压力钢管回填砼施工组织设计方案.doc

压力管道中斜段回填砼工程改进专项措施
一工程概况
原投标文件，压力管道回填混凝土分为上平段、上斜段、中平段、下斜段、下平段，回填砼的水平运输方式均采用3m3混凝土搅拌运输车通过施工支洞进行运输，后经设计修改，将压力管道分为三个斜段，新增压力管道中斜段全长299.7m，采用8t索道进行砂石骨料运输，施工条件差，抢工受材料运输的限制较严重，是制约金窝厂区枢纽工程工期的关键和瓶颈，后改为从中二平段采用高压泵从下向上泵从砼至中斜段上弯段，然后采用溜管入仓。8.14事故发生后,经论证采用在中斜段压力钢管内搭设近300m的泵管脚手架,安全得不到保证,为了安全起见,我部拟采用如下施工方法,进行中斜段剩余197m砼回填施工。
二、施工布置
中斜段回填砼关键是砼运输通道的问题，从中二平段运输，需要搭设高空脚手架，安全隐患比较突出，从中一平段采用索道运输，不但存在安全隐患，而且还存在索道运输砼组合料的速度较慢，不能满足施工进度要求，我部拟在上斜段压力钢管内部搭设溜管和人工钢爬梯，将砼送至中一平段自制的钢板料斗（4m3左右），再采用布置在中一平段的HBT60砼输送泵，泵送至中斜段待浇砼处(在中斜段压力钢管外壁钢管安装的轨道上搭设溜管)。
另外,还是要充分利用中一平段索道,首先，利用厂区拌合站拌合干料，拌和好的骨料采用20t斯太尔自卸汽车运至索道砂石骨料堆放场，然后再利用索道自制4m3的钢板料斗运至中一平段的临时拌和料转运平台。最后再利用柳州40装载机将混凝土拌和料转运到中一平段施工支洞内经过扩挖的混凝土拌和料堆放场内。因洞内混凝土拌和料堆放场地的空间有限（大概仅能容纳400m3拌和料），为了更大限度地堆放混凝土拌和料，采用编织袋将施工支洞内的拌和料堆放场地围筑起来，围筑高度约1.2m，以防止拌和料散状滑至施工支洞，从而影响施工道路。为充分利用施工支洞内的倒车洞，在混凝土的浇筑高峰期，将倒车洞也作为拌和料临时堆放场，虽存在混凝土的二次拌和料的多次倒运，但却大大提升了中斜段回填砼施工时间，一定程度上缓解了砂石骨料等原材料供应不足的矛盾。
施工进度安排：计划用8天的时间完成223m的钢筋爬梯及溜管施工，同时具备砼下溜的条件。在此期间，利用中一平段索道进行砼骨料运输，于9月10日左右开始从中一平段进行中斜井浇筑，等上斜井溜管安装完成后，再用半个月的时间，完成中斜井砼回填砼施工，中斜井砼完成时间为10月13日。
三、砼溜管搭设
1、砼溜管在上斜段压力钢管内搭设，具体方法如下：
1.1采用505的角钢和Φ16钢筋相结合的方式,在上斜段压力钢管内安装人工爬梯,钢筋爬梯采用角铁焊接在压力钢管内,上斜段共长223.8m,钢筋爬梯分四段,每段50多m, 每段钢筋爬梯单独焊接, 钢筋爬梯端头制作一个挂钩,将挂钩挂在吊耳上。每段钢爬梯顶部焊制一个平台,平台约为1.5m2,供施工人员休息之用, 钢爬梯每10m就和压力钢管进行焊接,焊接采用Φ25。角铁505作为钢爬梯加固附件，对每段钢爬梯加固三道。
1.2溜管安装采用从下而上安装,并采用”U”型Φ25钢筋将溜管牢牢的焊接在压力钢管上,溜管采用法兰盘联接,每节溜管6m,每3m就采用U”型Φ25钢筋卡焊接一道。溜管采用φ200mm钢管。
钢爬梯及溜管安装的具体施工方法见后附施工图。
1.3安全应力计算
1.3.1钢筋爬梯安全应力计算
a、钢筋爬梯采用Φ16钢筋制作，梯步为30cm，梯宽为40cm,每50m钢爬梯所用钢筋的长度为50*2+(50/0.3+1)*0.5=184m
每段钢爬梯的质量G1=KG/M*L=3.85*184=708kg (1)
b、每段爬梯同时上三个人，每人按100kg计算，行走加速度保守估计2m/s2，再加上运输的的一节钢管重量合计总计G2=100*3+600+208=1108kg （2）
c、合计共重G=G1+G2=1.82(T)
d、根据图-1所示：
钢筋爬梯的受力情况分析图 -1

