氣泡混合輕質(zhì)土填筑污水管道施工工法

泡沫混凝土填充污水管道施工工法1、前言泡沫混凝土填充污水管道作為城市基礎(chǔ)設(shè)施改造回填廢棄管道的新型技術(shù)，與傳統(tǒng)的開挖、破除、清運相比，泡沫混凝土具有較小工作量，縮短施工周期，節(jié)約工程費用，操作簡便等特點，尤其對于工期較短的市政工程，采納泡沫混凝土填充廢棄污水管道不失為一種經(jīng)濟、高效的好方法。近年來在管道填充、馬路護坡、河岸、港口的擋土墻、馬路鐵路建設(shè)中的軟基處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用，在鄭州市北三環(huán)快速化工程中也取得圓滿勝利。鄭州市北三環(huán)快速化工程位于鄭州市中心城區(qū)北部，西起南陽路立交西側(cè)、經(jīng)索凌路、豐慶路、文化路、花園路、經(jīng)三路、東至中州大道東側(cè)龍湖外環(huán)路，路段全長約7.872公里。中國水電路橋在進行S主線樁基施工時，遇到東西貫穿的廢棄污水管道，該管道內(nèi)徑為D1600mm，外徑為D1920mm，埋設(shè)深度6.5米，為素混凝土管道，每60m有一檢查井。該工程為市政工程，工期非常緊，四周地理形勢困難，車流及行人密集，為確保工程能夠按時保質(zhì)保量完成，中國水電路橋成立了科技創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)小組，實行了一系列措施和方案，最終圓滿完成任務(wù)，并對施工工法進行了總結(jié)，供類似工程參考。2、工法特點泡沫混凝土是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫，在將泡沫加入到含硅（砂、粉煤灰）、鈣質(zhì)材料（石灰、水泥）、水及各種外加劑等組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌，澆筑成型，養(yǎng)護而成的一種多孔材料。其特點可大致歸納為以下幾點：2.1輕質(zhì)：泡沫混凝土的密度較小，密度等級一般為300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等級為300-1200kg/m3。2.2高耐火性：是無機材料，屬A1級防火材料，從而具有良好的耐火性，耐火度達(dá)1000℃以上，完全滿意地下廢棄污水管耐火要求。2.3強度好，不易碎裂：抗壓抗折強度均較高，達(dá)到了低密度較高強度的相對統(tǒng)一，運用不易碎裂。2.4易施工：可現(xiàn)場澆筑施工，只需運用水泥發(fā)泡機可實現(xiàn)自動化作業(yè)，工作量為150-300m3/工作日。2.5環(huán)保：泡沫混凝土所需材料為水泥和發(fā)泡劑發(fā)泡劑大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物質(zhì)，另外泡沫混凝土可大量利用工業(yè)廢渣生產(chǎn)，減輕和避開了環(huán)境污染。3.適用范圍地下廢棄的油柜、管線（內(nèi)裝粗油、化學(xué)品）、污水管及其它空穴填充等工程施工。4.工藝原理4.1泡沫混凝土填充污水管道系統(tǒng)的組成本工程需填充的廢棄污水管道影響范圍大、埋設(shè)深度大、管線種類多、管徑大，主要施工設(shè)備主要包括：管道打孔機、空壓機、4寸潛污泵（15KW）、發(fā)泡機、輸送泵、水車、旋挖鉆。其中：空壓機協(xié)作打孔機鉆排氣孔，4寸潛污泵（15KW）抽排污水，發(fā)泡機拌合泡沫混凝土，輸送泵進行泵送泡沫混凝土，旋挖鉆進行樁基鉆孔。