非洲刚果布给水管道过朱埃河总结.docx
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非洲刚果布给水管道过朱埃河总结
非洲刚果(布)吉利水厂
二期新建管网工程
DN600管线跨越朱埃河总结
吕凤志
2013年7月20日
邮箱:
kkmcpgf@
QQ:
284215076
目录
一、概况………………………………………………………1
二、工程水文、地质状况……………………………………1
三、施工方案…………………………………………………2
四、组织机构…………………………………………………4
五、施工进度计划……………………………………………5
六、机械设备计划……………………………………………5
七、材料计划…………………………………………………5
八、混凝土墩的稳定验算……………………………………5
九、管道沉管受力情况………………………………………7
十、附件…………………………………………………8
一、概况
刚果(布)吉利水厂二期新建管网工程中,DjoueUCD水站至Mayanga水池的一段DN600的管线需要穿越朱埃河。
管线跨河处位于朱埃河的渡口处。
朱埃河流域自北向东南延伸,流域平均长度为125km,平均宽度为46m,集水面积为5740平方公里。
二、工程水文、地质状况:
1、地形地貌:
管线过河处为渡口,水面开阔。
旱季现状:
主河道宽78米,河流水深最深处为3.7米。
河道西岸河滩较缓,东岸相对较陡。
2、水文情况:
现场对水面的流速进行了简易测量,测量结果为(见下表)
朱埃河河水流速测量记录
测量日期:
2012.7.17天气:
多云、微风
测量工具:
10m船、空矿泉水瓶5个、秒表、经纬仪2台
测量方法:
1.先把船用绳索固定在主河道中间(船10m)
2.船头船尾各一人。
测量开始一个扔瓶一个用秒表算时间,船头人扔瓶开始到船尾人掐表结束;
3.另有一人记录数据,检查流经水流是否平稳
朱埃河过河段水流速测量表
测点序号
经过时间(s)
经过距离(m)
水流速(m/s)
备注
1
9.62
10
1.03950104
2
13.04
10
0.766871166
3
13.12
10
0.762195122
4
13.27
10
0.753579503
5
13.37
10
0.747943156
测量成果:
1.平均流速=总距离/总时间=50/62.41=0.801m/s
2.本测量未考虑风速及水摩擦力对漂浮物的影响。
3、土层地质状况
据现场实测朱埃河过河处浅滩的土质为:
标尺
标高(m)
深度(m)
层厚(m)
地质名
柱状图
含砂量
1
283.14
0
0
水平面
0
0.5
0.5
杂土
极少
2
282.64
4.5
4
亚粘土
20%左右
3
278.64
5
0.5
红色砂土
90%
4
278.14
>5
未知
未知
测量方法:
在河道西岸节点26附近(距水边3m)处,进行坑探,探坑挖深5m,
勘测结果:
1.5米以内土质绝大部分为含砂量20%左右的亚粘土。
2.渗水情况:
挖坑2m左右开始渗水。
经简易钎探探测,河道底部沙层厚大于1.2米。
(见纵断面图)
三、施工方案:
施工采用抽砂沉管法跨越朱埃河
抽砂沉管法是利用抽砂泵将河底的砂层抽走形成沟槽,将连接好的管道
沉入槽内就位,就位后在两岸河边打混凝土墩,固定河道中的管道。
具体施工方法
1、测量放线和准备工作:
首先对管道线路进行测量放线,确定管线位置
及管线高程。
在管线两侧漫滩位置进行填筑砂石并进行碾压,构筑两个工作台。
工作台局部回填黄粘土表,夯实整平,用于焊接管线及设备操作。
工作台构筑于5月份进行,工作台高度高于现有水面60cm。
2、混凝土墩施工:
在河两岸打5根混凝土墩。
混凝土墩位于管线过河处河道的上游。
混凝土墩采用DN1000混凝土管做外模,管内下入4根10*10角钢,灌入混凝土。
其中2根混凝土墩埋深3米,地上部分为1米,与河道反方向倾斜,两岸混凝土墩用钢丝绳连接,用于作为工作固定线。
另外两根混凝土墩埋深3米,桩顶下返1米,做1m*2m*2m方形墩,做锚固件,焊接绞盘。
最后一根混凝土墩埋深3米,地上部分为1米,与河道反方向倾斜,做安全墩。