受力分析得： F+μ*N=G (3)
N=mgcosθ (4)
G=mgsinθ (5)
因钢管的摩擦系数可忽略不计，所以所有焊接点的剪力为F=G=1.82*sinθ≈1.53(T)。
e、每段钢爬梯(50m)焊点设为6对（每10m一对）,采用Φ25直接焊接在压力钢管上，每个Φ25钢筋焊点焊接高度和宽度定为5mm,则每个焊点的焊接面积为8.635mm2，查《简明施工计算手册》知焊点的剪力屈服点为110N/mm2，则每个焊点的平均受力：为0.951T，12个焊点为11.4T。
取安全系数为5.0，则12 个焊点承受安全力f安=11.4/5=2.28T
所以 f安＞F
所以采用Φ25钢筋焊接钢爬梯，可确保钢爬梯受力。
3.1.2砼溜管安全应力计算
砼溜管采用Φ200钢管，壁厚5mm，每节（长6m）重208KG，采用法兰盘连接，溜管与压力钢管内壁之间用钢筋Φ25焊接牢固，用“U”钢筋骨卡固定起吊起，每节焊接2对焊点。根据图1可知每节溜管的下滑力为G=mgsinθ=0.174(t)。砼在溜管内的最大摩擦阻力为砼(6m为一计算单元)在溜管内的下滑力f，从而作用溜管的摩擦阻力为f=m1a*=25.709*6= 154(kg)= 0.154(t), 而每对焊点安全受力为:
f安=0.951*2=1.9t(每节溜管为两对焊点,一对焊点就足以确保安全受力)；由于焊点的安全受力远远大于溜管及砼作用在溜管上摩擦阻力之和，所以每节溜管焊接一对焊点就可确保溜管的受力安全。
2、砼溜管在中斜段压力钢管外壁搭设，具体方法如下：
混凝土溜管采用φ200mm钢管，沿压力钢管轨道上铺设，将溜管安装到斜段待浇筑部位，砼垂直运输方式采用钢管溜管进行砼浇筑，随着浇筑高度的增大割除砼溜管，为了施工安全和施工进度，将溜管浇筑回填砼内。确保砼最大下料高度为6m。因溜管沿压力钢管底部安装，钢管溜管长度为6m，采用焊接方式将溜管焊接在压力钢管轨道及加固锚杆上，为防止骨料分离，每在距离砼浇筑面3m处设置设置一个弯头，弯头对着岩壁,以减缓砼的冲击力,最大程度地减小砼骨料分离。见溜管弯头示意图-1

