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水中铺设塑料管道的设计计算

管砂石桩（碎石桩、灰土桩、OG桩、低标号桩等）　　利用沉管制桩机械在地基中锤击、振动沉管成孔或静压沉管成孔后，在管内投料，边投料边上提（振动）沉管形成密实桩体，与原地基组成复合地基。　　

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。桩体积（包括砂桩、砂石桩、混凝土桩）不分沉管方法均按钢管外径截面积（不包括桩箍）乘以设计桩长（不包括预制桩尖）另加加灌长度计算（计量单位：m3）　　V=S×（L+加灌长度）　　式中：V――沉管混凝土灌注桩工程量　　S――管外径截面积　　L――设计桩长（不包括预制桩尖）　　加灌长度――设计有规定者，按设计要求计算；　　设计无规定者，按0.5m计算；　　桩顶标高已达到自然地坪时，不计加灌长度　　扩大桩的体积按单桩体积乘以复打次数计算，其复打部分乘以系数0.85（计量单位：m3）　　V=单桩体积×（1+0.85×复打次数）　　以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。

荆州市潜水检测公司找海工队★海工水下工程咨询热线：171-8515-9888   181-1868-6396   150-0511-8899★

海工水下清淤工程公司专业从事水下工程项目水下管道铺设、水下安装过河管道、水下管道和取水头安装、管道水下安装公司、沉管法。公司拥有专业的施工队伍，技术力量雄厚，公司所有潜水员都具有上海潜水局颁发的潜水员证书。公司服务于：江、河、湖、海、水库等水下开槽铺设管道、铺设水下电缆、管道潜水安装、沉管隧道施工、市政管道施工、管道潜水安装、管道安装水下施工、沉管法施工、安装水下过河管道、管道水下安装规范、水下压力管道安装、虹吸管水下安装、水下管道安装工程、水下管道沉放、沉管施工、铺设水下光缆、水下法兰连接、水下法兰安装、管道潜水员安装、管道铺设、水下燃气管道安装、水下管道安装技术、管道水下安装技术、沉管井、管道安装、沉管隧道基础作业。

CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定粘结强度的桩。其施工工艺与普通沉管碎石桩基本相同。　

　1.工程材料　　

1.1粉煤灰粉煤灰是燃煤发电厂排出的一种工业废料。它是磨至一定细度的粉煤灰在煤粉炉中燃烧（1100～1500。C）后，由收尖器惧的细灰（简称干灰）。其主要化学成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO等，其中粉煤灰的活性决定于各种粒度Al2O3和SiO2、的含量，CaO对粉煤灰的活性也极为有利。粉煤灰的粒度组成是影响粉煤灰质量的主要指标，一般粉煤灰越细，球形颗粒越多，因而水化及接触界面增加，容易发挥粉煤灰的活性。　　

1.2碎石碎石为不溶于地下水或不受侵蚀影响的硬骨料，一般采用砾石、碎石等，其粒径为20～50mm，密度为2.7t?m3，松散密度为1.39t?m3，含水率0.96%，含泥量不得大于5％。　　

1.3石屑掺入一定数量的石屑是填充碎石的孔隙，使其级配良好。石屑宜选用与同一种碎石原料进行加工，掺入的数量应由试验确定，不能随意添加。其各项参数如下：粒径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号普通硅酸盐水泥，质量优良，新鲜无结块。　　

2.机具设备　　

2.1主要机具振动打桩机是振动沉管法施工的主要机具。目前国产型号有DZ60KS/DZ30/DZ20/DZ60／DZ120等，对于地质情况较复杂的地基，功率大的打桩机比功率小的效果好，在一般的砂粘性土地基DZ90能满足孔径小于80cmCFG桩的施工。