3、管道连接:
在工作台上进行DN600管焊接及抽砂船组装工作。
管道一次焊接直管64米,两侧分别连接25º、30º弯头,两端各焊接12米钢管。
使过河管道与河底坡度基本相同,管底最深处距水面5米,管道平均埋入砂层0.65m,最小埋入砂层0.5m。
抽砂船采用翻斗车车斗进行改装,抽砂船长为3.5*1.8米,内装两台柴油发动机,分别带动一台4寸送水泵及一台6寸抽砂泵。
送水泵搅动砂层,抽砂泵进行抽砂。
管道的制作成型与沟槽抽砂同时进行。
管段焊接完成后,加强级内外防腐管道外侧再次一布二油环氧煤沥青防腐,内侧采用食品级环氧涂料采用抽拉的方式补涂。
整体1.6mpa水压试验。
4、河底抽砂:
在两岸混凝土墩预埋的槽钢上,系Φ22的钢丝绳,用来固定抽砂船。
抽砂船依附钢丝绳,在过河管线中心处,用抽砂泵进行抽砂,抽砂断面宽视现场实际情况而定,抽出的砂直接泵送至下游10米处。
当管线中心砂层形成1.5米以下深的沟槽后,进行管道安装。
抽砂时为保证抽砂位置不偏离管线中心位置:
在河岸两侧每侧设两个标志桩,使抽砂船以岸边标志桩为参照物,确定位置。
5、管道安装
(1)管道采用整体浮运,下水前管道两端管口采用盲板封堵,并在两端盲板上各设置一个进水管阀门(闸阀)、一个排气管阀门(闸阀)。
管道在水中浮运时,采用一侧用设备进行牵引,将管道拖入水中。
为保护管体及减小摩擦力,管底采用DN100无缝钢管做滚杠。
(2)管道注水的同时进行排气;管道缓慢下沉速度不得过快。
(3)沉管安装,沉管时管道两端采用吊车进行调整,抵抗冲力及管线平面位置调整利用四道横向拉索,拉点分别挂在两岸上的2个挖沟机上与2个绞盘上。
过河钢丝绳采用Φ22的钢丝绳。
吊装时应保持管道水平,并同步沉放于槽底就位,将管道稳固后,再撤走起重设备。
(4)在管道安装时,如沟底不平,管道不能平稳落于沟槽,采用抽沙泵部处理。
(5)沟槽形成后、管道沉管完成、抽砂覆管完成深度采用探杆测量。
6、系统连接:
管道过河段为主河道,主河道施工后,进行两岸漫滩施工。
将高出水面0.7米部分钢管切割掉,两岸漫滩处各焊接两根12米钢管,钢管与漫滩处铸铁管道连接采用法兰连接。
每侧漫滩处过河钢管做1根4米,1根3米,1根2米支墩,Ω卡子进行卡固。
两岸铸铁管道覆土不足800mm的,每个铸铁承口处做加固支墩,Ω卡子进行卡固。
四、组织机构
为保证过朱埃河的顺利进行,我公司特成立过河施工领导小组
组长:
邹大军
副组长;李庆斌林安国(兼施工队长)
技术顾问:
候天恩
技术组:
吕凤志王飞王宇
设备物资保障组:
唐维军刘忠臣兰斌
其他人员:
抽砂工2人、焊工2人、挖机手1人、当地力工10人
五、施工进度
过朱埃河施工计划在2013年5月1日—2013年7月15日实施,此时为旱季,雨水量小,水流较缓,水深较浅便于施工。
序号
分项工程名称
开竣工时间
备注
1
施工放线及工作台填筑
2013.5.1—2013.5.24
2
钢筋混凝土墩施工
2013.5.21—2013.6.2
3
管道焊接
2013.6.4—2013.6.15
4
沟槽抽砂
2013.6.14—2013.7.12
抽砂泵调试、试抽砂
5
管道安装
2013.7.11—2013.7.13
6
与两岸系统连接
2013.7.13—2013.7.31
六、机械设备进场计划(见附表一)
七、材料进场计划(见附表二)
八、混凝土墩的稳定验算
受力图
1、桩的拉力计算
(1)水流对船的冲力
F=2ρSV²=2×1×10³×0.9×1²=1.8×10³N
ρ:
水的密度ρ=1t/m³
V:
流速V=1m/s
S:
船迎水面积S=2×0.45=0.9m²
船吃水深度
船自重=[(3.5+2)×2×1+3.5×2]×0.003×7800=421.2kg
船上设备发电机及、泵体、操作人员=2500kg按3000kg计。
浮力=3000=3.5×2×h×1×10³
抽砂船吃水深度h=3000/(3.5×2×1×10³)=0.428m
按h=0.45m计
(2)Φ22钢丝绳重量
165kg/100m=1650N
桩的水平拉力
T水=(F+G)tgα=((1.8+1.65)×45/2)/2=38.8KN
