x引水二期工程x段输水管道下穿x绕城高速公路方案设计报告.doc

x引水二期工程x段输水管道下穿x绕城高速公路方案设计报告4目 录目 录I第1章前言11.1x引水二期工程概况11.2输水线路穿越x绕城高速公路概况4第2章工程地质52.1地形地貌52.2地层岩性52.3水文地质62.4场地地震效应62.5工程地质条件评价6第3章工程方案论证73.1设计依据73.2工程等别和标准103.3工程方案设计11第4章工程设计164.1工程布置164.2输水钢管16第5章施工组织设计185.1施工条件185.2拉森钢板桩支护开挖施工185.3施工进度计划205.4施工期安全监测215.5施工安全保证措施23第6章施工期对高速公路安全影响分析276.1对公路桥墩安全的影响分析276.2施工期间交通组织安全27第7章通水后对高速公路营运安全影响分析28附件：附件一 x引水二期工程项目申请报告专家组评估意见附件二 x引水II标段输水管道、输水隧洞施工图审查合格书附件三 连江县发展和改革局关于连江县x引水二期工程项目核准的批复（连发改基建【2014】74号）附件四 福建省交通规划设计院初步意见答复附件五 拉森钢板桩支护计算书附图：附图01 x引水二期工程总平面布置图附图02 输水管道下穿x绕城高速勘探点平面布置图附图03 输水管道下穿x绕城高速地质纵剖面图附图04 输水管道下穿x绕城高速平纵断面图附图05 拉森钢板桩临时支护大样图（推荐方案）附图06 放坡开挖管槽大样图（比选方案）第1章 前言1.1 x引水二期工程概况连江县及马尾新城是海峡西岸经济区的重要组成部分，在海峡西岸经济区发展布局中处于重要的地位。连江县拥有区位、资源、港口、交通优势，经济社会发展已步入良性循环的阶段。近几年来，连江县在谋划县域经济发展中，主动对接x市北翼发展布局，提出“工业兴县、港口强县”的发展战略，加快推进连江成为x市北翼新兴的临港工业基地。经过几年的发展，连江正努力把可门港打造成海西最大的干散货港口、最先进的物流码头；可门电厂总投资540亿元人民币，设计1040万千瓦时的装机容量，目前已成功运营一期2台60万千瓦机组，并以此为龙头，带动环罗源湾区域临港工业发展；福建申远新材料有限公司与连江县政府签署总额400亿元的合同，投资世界最大的己内酰胺一体化项目，该项目总规划年产100万吨己内酰胺，一期建设两条20万吨己内酰胺生产线，预计于2015年底投产，这一项目或可改变目前我国高端己内酰胺进口依存度高的局面，打破国内锦纶行业发展的瓶颈，将彻底改变连江县工业短脚现象，为今后工业发展提供强大动力。马尾新城规划范围包括包括琯头、亭江、快安、马尾、琅岐经济开发区。马尾新城建设是x中心城区东扩南进、沿江向海发展的主攻方向和x城区扩展的重要载体，也是进一步做大做强海西省会中心城市规模，构筑海峡西岸经济区首位度城市的战略举措。马尾新城的发展定位为：“集高新技术产业、总部经济、港口物流、生态旅游度假、现代农业等功能于一体的新城”；琅岐岛发展定位为“以生态为特色，旅、居、产为一体的综合型旅游岛”。不管是追溯历史还是展望未来，马尾新城的开发建设都承载着福建省和x市的发展战略和历史使命，需要立足于海西经济区、x大都市区的发展来审视马尾新城的发展，寻求其新的发展定位、目标和使命。随着连江县及马尾新城的开发建设，招商引资力度的加大，工业项目的落地，人口增多，用水需求量也逐步增大，现有的供水体系已经远远不能满足供水安全保障的需要，未来的连江县及马尾新城存在水质性、资源性及工程性缺水。预计至2030年，连江县、马尾新城最高日水资源缺口分别为31.74万m3/d、22.5万m3/d，供水能力不足和地区经济的发展及日益增长的用水需求的矛盾将日益突出，严重影响了连江县及马尾新城的开发建设。现有的供水体系与地区人口、经济发展不匹配，客观上要求长距离的水资源调配，以提升水资源对经济社会发展的支撑能力，保障连江县及马尾新城社会经济的可持续发展。因此，新建x引水二期工程，解决连江县及马尾新城日益突出的缺水问题，是非常必要而且刻不容缓的。根据用水量预测、水资源论证报告书以及x市人民政府关于同意福建省鳌江下游水量分配方案的批复，确定x引水二期工程按60.0万m3/d规模建设，工程由鳌江流域x水库取水，主要供水区域为连江县及马尾新城，主要受水点为连江县观音阁水厂、琯头水厂、规划连江县城区第二水厂、待建的连江县可门港第一水厂、规划连江县可门港第二水厂、规划琅岐海峡水厂及马尾第一水厂，具体受水点情况详见下表：x引水二期工程受水点一览表 表1-1引水线路受水点规模（万m3/d）琅岐支线连江县观音阁水厂5琯头水厂4亭江第二水厂4规划琅岐海峡水厂10文山支线规划连江县城区第二水厂10待建可门港第一水厂8规划可门港第二水厂19总计60根据方案比较，x引水二期工程采用以承压输水隧洞为主，结合输水管道的输水方式，引水线路全长约56.553km，其中输水隧洞约43.705km，输水管道约12.848km。取水口位于x水力发电厂大坝左岸约190m岸坡，即水库东侧X133县道交通桥南侧约80m处。x引水二期工程由x引水主线、文山引水支线及琅岐引水支线组成。