4寸潛污泵抽排污水發(fā)泡機拌合管道打孔機鉆排氣孔4.2泡沫混凝土填充污水管道的工作原理在2012年11月3日，鄭州市三環(huán)快速化項目部組織專家，設(shè)計單位，監(jiān)理單位、施工單位對鄭州市三環(huán)快速化項目北三環(huán)工程--樁基與污水管道交叉處理方案進行了論證，中國水電建設(shè)集團路橋工程有限公司鄭州市三環(huán)路快速化工程項目部針對北三環(huán)工程--樁基與污水管道交叉處理提出的五個處理方案，專家組對提出的五個方案的優(yōu)缺點進行了仔細(xì)的探討和比較，經(jīng)對現(xiàn)場狀況了解，認(rèn)為在滿意設(shè)計要求的前提下，建議：在方案三（向樁基內(nèi)填干土，利用旋挖鉆及將干土向管道兩側(cè)擠壓，形成擋水圍堰，再進行樁基鉆孔施工）的基礎(chǔ)上做試驗段，而后做方案5（全部管道內(nèi)填充方案）試驗段，取得相關(guān)參數(shù)后，對兩個方案加以細(xì)化完善，確定采納全部管道內(nèi)填充泡沫混凝土施工。施工前，先用管道打孔機鉆排氣孔，后采納C15混凝土將污水管檢查井封堵，預(yù)留部分檢查井用作抽排污水，利用4寸潛污泵（15KW)從預(yù)留檢查井內(nèi)將污水管內(nèi)污水抽排干凈；污水抽排完后，從預(yù)留檢查井內(nèi)填充泡沫混凝土（400Kg/m3），強度0.8-1MPa。待混凝土凝固后，利用旋挖鉆在設(shè)計孔位埋設(shè)鋼護桶并挖至污水管頂部，沖擊鉆鉆進（污水管及管內(nèi)泡沫混凝土破裂）至污水管底下部1米時,再采納旋挖鉆鉆進。沖擊鉆破除污水管道及泡沫混凝土5.施工工藝流程及操作要點測量放樣5.1施工工藝流程測量放樣管道打孔機鉆排氣孔管道打孔機鉆排氣孔C15混凝土封堵檢查井C15混凝土封堵檢查井潛污泵抽排污水潛污泵抽排污水通過試驗確定協(xié)作比通過試驗確定協(xié)作比驗收按要求填充密實泡沫混凝土泵送至污水管混合攪拌形成泡沫混凝土加入水泥、粉煤灰、細(xì)沙加壓形成泡沫晶體外加劑和水在拌和機攪拌發(fā)泡器加水和發(fā)泡劑驗收按要求填充密實泡沫混凝土泵送至污水管混合攪拌形成泡沫混凝土加入水泥、粉煤灰、細(xì)沙加壓形成泡沫晶體外加劑和水在拌和機攪拌發(fā)泡器加水和發(fā)泡劑圖5.1-1泡沫混凝土填充污水管道施工工藝流程框圖5.2操作要點5.2.1前期打算工作將北三環(huán)快速化工程自南陽路立交西側(cè)至中州大道東側(cè)龍湖外環(huán)路南線范圍內(nèi)影響樁基施工全部的污水管檢查井找出，因與樁基交叉施工，通過鏟車將覆蓋在井蓋上的泥土清理，井蓋打開，用抽水泵將污水抽出并進行排氣。檢查井位置用旗幟進行標(biāo)記。5.2.2工序剛好效分段長度：布設(shè)范圍100米為一施工段，即每100米移動一次設(shè)備，兩頭進行砂石封堵，設(shè)備設(shè)置在中間，往東西兩側(cè)進行澆筑。假如遇到檢查井堵住，可在檢查井旁邊或中間原樁基位置鉆孔，以便視察及澆筑泡沫砼。每100米澆筑泡沫混凝土工程量為176m3（按管道內(nèi)徑1.5米，檢查井位置底部為四方形計算），泡沫砼澆筑時間為1.5個工作日。假如遇到南北方面有污水管支管，須要節(jié)流，用C15混凝土進行封堵。該路段臨時排水溝連接到新的污水管道，在施工路段南側(cè)20米處，以保證污水不亂流。做好施工記錄，并整理好這些資料報監(jiān)理工程師審核認(rèn)可。材料試驗項目部試驗室與試驗監(jiān)理聯(lián)合對泡沫混凝土進行現(xiàn)場取樣，按《泡沫混凝土》國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法進行了干密度、抗壓強度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)等試驗后，泡沫混凝土結(jié)果試驗合格，可用于污水管道泡沫混凝土填充。5.2.4施工測量在試驗段內(nèi)找出污水管道全部檢查井，并用小旗幟標(biāo)記，測量出兩個檢查井之間的距離。為保證正確計量出工程量。每三個檢查井為一段，把一端的檢查井用砂石封堵，通過中間的檢查井進行澆筑YT泡沫混凝土填充，假如漿料泵送到另一個檢查口時，將這一端的檢查井也封堵。污水管排水由項目部負(fù)責(zé)，嚴(yán)格限制將污水管內(nèi)污水排出，以免影響泡沫混凝土水灰比及強度。用6寸污水泵將污水抽出至南側(cè)20米新污水管道內(nèi)。排氣用空壓機將污水管內(nèi)有毒氣體排出，因污水管道內(nèi)有毒氣體甲烷、硫化物等毒氣，管內(nèi)氣體充溢管道，不利于填實污水管道。