2.2配套设备　　

2.2.1吊机的起吊能力应不小于10t，可用起落架代替吊机。　　

2.2.2电气控制设备是施工机械的心脏，控制电流操作台要有250A以上容量的电流表3块，500V电压表3块。　　

2.2.3加料可用架子车或小翻斗车完成，按一次不超过0.5立方计算需要运输工具的数量。　　

3.施工准备施工前，应作好以下准备工作：　　

3.1认真核对施工现场地质情况，防止施工时沉管振动破坏；　　

3.2按设计要地求布置桩位，绘出布桩平面图，标出打桩顺序和注明桩位编号，具体施工注意事项应详加说明；　　

3.3对现场及邻近的地下管线、地上建筑物等应事前进行清理；　　

3.4搞好现场测量工作，水准控制点及平面控制点应按测规要求引至现场，以控制桩的调程及位置；　　

3.5完成施工现场“三通一平”工作，保证沉管机械进场。

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现代社会离不开各种管道，就好比人体不能没有血管一样。其中有部分管道必须通过或者进入各种水域。在江河湖海中铺设管道显然是比较困难和复杂的工程问题，对于采用的管道系统有特殊的严格的要求，在长期的实践中人们发现在水中铺设管道领域可以利用和发挥塑料管道独特的性能和优势。

4.施工方法CFG桩施工前，一般须进行试验，以便确定成桩有关技术参数，待参数确定后再行组织施工。　　其施工工艺如右图所示。　　

4.1沉管　　

⑴桩机就位须水平、稳固、调整沉管与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%；　　

⑵若采用预制钢筋混凝土桩尖，需埋入地表以下300mm左右；　　

⑶启动电动机，开始沉管过程中注意调整桩机的稳定，严禁倾斜和错位；　　

⑷沉管过程中须作好记录。激振电流每沉1m记录一次，对土层变化处应特别说明，直到沉管至设计标高。　　

4.2投料　　

⑴在沉管过程中可用料斗进行空中投料。待沉管至设计标高后须尽快投料，直到管内混合料面与钢管料口平齐；　　

⑵如上料量不多，须在拔管过程中进行孔中投料，以保证成桩桩顶标高满足设计要求　

⑶混合料配比应严格按设计文件规定执行，碎石和石屑含杂质不大于5%；　　

⑷按设计配比配制混合料，投入搅拌机加水拌和，加水量由混合料坍落度控制，一般坍落度为30～50mm，成桩后桩顶浮浆厚度一般不不超过200mm；　　

⑸混合料的搅拌须均匀，搅拌时间不得小于1min. 　　

4.3拔管　　

⑴当混合料加至钢管投料口平齐后，开动电动机，沉管原地留振10s，然后边振动边拔管；　　

⑵拔管速度按均匀线速控制，一般控制在1.2～1.5m/min左右，如遇淤泥或淤泥质土，拔管速率可适当放慢；　　

⑶当桩管拔出地面，确认桩符合设计要求后用粒状材料或湿粘土封顶，然后移机继续下一根桩施工。　　

4.4施工顺序连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩颈，但很少发生桩完全断开；跳打一般很少发生已打桩桩径被挤小或缩颈现象，但土质较硬时，在已打桩中间补打新桩时，已打桩可能被振断或振裂。　　在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打；在饱和的松散粉土中施打，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打的方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工。施打新桩时与已打桩间隔时间不应小于7天。　　

4.5混合料坍落度为避免桩顶浮浆过多，混合料坍落度一般为3～5cm. 　　

4.6保护桩长所谓保护桩长是指成桩时预先设定加长的一段桩长，基础施工时将其剔掉。　　保护桩长越长，桩的施工质量越容易控制，但浪费的料也就越多。　　设计桩顶标高离地表距离不大于1.5m时，保护桩长可取50～70cm，上部用粒状材料封顶直到地表。　　

4.7桩头处理CFG桩施工完毕待桩体达到一定强度（一般为7天左右），方可进行基槽开挖。在基槽开挖中，如果设计桩顶标高距地面不深（一般不大于1.5m），宜考虑采用人工开挖，不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响，而且经济可行；如果基槽开挖较较深，开挖面积大，采用人工开挖不经济，可考虑采用机械和人工联合开挖，但人工开挖留置厚度一般不宜小于700mm. 　　

4.8褥垫铺设为了调整CFG桩和桩间土的共同作用，宜在基础下铺设一定厚度的褥垫层，其铺垫厚度应严格按设计规定办理。其材料多为粗砂、中砂或级配砂石，限制最大粒么不超过3cm. 　　