x引水主线：设计规模为60.0万m3/d，长度约15.64km，其中输水隧洞总长度约为12.42km，开挖洞径4.0m；输水管道总长度约为3.22km，管径为DN3000。x引水主线由x水库取水口往东南方向途经上白岩、溪利、南山、陀市、x、朱步至长后，分为琅岐、文山两条引水支线。琅岐引水支线：设计规模为23.0万m3/d，长度约14.03km，其中输水隧洞总长度约为9.147km，开挖洞径为2.8m，输水管道总长度约为4.883km，管径为DN1600DN1400。输水线路由长后分叉口往东南方向经长汀、观音阁、狮山、葫芦门、炎埕坂、温福铁路、沈海高速至琯头镇阳岐村的连江远洋渔业公司基地。输水线路沿线设3个分水口，分别位于观音阁、沈海高速公路琯头互通、104国道附近，分别为连江县观音阁水厂、琯头水厂、规划亭江第二水厂预留接水点，供水规模分别为5.0万m3/d、4.0万m3/d、4.0万m3/d，输水线路末端位于琯头镇阳岐村的连江远洋渔业公司基地附近，为规划琅岐海峡水厂预留10.0万m3/d规模水量。文山引水支线：设计规模为37万m3/d，长度约26.883km，其中输水隧洞总长度约为22.138km，开挖洞径3.22.8m；输水管道总长度约为4.745km，管径为DN2400DN2200。输水线路由长后分叉口往东北方向经东湖、上山、官巷、135县道、青岛啤酒厂、财桥、半岭宫、樜桥、鲤鱼头、东绕城高速公路、山坑、笔架山、中麻、牛埠山至红厦。输水线路沿线设2个分水口，分别位于135县道、牛埠山附近，为连江县城区第二水厂、连江县可门港第一水厂预留接水点，供水规模为10.0万m3/d、8.0万m3/d，输水线路末端位于红夏村西侧，为连江县可门港第二水厂供水，供水规模为19.0万m3/d。x引水二期工程投资估算总投资：94731.60万元。受项目建设单位x市水务投资发展有限公司的委托，我院进行x引水二期工程项目申请报告的编制，编制单位根据最新的设计条件和基础资料，对x引水二期工程进行详细的论证。2014年4月29日，受连江县发展改革局委托，浙江经纬工程项目管理有限公司在连江县主持召开x引水二期工程项目申请报告评估会，并形成评估意见（附件一）。2014年5月，连江县发展改革局发对“x引水二期工程”予以核准批复（附件二）。琯头水厂观音阁水厂琅岐支线x水库2文山支线x主线可门港第一水厂长后村连江县城区第二水厂图1-1“x引水二期工程”工程布置图1.2 输水线路穿越x绕城高速公路概况x段输水管道，管径DN3000此处下穿x绕城高速公路根据x引水二期工程项目申请报告推荐的输水线路，x引水主线的x段输水管道需下穿现状x绕城高速公路。为了减少本工程实际施工时的施工难度，我院针对下穿x绕城高速公路进行专项方案设计。x绕城高速公路此处下穿x绕城高速公路图1-2 x段输水管道下穿x绕城高速公路示意图第2章 工程地质x引水二期工程x引水主线x段输水管道拟下穿x绕城高速公路高架桥，高速公路已建成并正常运营。根据该地区地形地貌和地质条件，我院对该段输水线路提出以下设计方案：根据公路安全保护条例第十一条要求，“公路建筑控制区的范围，从公路用地外缘起向外的距离标准为，省道不小于15米，高速公路不小于30米”，本工程输水管道下穿x绕城高速总长度约23米，结合本段输水管道地质条件，交叉影响段输水管道保护范围起点位于高速公路高架桥北侧35米，终点位于距离高速公路高架桥南侧35m。输水管道保护范围桩号G1 1+322G1 1+430，长度108m 。输水线路与x绕城高速公路道路中线交汇点桩号为：G1 1+380，其坐标为：X=2905471.625，Y= 446320.865 (1980西安坐标系，下文相同），x绕城高速中线设计桩号K39+002.5，运营里程桩号为K42+000，交汇点现状地面高程为9.85m，绕城高速公路高架桥桥面高程为32.85m，输水管道与高速公路交角为90，管道中心高程为5.31m，管顶高程为6.81m，管顶覆土为3.04m，输水管道从20#和21#桥墩之间穿越，管道中心线距离两侧桥墩距离为11.7m。2.1 地形地貌下穿x绕城高速公路高架桥段场地地形地貌为冲洪积平原，场地现状高程为9.509.80m，地势总体较为平坦。2.2 地层岩性根据x引水二期工程（标段）岩土工程勘察报告钻孔ZK37、ZK38资料揭露，埋设管道沿线场区上部为第四系人工填土层（Qr）和冲洪积层（Qal+pl）。各岩土层特征现分述如下：人工填土：黄褐色，松散、湿，主要成分为粘土和碎石，局部夹有生活垃圾，堆填时间大于3年，主要分布在省道两侧。其层顶标高为9.309.55m，层厚为1.001.20m。中粗砂：浅灰色，稍密中密，饱和，主要以中粗砂为主，含量约占70%，骨架间填充约15%灰黑色淤泥，分选性一般，级配较好。该层在下穿段沿线均有分布，其层顶标高为8.308.35m，厚度约1.301.40m。淤泥质土：灰黑色，饱和，流塑，主要以淤泥为主，含约10%粉细砂，含大量腐殖质，具异味，夹有中细砂。该层在下穿段沿线均有分布，其层顶标高为6.906.95m，层厚为1.603.10m。