见溜管弯头示意图-1
四、砼级配：
因中斜段砼垂直运输需要经过上斜段，为防止砼的分离，加大砼的和易性，增大砼的坍落度，是十分必要。砼采用一级配C30粉煤灰砼，并在砼中加入NF高效减水剂可以增强混凝土的粘聚性与和易性，减小用水量，确保回填砼浇筑饱满。
五、安全防护措施
1、金窝水电站压力钢管内钢爬梯安装，为地下斜井施工，施工难度大，为确保施工安全，在施工期间要严格按照《安全生产法》、局《安全生产、文明施工管理规定》和施工局的各项规章制度执行，确保安全生产能持续有效。
1.1建立以项目经理为第一责任人的安全责任制和安全领导小组，并服从施工局安全部门的管理。项目部设专职安全工程师，负责本工程的安全生产检查指导和事故处理工作，坚持“管理人员和生产工人都重视安全生产，将安全生产负责落实到人。
1.2实行安全生产检查制度，各作业班应对该班的安全作业情况进行检查和总结，并及时处理作业中存在的安全问题，建全教育制度，做好技术交底。
1.3为确保上斜井溜管的安装,在安装溜管时,实行从上向下吊运材料，每次吊运的溜管只能为一根，施工人员和施工材料一块上下,利用布置在上平段的卷扬机和专用卷扬机起吊平台,采用卡环、铁丝、钢丝绳将溜管固定好后与施工人员一起下溜至施工位置，然后，施工人员确认将溜管焊接牢固后，再将绑缚溜管的钢丝绳解除。
1.4加强安全设施及保护工具的投入，做好三防工作及各项施工中的安全措施。
1.5文明施工做到材料设备堆放有序，各单项工作完成后要工完料尽场地清，施工场所要有明确标示。
1.6 项目部在钢爬梯及溜管安装前，首先由工程技术部和安全部等部门抽出相关人员组成评价小组针对施工现场环境和特点，进行危险源和环境因素的辨识、风险评价、风险控制、并编写出合理有效的“应急预案与响应控制程序”“危险源辨识、评价”“环境因素识别、评价”对所确定的重大危险源和重大环境因素制定合理的控制措施及方案。
1.7进入施工场面的施工人员必须挂安全带，佩戴安全帽、防护手套。
1.8在上斜井施工的操作人员,为确保人员的坠落伤害,需挂安全绳,特别是在上斜井施工的人员,需将安全绳牵引至上平段,派专人负责安全绳的牵挂工作。
1.9钢爬梯及溜管安装前，经现场安全技术交底清楚，并经施工人员进行书面安全交底工作方可组织实施。交底有接受人签字。
1.10钢爬梯及溜管安装工作面,专业电工牵引专用照明线路。并由专业电工现场进行照明线路管理。确保钢管内的用电安全
1.11在进行钢爬梯或溜管安装时，传送材料时下面不得有人,防止坠物砸伤。
1.12施工休息时不准坐在爬梯上或不安全的地方，应该坐在休息平台上休息,在休息时要将安全带挂在平台上面的爬梯上。
1.13施工人员要穿戴好个人劳保用品，不准穿胶底易滑鞋作业，衣服要轻便。
1.14现场必须设警戒区域、挂醒目的警戒标志。指定专职监护人
员，并履行职责，并配备良好的通讯装置；
1.15当日完工后，应仔细检查岗位四周情况，如发现有隐患的部位应及时进行修复并交代下班施工人员，凡患有高血压, 心脏病者不得上斜井操作；
1.16工人的工具及零配件要放在工具袋内，穿防滑鞋，袖口、裤口要扎紧；
1.17凡在斜井施工的人员，不准连续作业，不准加班作业，更不准疲劳作业。
1.18钢爬梯和溜管在拆除时,边拆除边进行压力钢管焊点处理,处理采用打磨机进行打磨,打磨面符合设计要求。
1.19拆除采用从上到下的方式进行,拆除的的材料防止坠落,拆除过程中,下面严禁存人。
1.20必须派专业焊工对钢爬梯及溜管进行施焊,施焊的质量符合规范及设计要求。
1.21溜管采用新购置的新钢管,壁厚为5mm,在砼浇筑过程中,不需要更换溜管等设施,如需更换,需上报特殊施工安全措施后才准予施工。
1.22起吊设备必须持证上岗。
1.23在中斜井浇筑过程中,不准作业人员在斜井内上、下。同时为了保证中一平段施工人员的安全，需要在中一平段上游设置一个防护围栏，防护围拦采用架管扣件和5cm厚木板进行封堵防护，避免混凝土及坠物伤害。
1.24为了防止下溜的混凝土溅出伤害卧泵砼工及相关人员,需要在中一平段设置一个缓冲平段,,缓冲平段采用钢模板扣制,并在混凝土出口处设置安全防护板。
1.25为了确保溜管的安全受力,采用钢线绳、卡环将溜管从下到上依次绑定，具体方法是在每节溜管U型固定卡处，钢丝绳打结采用卡环进行连接，并将钢丝绳牢牢的挂上平段吊运钢管的天锚上。
六、基础岩面处理
经监理工程师验收后的基础岩面，需先撬挖松动石块，清除浮碴、泥沙和污物，因压力管道钢管安装后，高度太大，人员向上背运清理后的杂物、浮碴时，会造成极大疲劳，为减缓施工人员过度疲劳，采用人工接力的办法，多增加施工人员，每10m高安排一个接力人员。从而加快基础岩面杂物及石碴的处理。
七、混凝土浇筑
(1)混凝土运输、入仓：中斜段混凝土由布置在蝶阀室交通洞洞口的拌和站拌制，拌制后卸入到混凝土输送泵内，由混凝土输送泵卸入上斜段钢管溜管内。 砼经过上斜段直接溜到布置在中一平段的自制的钢板料斗内，在料斗旁边布置一台HBT60砼输送泵，自制钢板砼料斗布置在砼输送泵上方，采用人工的方式直接将一级配砼泻在卧泵料斗里，然后采用砼卧泵再次泵至中斜段钢管外壁溜筒内，最后砼沿管卸入仓内，平仓主要采用人工手持铁锨配合插入软轴式振捣棒进行平仓。振捣采用φ50mm电动软轴插入式振捣器振捣，振捣由有经验的混凝土工按规范操作，防止过振和漏振。每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉，不冒气泡，并开始泛浆时为准。
（2）上下联系：安装一部电话，上下各派一个专门联络通讯，另外配用一对讲机，铺助通讯，确保信息畅通无阻。
八、增加施工人员的积极性
为了提高施工人员的工作热情，加快各工序的施工时间，采取经济和制度相结合的原则，对中斜段现场施工人员加强管理，采取增加工资来刺激施工人员的工作积极性等措施。计划对中斜段的所有工作人员及管理人员的工资提升幅度为70％以上。
九、进度控制
上斜段内壁钢爬梯架设及溜管搭设需要10的时间，浇筑需要20天左右。
中斜段砼回填计划浇筑35天完成。
九、增加资源投入
1、加强管理和协调，增加技术管理干部4人，机械设备司机4人，其它施工人员53人，合计61人。具体见后附表1
2、增加机械设备，保证砼原材料的运输。增加机械设备见后附中斜段赶工增加设备配置计划见表2。
表1 增加劳动力配置计划表
工 种
管理技术
砼拌和
索道工
电

工
电
焊
工
驾驶员
砼
工
钻

工
杂

工
合

计
人 数
4
6
4
2
4
4
11
6
20
61

表2 中斜段赶工增加设备配置计划表
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
拌和机
JQ500
台
1

2
拌和站
JS1000
台
1

3
自卸汽车
20t
辆
4

4
装载机
柳州40
台
2

5
反铲
0.3m3
台
2

6
混凝土输送泵
60
台
2
备用一台
7
钢管溜管
φ200
m
500

8
砼装运料斗
4m3
个
2

二○○八年八月二十一日
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