2、被动土压力(利用朗金被动土压力定律)
Ep=1/2γh²Kp=1/2×18×42×1.92=276.48KN(埋深4米)
γ:
砂土容重γ=18KN/m3
H:
埋土的深度
Kp:
被动土压力系数=tg2(45+35/2)=1.92
3、稳定验算
对a取力矩
Ma拉=38.8×1.2=77.6KNm
Ma抵=276×4.8=1324.8KNm
Ma抵>1.3Ma拉=77.6*1.3=101KNm
4、槽钢截面验算
每侧采用2根C20槽钢
最大弯矩位于槽钢底部
Mmax=38.8×1=38.8KNm
最大正应力
σmax=Mmax/Wz=38.8×1÷167.2÷2=0.116×10³MPa
Q235 钢的屈服极限为[σ]=235>116×1.3=150.8MPa
九、管道沉管受力情况
1、管道漂浮在水面时的受力分析
管道的重力G=(0.316²-0.3²)*3.14*75*7.8*10=181KN
水的浮力F浮=0.316*0.316*3.14*75*10=235KN
所以F浮=Gg=181KN
此时管的重力为零。
2、管道在注水后下沉时的受力分析
当管注满水下沉时管的Gmax=181+0.3*0.3*3.14*75*1*10=393KN
这时水的浮力F浮=0.316*0.316*3.14*75*10=235KN
管的拉力T=393-235=158KN
水流对管的冲力F=ρSV²=1*0.6*72*1²*10=432KN
混凝土墩的应力验算
σmax=Mmax/Wz=432×10³÷4×1÷(3.14×1.1³÷32)=0.826×10³MPa
[σ]=1.5>0.826×1.3=1.074MPa
钢筋混凝土墩的截面计算满足要求
十、附件
1、附表一机械设备计划表
2、附表二材料计划表
3、附图一拖过过河平面图
4、附图二过河纵断面图
5、现场施工照片
附表一机械设备表
序号
设备名称
规格
数量
进场计划
备注
1
挖掘机
6台
现场
2
推土机
1台
现场
3
抽砂泵
6寸
2台
4月份进场
4
送水泵(带水枪)
4寸
2台
4月份进场
5
抽砂船
2*3.5
1只
4月份进场现场组装
6
吊车
25t
1台
现场
7
吊车
25t
1台
现场(租赁)
8
电焊机
DX1-500
2台
现场
9
发电机
380V80KW
1台
现场
10
发电机
380V20KW
2台
4月份进场
11
手动葫芦
5t
5个
现场
13
柴油发动机
495
3台
4月份进场
14
柴油发动机
12马力
3台
4月份进场
15
注水泵
2台
现场
16
对讲机
6台
现场
序号
材料名称
单位
规格
数量
进场计划
备注
1
钢管
m
DN600(16mm)
150
现场1
2
钢丝绳
m
Φ22
700
运输途中
3
碎石
m³
10
3月1日进场
地产
4
水泥
t
6
3月1日进场
地产
5
混凝土管
m
Φ1000
20
已进场
6
弯头
个
25º
1
4月份进场
7
弯头
个
30º
1
4月份进场
8
弯头
个
65º
1
4月份进场
9
弯头
个
60º
1
4月份进场
10
钢丝绳夹子
Φ22
50
4月份进场
11
法兰盘
片
Φ600
12
4月份进场
12
进水闸阀
Φ100
2
已进场
13
排气闸阀
Φ50
2
已进场
14
角钢
根
C20
4
已进场
4.2米长
15
槽钢
根
C20
4
已进场
2米长
16
盘承
个
DN600
2
4月份进场
17
盘插
个
DN600
2
4月份进场
18
U型环
个
20
4月份进场
19
塑料管
m
Φ75
40
已进场
20
救生衣
套
10
已进场
21
抽砂船组装件
套
2
4月份进场
附表二材料计划表
附图一
拖管过河平面图
附图二
过河纵断面图
施工照片:
2012年5月8日现场照片2013年6月15日现场照片2013年6月20日现场照片
现场勘查制订施工方案平台及锚固支墩修建完成过河抽砂施工
2012年7月13日现场照片2013年7月13日现场照片2013年7月13日现场照片
现场机械布置拖管过河完成加水沉管
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