砂卵石：杂色，稍湿饱和，稍密中密，冲洪积成因，粒径主要为37cm，最大粒径大于12cm，磨圆度好，呈亚圆状，含量约占总成分的60%，分选较差，级配连续，填充物为中粗砂。该层仅在钻孔ZK37中有揭示，其层顶标高为5.35m，层厚为14.40m。残积土：灰黄色，可塑，稍湿饱，母岩为花岗岩。除少量石英颗粒，其余矿物均已风化成粘土状，花岗结构依稀可见，刀切面光滑，稍有光泽，干强度及韧性中等。该层在下穿段沿线均有分布，其层顶标高为3.80-6.05m，该层未揭穿。据1:20 万区域构造地质图，拟建场地及周边无活动断裂通过，本次勘察未见活动断裂等地质构造迹象。2.3 水文地质根据含水层性质及地下水埋藏条件，下穿段地下水类型主要为孔隙水。孔隙水主要分布在表层杂填土及冲洪积层中，其富水性较好，水量中等，主要是大气降水补给。地下水位随季节变化，受地表降水影响较大。2.4 场地地震效应根据x引水二期工程（标段）岩土工程勘察报告，拟建下穿段场地土类型为中软土软弱土，建筑场地类别为类，场地峰值加速度a=0.05g，场地的特征周期为0.45s，抗震设防烈度为度。 拟建场地抗震设防烈度为6度，设计时不考虑砂土液化和软土震陷的影响。2.5 工程地质条件评价桩号G1 1+322G1 1+430段管道采用拉森钢板桩支护开挖施工下穿x绕城高速公路，下穿段场地地形地貌为冲洪积平原，场地现状高程为9.509.80m，地势总体较为平坦。根据钻孔ZK37、ZK38资料分析，下穿段地层主要为中粗砂层、砂卵石层和淤泥质土层，标准贯入击数范围为1030击。根据钢板桩工程手册该段打桩施工时采用震动打桩比较合适。第3章 工程方案论证3.1 设计依据3.1.1 项目申请报告阶段主要成果及意见x引水二期工程项目申请报告评估意见如下：（1）基本同意x引水二期工程设计总规模为60万m3/d，但应核实各座水厂的生产规模、供水能力与总设计规模平衡；（2）同意采用鳌江上游原水作为本项目的水源，在x水库取水基本合适；（3）基本同意报告书推荐的输水线路布置方案，在下阶段设计过程中，可按地形、地质实际状况作适当调整；（4）同意输水线路采用压力隧洞和管道串联输水的方式；（5）原则同意输水管道材料选用外加PE防腐层的钢管，但应加强管道内壁及施工接缝的有效防腐；（6）建议下阶段对取水方式做进一步优化、比较。3.1.2 设计基本资料3.1.2.1 地形、地貌连江县是个多山沿海丘陵县。县域陆海兼备，海域辽阔，浅海滩涂面积相当于陆地面积的2.7倍。全县地势，横向看，至西向东南起伏，呈马鞍型；纵向看，由北向南呈三级阶梯降落。根据连江县地貌特征和分布规律，按地貌成因，可分为流水地貌和海成地貌，流水地貌以山地、丘陵、河谷平原、冲洪积平原，山间盆谷为主。海成地貌以海积平原和海滩为主，从各个地貌类型的分布规律看，山地主要分布在西部、东北部地区，其物质以火山岩为主；丘陵主要分布在山地的外缘、河流两岸及海岸线上，其物质以花岗岩为主，山间盆谷错落于丘陵山地之间，河谷平原和冲洪积平原主要分布于鳌江中上游和丹阳、辈沿地区，海积平原和冲海积平原则连片分布于闽江口北岸，鳌江中下游两岸和马鼻、官坂一带，其物质是砂质粘士、细砂、砾石层、海积淤泥以及泥沙等。土层由下而上，分别为淤泥层、砂石层、亚粘土层、瓦砾填土和土质填土层，地基承载力平均为10-16t/m2。水位西南高，东北低，平均水位4.5m左右，地下水位分布均匀，储量较大，地下水位1.2m，水质情况良好。3.1.2.2 气象条件连江县属中亚热带海洋性季风气候，气候温暖，四季分明，夏长冬短，雨量适中，灾害性天气频发，每年有台风、暴雨等。全县累年平均气温19.1，年最高平均气温20.4，年最低平均气温18.5，极端最高气温38.7，极端最低气温-3.8，相对湿度平均值82%，日照年平均1604.5小时，七月份最多为331.9小时，二月份最少为14.1小时。多年平均降雨量1551.5mm，最多2131.1mm，最少为905.8mm。全县全年雨量集中在3-9月，3-4月为春雨季，5-6月为梅雨季，7-9月为台风季，占年降水量的81.32%。枯水期在10月至次年2月，降水量占年降水量的18.68%，最长连续无降水日数达37天，最长连续降水日数达21天。年平均风速1.9m/s，一年之中7-9月平均风速较大，12-3月平均风速较小。风速自沿海向内陆减弱，岛屿和海岸突出部为最大。北茭年平均风速6.4 m/s，内陆地区为最小。年平均大风日达4.9天。全年风向多为东北东和东，但北西北、北风的风向频率以10月、11月、12月份为最多，南西南、南风的频率以5月、6月和7月为最多。全月年平均雾日8.1天，北茭地区年平均雾日32.7天，无霜期年平均304天，有雪日年平均0.5天。3.1.2.3 水系水文由于棋盘格式地质结构的控制，连江县河谷切割强烈，岭谷平行排列明显，水系相当发达，有闽江、鳌江两大河流，六大溪流（流域面积在10 km2以上）和73条小溪流，境内总长348 km，网布全境。全县地表水多年平均29.21亿m3，丰水年43.07亿m3，枯水年14.05 m3。闽江：流经县境南部琯头镇流注入海，属于近海感潮区，是省内主要航运港道。