施工时先虚铺，再采用静力压实，当桩间土含水量不大时也可夯实。桩间土含水量较高，特别是高灵敏度土，要注意施工扰动对桩间土的影响，以避免产生橡皮土。

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漂浮水中铺设的HDPE实壁管常常采用漂浮的方法运输到铺设位置或者暂时存储在水面上。因为HDPE的比重小于1，两端密闭的HDPE管空管有很大的浮力，同时又非常柔韧不怕波浪的冲击，所以可以在波涛汹涌的大海上漂浮运输。例如前面介绍到的法国蒙彼利埃市排海工程所采用的20根直径1600mm长度550m的连续长管就是在挪威的工厂生产，在海面上分4批经过北海，大西洋，拖运到地中海边的工地。

5.施工质量控制　　

5.1施工监测　　

⑴打桩过程中随时测量地面是否发生隆起，因为断桩常常和地表隆起相联系；　　

⑵打新桩时对已打但尚未结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以估算桩径的缩小量；　　

⑶打新桩时对已打并结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以判断是否断桩。一般当桩顶位移超过10mm，需开挖进行查验。　　

5.2逐桩静压对重要工程或施工监测发现桩顶上升量较大且桩数较多时，可对桩进行快速静压，将可能断裂并脱开的桩连接起来。但这一处理方式应根据施工现场实际情况确定或设计文件有特别规定需做处理。　　

5.3静压振拔技术静压振拔是指沉管时不启动电动机，借助桩机自重将沉管沉至预定标高，填料后启动电动机振动拔管。对饱和土采用这一技术对保证施工质量是有益的。　　

5.4大直径预制桩尖的采用在软土地区，当桩长范围内桩端有可能落在好的土层上时，可采用比通常用的更大的预制桩尖，桩尖的直径增大到沉管外径的1.5～2.0倍，即“大头桩尖”，其目的是为了获得更大的端阻力。　　

6.质量检验CFG桩施工结束后，应间隔一定时间方可 进行质量检验。一般养护龄期可取28天。　　

6.1桩间土检验桩间土质量检验可用标准贯入、静力触探和钻孔取样等试验对桩间土进行处理前后的对比试验。对砂性土地基可采用标准贯入或动力触探等方法检测挤密程度。　　

6.2单桩和复合地基检验可采用单桩载荷试验、单桩或多桩复合地基载荷试验进行处理效果检验。检验点数量可按处理面积大小取2～4点。

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该管线上所有阀门安装，每台阀门必须核对实物的规格、型号、材质、编号和制造厂的合格证后，方可安装。所有阀井按设计图中的阀井图设计及要求进行施工。8、管道试压：dn2400pccp管试验压力为pa。管道水压试验合格后，竣工验收前应进行管内清扫和分段冲洗、消毒。工程特点1、该工程是市的重点工程，对市的经济持续发展有着重要作用。由于质量要求高，工期紧，所以要加强管理，确保工程按期优质完成。2、工程质量要求达到国家质量评定优良标准。必须加强施工全过程的质量管理、控制和监督实现工程创优。3、工程施工难度大。该段给水管线全部位于浅丘地带，处于i级膨胀土区，地质条件差；地形起伏大，土方工程量大；管线多处与涵洞和污、雨水沟立交；部分管段从鱼塘下穿过，在～段从东风渠下穿过，同时还多处穿越农房及厂房，施工时必须采用特殊措施。dn2400pccp管道重量大，给管道的运输、吊装、安装及施工便道的修筑等带来比较高的要求。4、该工程施工现场条件差。该段管线位于，属于野外施工。周围多处鱼塘，施工场地和可供搭设施工临时设施场地及物资堆放场地都很少。在施工条件差的情况下，为了保证工程进度和工程质量，必须周密组织，争做文明施工现场。5、由于该工程与厂家、农户及河道管理处等多家单位交道，可能发生各种问题，需要多方面协调配合处理。在施工中要需要加强与设计单位、建设单位和监理单位及其他相关单位的联系，力争问题解决得好一些，以保证工程顺利完成。施工布署施工目标1、施工该段管线工程的方针：严密组织、科学管理、以精湛的安装技术优质高效地为建设（bot）输水管工程作贡献。

7.常见问题及施工措施　　

6.1施工中常见问题　　

6.1.1施工扰动土的强度降低振动沉管CFG桩施工时，对土体扰动较大，而不同密度的土受到扰动后，承载力变化也不一样，对密实较高的土，如采用振动沉管成桩工艺，振动使土的结构强度破坏，承载力反而可能下降。　　

