重新沉放。井体的浮运时必须注意安全，因为进体的高度较在而又是一个园柱体，必须对浮

9、运时可能出现的问题作出详细的分析；浮运时不仅要考虑施工船只的安全，也必须考虑浮运对通航的影响，因此实施该项作业时需向海事部门联系取得他们的帮助，必要时，由护航船只进行护航。井体的沉放宜选择小潮汛，低潮位时进行，界时水流的流速较小且水位较低易于沉放测量和纠偏。井体的沉放时须有起重船配合，必要时可以纠正位置。由于奉化江内大型的起重船不能进入，若起重船不能胜任时，可以通过加设其他浮筒等措施加以解决。沉放测量定位是个关键所在，必须加以重视。测量的平面位置用经纬仪前方音交会法；高程的控制测量采用水准仪。3.6沉放后第一次回填：在井体沉放至设计标高后，马上进行固定处理。采用中粗砂回填至进水预留孔下部位置（

10、-6.5米左右）。回填采用分层均匀进行，防止不均匀回填对井体产生不均匀压力。回填采用抓斗式挖泥船的泥斗将回填砂慢慢地放入预定的位置，随时进行测量，并及时调整回填的位置。回填时宜在低潮位时进行，界时井体对下部基底的压力较大，对施工时井体的稳定和施工后井体的稳定都有好处。3.7钢护筒的拆除钢护筒拆除分三部分，一是高于设计砼井体顶板以上部分；二是井水预留孔位置；三是出水格栅所在位置。由于都在施工水位以下，因此均需由潜水员配合完成。高于井体顶板位置的第一部分，因为是用DN1000法兰连接，可直接拆除法兰螺栓，用起重船将上部护筒吊除，即可。在将上部护筒拆除，井内其他工作全部完成后需用盲板将DN1000预

11、留孔封住。进水预留DN2200孔位置，沉放前采用二道防水措施。第一是井内壁的钢护筒，第二是DN2200法兰前的钢盲板。井内壁的钢护筒主要是防止浮运过程中万一出现水面碰撞事件，影响钢盲板的止水效果。在沉井浮运到位，井内工作完成准备下沉时由气割人员在井内将内壁钢板割除。DN2200的盲板则由潜水员水下拆除。在出水格栅的钢护筒由潜水员从井内下水进行水下割除。因为在沉井沉放之前，我们已经可将不锈钢格栅安装好，而利用内壁的钢护筒止水，所以只要将内壁的钢护筒割除后就可以了。3.8 DN1800钢管安装首先对安装钢管位置的基槽进行水下平整处理，钢管采用直接伸入井体内，而后在预留孔口进行封堵，在井壁外部加设钢

12、压板（钢管沉放前预先套在钢管外侧，直径2.2米左右）。在防汛堤外侧，沉管与原顶管采用钢哈弗接头。3.9恢复河床及安装砼护坦板在水下管道安装完成后，对管道基槽进行回填，同时对井体外侧进行回填平整处理。在沉井出水口2500范围安装砼护坦板。3.10主要技术参数沉井（箱）参数井体外径5.6m，井体内径5m，井壁40cm，井身高8.85m。钢筋混凝土比重Ph=2.4t/m3；水的比重Pw=1t/m3；钢护筒钢板=6mm；浮筒参数浮筒直径2.2m，长筒8m，短筒6m，钢护筒钢板=10mm；沉井（箱）可浮运性检算： G 沉井自重力（t）； FJ 水向上对井体的浮力（t）。 FT 水向上对浮筒的浮力（t）。

13、 G（2.8*2.8*3.14-2.5*2.5*3.14）*8.85*2.4+2.5*2.5*3.14*2.4*2.8=237.9tFJ3.14*2.82 * 6.85*1168.6t （入水深度6.5m）FT3.14*1.12*（6+8）*2106.4tFT + FJ G（可以）故知，沉井可以浮运。3.11监控量测挖泥船定位采用陆上设置挖泥导标及岸上用全站仪或经纬仪进行测量、校核、检查，对水下基槽开挖定位：。通过设立的水尺掌握水位，由水位和槽底水深换算出基槽底高程，船上测量人员通过对水深的测量来挖制槽底高开挖高程。沉放测量的平面位置用经纬仪前方音交会法；高程的控制测量采用水准仪，平面位置、标

14、高、预留管道口位置调整采用浮箱、拖船配合。4、施工注意事项1、施工前,收集水位资料、地形资料及地方管理资料，了解回淤情况以及有无地下构筑物，确定采用合理施工作业时间。2、沟槽开挖实时测量控制很关键，测量结果随时反馈到开挖操作员手中按照测量结果进行修正，严禁超挖、防止欠挖。确保开挖位置的准确性和平整度满足规范要求。3、基础垫层必须采用碎石进行整平，潜水员用刮尺检测碎石垫层平整度，确保平整度满足规范要求。4、箱体的制作是个关键，选择熟练的焊工进行施焊确保焊缝的密封性。5、井体砼浇筑亦分节进行，而且要与箱体接缝错开最少50cm。6、井体的浮运时必须注意安全，因为进体的高度较在而又是一个园柱体，必须对浮运时可能出现的问题作出详细的分析；浮运时不仅要考虑施工船只的安全，也必须考虑浮运对通航的影响，因此实施该项作业时需向海事部门联系取得他们的帮助，必要时，由护航船只进行护航。7、在井管沉放过程中施工船严格控制井壁沉放的平面位置及预留孔的角度，利用浮筒上手拉葫芦调整井管的垂直度，确保满足规范要求。5、施工效果按此方案施工，2006.10.10日完成排放口工程全部工作。经核算采用整体预制浮运沉放沉井（箱）比采用传统的筑岛法施工节约施工成本180万元整，筑岛法施工