闽江入海径流量多年平均值为620亿m3，占全省入海径流量的57%，年输沙量为830万吨。鳌江：是省内第六大河流，也是县内最大的河流。上游发源于古田境内东北部，干流经县内小沧、潘渡、鳌江、凤城、浦口、东岱等6个乡镇，在东岱镇的大涂村流入东海。流域面积2665km2，河长137km，平均坡降2.6，多年平均径流深1038mm，多年平均径流量18.59亿m3，多年平均流量86.52m3/s，年输沙量为44.6万吨。河流上游峡谷连绵、坡陡、流急，间有山谷盆地，河谷两岸森林茂密，植被良好，下游河宽、坡缓，两岸土地肥沃，易涝易旱。连江县沿海潮汐属正规半日潮，往复潮、黄岐半岛潮差6.13m，闽江口潮差6.03m，罗源湾平均潮差4.98m，平均最小潮差3.54m，平均最大潮差6.68m，最大潮差8.38m（潮流基准面在平均海平面3.69m）。罗源湾平均纳潮量为0.66千m3。大潮纳潮量为0.88千m3，小潮纳潮量为0.47千m3。罗源湾海水半更换期约为10天，有12条溪流流入罗源湾，年逐流量仅0.38千m3，东南海域水平均盐度为28.6，比湾口（31.2）低2.6，涨潮时流到岗屿附近后分两个分支，一个分支流向西北顶，另一支流向西南湾顶。退潮流则以流向相反路线退出。最大涨潮流速发生在高潮后23小时，通常落潮流速大于涨潮流速。可门口流速最大为2.34km/h，中高潮区流速小于1km/h。3.1.2.4 下穿工程区土层及地基特性x段输水管道下穿x绕城高速工程区域地层主要为中粗砂层、砂卵石层和淤泥质土层，标准贯入击数范围为1030击。根据钢板桩工程手册该段打桩施工时采用震动打桩比较合适。3.1.3 采用的主要规范及标准(1) GB50013-2006室外给水设计规范(2) GB50201-2014防洪标准(3) SL430-2008调水工程设计导则(4) DL5077-1997水工建筑物荷载设计规范(5) SL285-2003水利水电工程进水口设计规范(6) SL279-2016水工隧洞设计规范(7) SL252-2017水利水电工程等级划分及洪水标准(8) SL62-2014水工建筑物水泥灌浆施工技术规范(9) SL191-2009水工混凝土结构设计规范(10) SL303-2004水利水电工程施工组织设计规范(11) DL/T5133-2001水电水利工程施工机械选择设计导则(12) SL74-2013水利水电工程钢闸门设计规范(13) SL41-2011水利水电工程启闭机设计规范(14) SL105-2007水工金属结构防腐蚀规范(15) CECS193-2005城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程(16) GB/T18593-2010熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装(17) SY/T-0447-2014埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准 (18) CECS10：89埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准(19) CECS141:2002给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程(20) GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准(21) GB500102010混凝土结构设计规范(22) GB50009-2012建筑结构荷载规范(23) GB50017-2003钢结构设计规范(24) GB50007-2011建筑地基基础设计规范(25) JGJ 79-2012建筑地基处理技术规范(26) JGJ 120-2012建筑基坑支护技术规程(27) JGJ94-2008建筑桩基技术规范(28) SL203-2000水工建筑物抗震设计规范(29) GB50108-2008地下工程防水技术规范(30) GB500522009供配电系统设计规范(31) GB500542011低压配电设计规范(32) GB500552011通用用电设备配电设计规范(33) GB500572010建筑物防雷设计规范(34) GB500342013建筑照明设计标准(35) 市政公用工程设计文件编制深度规定2013版(36) 中华人民共和国工程建设标准强制性条文（2002年版）(37) 城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标(38) 城市给水工程项目建设标准3.2 工程等别和标准3.2.1 工程等别及建筑物级别x引水二期工程由x引水主线、文山引水支线及琅岐引水支线组成。