6.1.2缩颈和断桩在饱和软土中沉桩时，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩的作用主要表现为挤压，使得已打桩被挤压成不规则形状，影响承载力，严重时还会造成缩颈和断桩。而在上部有较硬土层或中间夹有硬土层的土中成桩，桩机振动较大，会对已打桩产生振动破坏。采用跳打法时，若已打桩硬结强度又不太高，在中间补桩时，已打桩可能被振裂口

6.1.3桩体强度不均匀桩机卷扬机系统沉管线速度太快时，为控制平均速度，一般采用提升一级距离，停下留振一段时间，非留振时速度太快可能导致缩桩或断桩。拔管速度太慢或留振时间过长，都会使桩端水泥含量少，桩顶浮浆过多，混合料也容易产生离析，造成桩身强度不均匀。　　

6.1.4桩料与土的混合当采用活瓣桩靴成桩时，可能出现的问题是桩靴开口宽度不够，混合料下落不充分，造成桩端与土接触不密实或桩端一段桩径偏小。若采用反插法施工，如果桩管不垂直，反插时使土体与桩体材料混合，造成桩身掺土等缺陷。　　

6.2施工措施施工措施由于振动沉管CFG桩容易出现以上种种缺陷，因此为保证质量，应尽量做到：　　

6.2.1施工前进行工艺试验工艺试验的目的是考查设计的桩距和沉桩顺序能否有效的保证桩身质量。工艺试验可结合工程桩施工进行，并做如下观测：　　

首先，考查新打桩对尚未结硬的已打桩的影响。观测前应在已打桩的桩顶设置标杆，沉新桩时，测量已打桩的上升高度，据此推测其直径的缩小值，直至已打桩完全结硬后，开挖以检测其质量及桩径。　　

其次，考查新打桩对已结硬的已打桩的影响。具体作法是将标杆埋设于尚未结硬的已打桩的桩顶，持桩体结硬后，测量打新桩时已打桩的桩顶位移。　　对挤密效果好的土，打桩振动会引起地表下沉，桩顶因为受挤上升而产生断桩的可能性不大，如果发现桩顶向上位移过大时，桩可能发生断开，若上升超过10mm，则断桩可能性较小。　　

6.2.2加强施工监测施工过程中，如能加强对沉桩的监测，可以使技术人员及时发现施工中的问题。便于施工管理人员进行决策，从而保证工程质量。　　施工前，要选择足够的有代表性的测点，以测量场地标高，沉管过程中也应随时测量地面标高是否隆起，防止断桩口施工过程中，应加强对桩顶标高的观测，必要时，对桩顶上升幅度较大或怀疑发生质量事故的桩应开挖探查。　　

6.2.3逐桩静压对重要工程或监测中发现桩顶上升量较大且桩数量多，桩距小的工程可采用逐个桩，快速静压，以消除可能出现的断桩对地基承载力产生的消极影响。此技术在沿海一带应用广泛，称为跑桩。　　施工时，可在沉管桩桩架上配置适量压重，一般以桩顶压力不小于1.2倍单桩设计荷载为宜，当桩身达到一定强度后进行逐桩静压，每根桩静压时间一般为3min.采取静压技术可以将可能发生的断桩连接起来，使之正常传力。　　

6.2.4静压振拔技术静压振拔是指沉管时不启动马达，借助桩机自重将沉管压至设计标高，填满混合料后再启动马达振动拔管。　　

这种做法主要适用于饱和软土中，特别是塑性指数较高的软土中，它可以避免因振动土体而导致的过大孔隙水压力对桩体影响，也可以防止土体受到剧烈扰动而使其强度大幅度降低。

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对于采取污水一级处理和排海工程结合的办法是否可以保证不污染环境，对于海洋的自然消纳和自净能力，国际上进行了大量的长期的研究和考察，已经取得了一致的肯定。因此，在《中国海洋21世纪议程》提出“合理利用海洋自净能力。深水管道排污可以减少污水治理费用，利用海洋自净能力净化污水。沿海城市应逐步推广污水深水管道排海工程。”在《中华人民共和国海洋环境保护法》中明确提出“在有条件的地区，应当将排污口深海设置，实行离岸排放。”