x引水二期工程引水流量为60万m3/d (6.94m3/s)，工程受水区为连江县和马尾新城，总受益人口约为153.6万人（2030年，非农业人口），属重要城市供水工程，工程引水规模为6.94m3/s，年引水量约2.19亿m3，根据调水工程设计导则SL430-2008第9.2.2条的规定：“以城市供水为主的调水工程，应按供水对象重要性、引水流量和年引水量三个指标拟定工程等别，确定等别时至少应有两项指标符合要求”，x引水二期工程的两项指标（引水流量、年引水量）符合等工程的要求，因此确定x引水二期工程属等工程。根据防洪标准GB 50201-94、水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000及水利水电工程进水口设计规范SL25-2003 规定，进出水口、输水隧洞、输水管道等永久性主要建筑物按3级设计，次要永久性水工建筑物按4级设计，临时性建筑物按5级设计。3.2.2 洪水标准根据水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000规定，供水工程中输水隧洞、输水管道等主要建筑物设计洪水重现期为30年 (P=3.33%),校核洪水重现期为100年（P=l%)。3.2.3 地震设防烈度根据国家地震局中国地震动参数区划图（GB18306-2001)及其使用规定，x引水二期工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为6度；依据水工建筑物抗震设计规范（SL20397），本工程建筑物设计烈度为6度，工程按6度进行抗震设防。3.3 工程方案设计x引水二期工程由进水口、输水隧洞、输水管道及管道附属建筑物、出水口等组成，引水线路采用以承压输水隧洞为主，结合输水管道的输水方式，引水线路全长约56.553km，其中输水隧洞约43.705km，输水管道约12.848km。隧洞开挖洞径为4.02.8m，输水管道口径为DN3000DN1600。取水口位于x水力发电厂大坝左岸约190m岸坡，即水库东侧X133县道交通桥南侧约80m处。x引水二期工程由x引水主线、文山引水支线及琅岐引水支线组成。根据项目申请报告推荐线路方案，x引水二期工程x引水主线起点位于x水库，输水线路走向：x水库上白岩溪利南山陀市x朱步至长后。x引水主线的x段输水管道需下穿现状x绕城高速公路，下穿地点位于连江县潘渡乡。3.3.1 x段输水管道下穿x绕城高速公路设计方案3.3.1.1 方案比选根据现状x绕城高速公路高架桥的资料，并查看现场实际地形条件，x引水二期工程x段输水管道与x绕城高速公路道路中线交汇点桩号为：G1 1+380，其坐标为：X=2905471.625，Y= 446320.865 (1980西安坐标系，下文相同），x绕城高速中线设计桩号K39+002.5，运营里程桩号为K42+000，交汇点现状地面高程为9.85m，绕城高速公路高架桥桥面高程为32.85米，输水管道与高速公路交角为90，管道中心高程为5.31m，管顶高程为6.81m，管顶覆土为3.04m，输水管道从20#和21#桥墩之间穿越，管道中心线距离两侧桥墩11.7m。根据公路安全保护条例第十一条要求，“公路建筑控制区的范围，从公路用地外缘起向外的距离标准为，省道不小于15米，高速公路不小于30米”，本工程输水管道下穿x绕城高速总长度约22米，结合本段输水管道地质条件，交叉影响段输水管道保护范围起点位于高速公路高架桥北侧35米，终点位于距离高速公路高架桥南侧35m。输水管道保护范围桩号G1 1+322G1 1+430，长度108m 。根据地质情况来看，输水线路下穿现状的x绕城高速公路下部地层依次为：人工填土、中粗砂、泥质细砂、淤质土、砂卵石、残积土。根据现场踏勘并结合本工程总体施工布置情况，输水管道施工期间高速公路高架桥存在一定安全隐患，因此本次对输水管道管槽开挖方式进行技术经济比较。方案一：放坡开挖施工方案放坡明槽法沟槽断面呈梯形，土方量大，施工占地多，适用于地势开阔、建筑物少、交通量小的地方，这是管道工程中最基本也是最经济的施工方法。本工程开挖断面见下图管槽开挖采用1:1放坡，边挖边退，基底两侧各考虑0.7m宽工作面。管槽开挖及回填如下图所示：图3-1放坡开挖管槽开挖及基础回填示意图本段管道管顶覆土为3.04m，按照上图所示本次管槽开挖所需占用路面宽度约为17.08m，管槽开挖施工边界线距离两侧桥墩的距离为3.16m，如下图所示：图3-2放坡开挖管槽施工边界与桥墩位置示意图方案二：拉森钢板桩支护开挖施工方案拉森钢板桩支护开挖施工沟槽断面呈矩形，施工占地少，土方量少，适用于开挖断面受限制地段区域施工。同时考虑本段管道管底地质条件为中粗砂层，下部为砂卵石层，标准贯入击数范围为1030击。根据钢板桩工程手册针对此类地质情况采用震动打桩时比较合适，故本次钢板桩支护。它的优点是既减少了破路、恢复道路的费用，减少了土方量，又保护了道路上其它市政设施及房屋，缺点是打桩增加了成本投入和施工费。为提高钢板桩利用率，以150200m为一个工作面,按打桩、挖槽、管道安装、还槽、拔桩，再打桩的施工工序循环进行。这种施工方法比放坡明槽法沟槽断面土方量小，但要增加打桩及拔桩的费用。拉森钢板桩支护具体断面如下图所示：图3-3拉森钢板桩支护开挖及基础回填示意图本段管道管顶覆土为3.04m，按照上图所示本次管槽开挖所需占用路面宽度约为11m，管槽开挖施工边界线距离两侧桥墩距离为6.2m如下图所示：图3-4拉森钢板桩支护开挖施工边界与桥墩位置示意图3.3.1.2 方案确定两个方案的交叉影响范围长度、工程地质条件、输水线路均一致，综合考虑管槽开挖边界与高速公路桥墩的位置关系、施工安全性、施工工期、工程投资等因素，方案二虽然施工工期较长，但管槽开挖范围距离两侧桥墩较远、对高速公路桥墩周边土壤扰动较小，更能确保高速公路高架桥的安全，且由于土方开挖量较小，整体工程投资较低。因此，推荐方案二：拉森钢板桩支护开挖施工方案作为本工程推荐方案。具体详见表3-1：方案比较表 表3-1方案一：放坡开挖施工方案方案二：拉森钢板桩支护开挖施工方案与高速公路桥墩的水平距离本次管槽开挖所需占用路面宽度约为17.08米，管槽开挖施工边界线距离两侧墩距离为3.16m。 管槽开挖所需占用路面宽度约为11m，管槽开挖施工边界线距离两侧桥墩距离为6.2m。对高架桥安全性影响放坡开挖施工范围较大对高架桥周边土壤扰动较大。拉森钢板桩支护开挖施工范围较小，对高架桥周边土壤扰动较小。施工工期20天30天工程投资213.1万元210.73万元结论不推荐推荐第4章 工程设计4.1 工程布置4.1.1 x段输水管道下穿x绕城高速公路工程布置本工程x段输水管道下穿x绕城高速公路，输水管道与x绕城高速公路道路中线交汇点桩号为：G1 1+380，其坐标为：X=2905471.625，Y= 446320.865 (1980西安坐标系，下文相同），x绕城高速中线设计桩号K39+002.5，运营里程桩号为K42+000，交汇点地面高程为9.85m，x绕城高速公路高架桥桥面高程为32.85m，输水管道与高速公路交角为90 ，管道中心高程为5.31m，管顶高程为6.81m，管顶覆土为3.04m，输水管道从20#和21#桥墩之间穿越，距离两侧桥墩距离为11.7m。根据公路安全保护条例第十一条要求，“公路建筑控制区的范围，从公路用地外缘起向外的距离标准为，省道不小于15米，高速公路不小于30米”，本工程输水管道下穿x绕城高速总长度约22米，结合本段输水管道地质条件，交叉影响段输水管道保护范围起点位于高速公路高架桥北侧35米，终点位于距离高速公路高架桥南侧35m。输水管道保护范围桩号G1 1+322G1 1+430，长度108m 。为确保高速公路安全，在交叉及影响范围段内（桩号G1 1+322G1 1+430）管槽开挖采用拉森钢板桩支护直槽开挖施工方案。4.2 输水钢管4.2.1 输水钢管承载力验算输水钢管厚度主要考虑抗外压稳定，根据相关规程规范，经计算钢管 内径为3.0m时钢板厚度为22mm，钢管材质为Q345B，考虑钢管锈蚀情况，壁厚富裕量考虑2mm，输水钢管厚度采用24mm。4.2.2 输水钢管防腐处理（1）钢管内壁：采用IPN87102B无毒涂料普通级（一底二面），干膜厚度300m。 （2）钢管外壁防腐： a. 埋地钢管外壁采用聚乙烯胶粘带防腐，防腐层有底漆、防腐胶粘带（内带）和保护胶粘带（外带）组成， 腐层厚度2.8mm。应采用电火花检漏仪对防腐管逐根进行漏点检查，以无漏点为合格，检漏电压15KV， 具体防做法详SY/T 0414-2007钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准。 b. 钢管防腐补口采用使用与管体相同的胶粘带修补，采用缠绕法，补口带与原防腐层搭接宽度 应不小于 100mm。补口处防腐等级应不低于管体防腐层。 c. 位于埋入混凝土中的翼环和钢管防腐均刷水泥浆一遍（425），焊缝防腐同外壁，但在焊缝处二端各留出 150MM不做内外防腐处理。待管道焊接后，补做焊缝处内外防腐，防腐材料同前。4.2.3 焊接技术要求本段管道采用DN3000mm钢管，各段钢管间釆用焊接方式连接。钢管焊接严格按照以下要求进行。（1）焊接材料的品种应与母材和焊接方法相适应。（2）凡参加钢管焊接的焊工，均应按规定通过考试，并取得相应的合格证。焊工每焊完一道焊缝，应在其附近轻轻打上自己的钢印号。（3）焊接钢管应釆用人工金属电弧焊，并应符合相关规范和标准的要求。焊接采用对焊，按监理人代表批准的手工或自动焊作完全焊透的增强焊，对焊的焊缝厚度不得小于管壁壁厚。（4）每个接点焊接完成，应对所有焊接处进行磁力裂缝探测试验和着色试验，所有焊缝应进行煤油浸透试验，同时对焊接点应按5%抽查 率进行X射线检定。如必要焊缝可按有关的规定进行修补。任何位置上的焊缝只能修补一次。（5）需要射线探伤的焊缝和部位应包括每个焊工焊接的焊缝。射线探伤 的要求和焊缝内、外质量标准，均按规范的规定执行。第5章 施工组织设计5.1 施工条件5.1.1 地质情况管道沿线地层主要由耕土、黏性土、砂土及碎石土构成，在管道埋设深度处主要为粉质黏土层，具体地层情况如下表所示：x二期工程土层分布特性表 表5-1地层编号地层名称地层描述1耕土层厚平均1-1.2m，褐色，稍湿。主要由黏性土及植物根系组成。2粉质黏土层厚平均0.5-0.8m，灰褐色，可塑。以粘粉粒为主，韧性一般。无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等高。底部局部夹少量碎石。3砂卵石灰褐色，稍密-中秘。总体呈中密性，饱和，次凌角-亚圆状，主要成分以卵石为主。4残积性黏土黄褐色，可塑硬塑。稍湿，原岩结构已完全破坏，遇水软化，手捻易散。5.1.2 交通条件及施工建材本段输水管道附近有村道及江滨路经过，路面为水泥路面，施工对外交通十分方便。工程区域附近有10KV35KV输电线路经过，施工供电便利。附近有水塘和溪流，施工生产用水可就近抽取，生活用水引用当地自来水；本工程所需水泥、钢材和木材等二材可在当地市场购买；所需砂、石子等地材可从当地市场购买；其它生产生活物质均由施工单位组织供应。5.2 拉森钢板桩支护开挖施工根据本工程周围环境及地质条件，本次管槽开挖支护采用拉森钢板桩支护。钢板桩支护流程：测量放线表面开挖2米埋设钢板桩钢板桩支撑继续开挖地基验槽。1、钢板桩打入拉森钢板桩结构中板桩是一根根地打入土中。这种施工方法速度快，但是容易倾斜，对此可在一根桩打入后，把它与前一根焊牢，既防止倾斜又避免被后打的桩带入土中。捆扎钢板桩用16mm钢丝绳为宜。当振动锤振钳口钳住板桩后将桩吊至插桩点处进行插桩。插桩时锁口要对准，之后即可开启振动锤进行沉桩。沉桩直至桩顶与自然土面平。在打桩过程中，为保证钢板桩的垂直度，用经纬仪加以控制。开始打设的第一、二块钢板桩的位置和方向必须确保准确，每打入1m测量一次，以便起到导向板作用。打至预定深度后，立即用钢筋或钢板与围檩支架电焊牢，作临时固定。为防止钢板桩中心线平面位移，在打桩行进方向的钢板桩处设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先标出每块板桩的位置，以便随时校正。2、钢板桩拔除钢板桩拔除采用振动锤拔除，为防止拔桩带土影响工程结构，拔桩时采用边拔边灌砂，在必要时，可采取同步注浆法或布袋注浆技术。（1）、施工要点 1）、拔桩起点和顺序：可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，采用跳拔（间隔拔）的方法，拔桩的顺序最好与打桩相反。 2）、振打与振拔：拔桩时，可先用振动锤将板桩振活以减小土的粘附，然后边振边拔。对较难拔出的板桩可选用振动锤将桩振打下100300mm，再与振动锤交替振打、振拔。有时，为及时回填拔桩后的土孔，当把板桩拔到至此基础底板略高时（如500mm）暂停引拔，用振动锤振动几分钟，尽量让土孔填实一部分。3）、起重机应随振动锤的起动而逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。4）、设卡板，阻止板桩位移。同时在围檩上预先标出每块板桩的位置，以便随时校正。5）、对引拔阻力较大的钢板桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动锤连续工作不超过1.5h。（2）土孔处理对拔桩后留下的桩孔，必须及时回填处理。回填的方法有：振动法、挤密法和填入法。所用材料一般为砂子。3.降排水措施经现场考察以及查阅相关地勘资料后，本标段沟槽基础位于地下水位以下，开挖后沟槽含水较多，需要做好基坑地下水排抽工作。本工程采用坑内积水明排的方法。管沟开挖过程中，在管道沟槽底部一侧设置0.30.3m的排水明沟，通过集水井集中抽排，集水井按40m/个布置，井内安置潜水泵，把集水排至外部溪流。图5-1基坑排水做法详图5.3 施工进度计划根据现场的施工条件，本工程拉森钢板桩施工安排如下：总体施工工期为30日，具体如下：1、现场准备 2日2、打设钢板桩 6日3、支撑安装： 4日4、土方开挖及管道施工 15日5、支撑拆除及钢板桩拔除 2日6、土方回填 1日5.4 施工期安全监测5.4.1 桥梁监测该段施工前，首先应对现有道路的缺陷进行详细记录，并形成资料与公路单位签认，对于不便描述的缺陷，应进行摄像作好原始记录。（1）本段管道施工时，由施工单位对桥墩实施现场监测，并编制相应的监测方案。（2）监测内容：桥墩的水平位移与垂直沉降，以及建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）规定的其它监测内容。若高速设计及施工单位有其它要求，可协商确定监测方案。（3）监测点、基准点在管道施工前设置，在施工期间应妥善保护。监测项目在管沟开挖前应测得初始值，且不少于两次。施工前应调查桥墩的现状情况，并作好记录等；（4）施工时每天监测1次，施工完成后，每2天监测1次，10天后改为每5天监测1次，遇暴雨时，每天监测1次。由于施工影响因素较多，监测时间点的把握应由监理单位确定。管道正常运营后1个月即可停止监测。监测结果及时反馈给有关部门。（5）当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对管沟支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施：1）监测数据达到监测报警值的累计值；2）桥墩结构或周边土体的位移突然明显增大或出现隆起、陷落或较严重的渗漏等情况；3)出现其他必须进行危险报警的情况。（6）监测结果应及时报送建设、设计、监理及施工各方，发现异常情况(变化加速或达至预警值)，应及时通知设计及施工单位，以便及时采取对策。（7）正常情况下当天监测数据可以在隔1日提供；当出现异常情况时应现场报告监理单位异常值大小与风险程度，并当天提出监测报告；监测报告分日报、半月报和最终报告，监测报告应附有相应施工进度说明和相应分析。（8）应特别加强雨天和雨后的监测，并对可能危害桥梁结构安全的水害来源仔细观察，并采取应急措施。（9）监测工作未尽事宜按建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)及其他相关规范要求执行。5.4.2 基坑支护监测（1）、支护监测由于基坑自开挖就处于被动的状态，支护结构的受力状态、大小、位移都随着开挖深度的增加而增加，而且本工程土质差，周围道路距离基坑较近，随着基坑暴露时间越久，基坑支护体系的位移变形越大，随时可能发生事先估计不到的事故，依据国家规程建筑基坑支护结构技术规程（JGJ120-99），在基坑施工及地下结构施工期间，应对周边环境和支护结构进行监测。通过监测，可以及时掌握降水、基坑开挖及施工过程中支护结构的实际状态及周边环境的变化情况，做到及时预报，为基坑边坡和周边环境的安全与稳定提供监控数据，防范于未然。本工程基坑采用动态设计、信息化施工，对土方开挖、支护施工全过程要求进行严格监测。基坑开挖过程中，各项监测由有资质的专业监测单位进行，同时我项目部也将对基坑进行部分检测。（2）、监测内容及要求沉降变形报警值：日沉降速率超过3mm或总沉降值超过30mm或连续3日超过2mm且不收敛；水平位移报警值：日水平位移速率超过3mm或总水平位移值超过30mm或连续3日超过2mm且不收敛；周边管线沉降报警值：日沉降速率超过3mm或总水平位移值超过20mm或连续3日超过2mm且不收敛；基坑底部或周围土体出现可能导致剪切破坏的迹象或其他可能影响安全的征兆，如涌土、流沙、隆起、陷落等。监测结果应及时通知设计单位，以根据施工信息进行支护设计调整。基坑施工仪器监测与巡视检查相结合的方法。仪器监测内容见下表。除外，尚应对周边的永久性管线和市政道路等进行变形观测。仪器检测内容分类表 表5-2监测项目基坑安全等级：一级边坡顶部水平位移应测边坡顶部竖向位移应测深层水平位移应测立柱竖向位移应测支撑内力应测地下水位应测周边地表竖向位移应测周边建筑沉降变形应测坑底隆起应测周边管线变形应测依据建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009），在基坑施工及地下结构施工期间，应对周边环境和支护结构进行监测，监测频率如下表。基坑监测频率表 表5-3基坑类别施工进程基坑设计深度（m）5-10一级开挖深度（m）51次/2d5-101次/1d支护结构的顶面和侧面应清理干净，以便监测人员观察支护系统。5.5 施工安全保证措施5.5.1 组织保证 （1）、牢固树立“安全生产，预防为主，综合治理”的方针，坚决贯彻“管生产必须管安全”的原则，建立健全安全生产组织机构。 （2）、按照项目部制定的安全生产责任制划分进行管理，针对沟槽开挖工程作业特点，对管理人员、施工作业班组进行责任分解细化，做到有岗必有责、有责必有纠。 （3）、建立安全生产检查制度。施工生产中，每周不少于1次定期安全生产检查，检查内容包括施工现场作业环境、施工人员安全防护用品的佩戴、宿舍生活区的防火、防盗以及文明施工专项检查，对班组安全生产进行评估，根据检查结果制定各项安全生产防护措施、制度，持续改进施工作业环境，不断提高。（5）、专职安全管理人员职责：贯彻执行国家安全生产、质量管理的法律、行政法规、国家标准或行业标准以及劳动保护方针、政策、法规及上级颁发的各项管理制度，进行安全、质量监督检查工作；参加编制施工组织设计（方案）和安全技术防护措施，深入现场，进行检查，对检查中发现的问题，提出整改要求，有权拒绝违章指挥，有权越级报告；督促一线施工作业人员按照安全技术措施、操作规程进行作业，杜绝违章指挥、违章作业、违反劳动纪律的现象；对新进场人员进行安全教育工作等。（6）、施工机械设备安全管理：沟槽开挖施工涉及大型机械设备主要为挖掘机，施工机械必须在检定期内，操作人员必须持证上岗。（7）、特种作业人员安全管理：沟槽开挖施工存在的特种作业人员主要有：电工作业人员。针对沟槽施工特点，特种作业施工前，项目部均进行有针对性的安全教育、交底活动。对特种作业人员从业资格进行审查，建立特种作业人员台帐，施工过程加强巡视、检查。5.5.2 技术保证（1）、开挖前，充分了解地质、地下水等情况，编制切实可行的技术方案。（2）、向施工人员进行施工作业及安全技术交底。（3）、严格按照已审批的施工方案进行实施，施工过程中安质人员必须进行监控。（4）、严禁大型机械设备进入桥下施工，严禁桥下堆载。（5）、管槽回填施工应两侧对称均匀、分层摊铺、利用小型机具逐层压实，压实度不应小于96%。（6）、开挖深度超过2m的基坑边坡需设置警示标志，夜间增设红色警