假如檢查井堵住，須要在堵住的承臺旁邊鉆孔，或在每跨中間30米處鉆孔，進行排氣并澆筑泡沫砼。5.2.7澆筑YT泡沫砼施工工藝流程：檢驗水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑質(zhì)量→協(xié)作比試驗→技術(shù)交底→打算機具設(shè)備→找出全部污水管道檢查井→污水管抽水、排氣→攪拌澆筑泡沫混凝土→填滿污水管道→自然養(yǎng)護→檢查驗收拌制時間：每一工序攪拌泵送須要時間為4-6分鐘，每小時工程量為20m3。6.材料與設(shè)備6.1材料本工法所采納的材料有混凝土、水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑、補償劑、水，其中混凝土為C15商品混凝土，水泥為復(fù)合硅酸鹽32.5水泥。其各項性能指標(biāo)及協(xié)作比詳見表6.1-1。泡沫混凝土制作前應(yīng)具體檢查各項材料，有無出廠合格證，發(fā)泡劑及補償劑是否過期等缺陷，在拌合前應(yīng)再次嚴(yán)格檢查，不符合要求的嚴(yán)禁運用。拌合過程中嚴(yán)控協(xié)作比。表6.1-1泡沫混凝土設(shè)計指標(biāo)及協(xié)作比表技術(shù)指標(biāo)復(fù)合硅酸鹽水泥32.5粉煤灰發(fā)泡劑補償劑水容重400±50kg300Kg100Kg14Kg25Kg150Kg導(dǎo)熱系數(shù)Wm.k≤0.28吸水率≤23%6.2設(shè)備本工法主要施工機械有管道打孔機、空壓機、4寸潛污泵（15KW）、發(fā)泡機、輸送泵、旋挖鉆，施工高峰期施工機械見表6.2-1。表6.2-1施工高峰期施工機械表序號機械名稱單位數(shù)量用途備注1管道打孔機臺8鉆排氣孔2空壓機臺8管道排氣用34寸潛污泵個40抽排污水4發(fā)泡機臺8拌合泡沫混凝土5輸送泵臺8泵送泡沫混凝土6旋挖鉆臺20樁基鉆孔7裝載機臺8裝運表面土方8自卸車輛30運輸清表土方施工過程中須要的協(xié)助設(shè)備詳見表6.2-2表6.2-2施工協(xié)助設(shè)備表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量用途備注1泡沫劑料桶個8發(fā)泡機發(fā)泡2小推車輛15上料3鐵鍬把40上料4水管套8施工用水5上料管m2000泵送泡沫混凝土6電纜電線工具配件套8施工協(xié)助7防毒面罩套10檢查污水管施工過程中須要的試驗設(shè)備詳見表6.2-3表6.2-3試驗設(shè)備表儀器名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注電子天平0-300g,0-5100g臺24試模塑料組24組塌落度筒圓錐形筒個8量筒1000ml個16鋼尺100cm把87.質(zhì)量限制7.1質(zhì)量保證措施7.1.1泡沫混凝土拌制質(zhì)量保證措施1、泡沫混凝土拌制前，應(yīng)對各種原材料進行檢驗，檢驗合格后方可運用；2、泡沫混凝土施工協(xié)作比必需通過試驗，滿意設(shè)計技術(shù)指標(biāo)和施工要求，并經(jīng)審批后方可運用；；3、冬季施工時，應(yīng)實行保溫措施，實行溫水進行拌制，確保攪拌勻稱；7.1.2污水管道填充施工質(zhì)量保證措施1、潛污泵抽排污水應(yīng)將淤泥排凈，確保填充強度要求；2、管道打孔機鉆排氣孔時應(yīng)符合規(guī)范及施工要求，以便在填充泡沫混凝土的過程中能排凈污水管內(nèi)的空氣，確保泡沫混凝土充溢整個污水管道；3、泡沫混凝土泵送必需伸入污水管道內(nèi)1m處，保證足夠的壓力填充泡沫混凝土；4、嚴(yán)格實行“三檢制”，使施工的全過程均受到限制；5、工程開工前應(yīng)對現(xiàn)場技術(shù)人員及操作人員進行具體的技術(shù)交底和質(zhì)量要求交底；7.2質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《馬路工程泡沫混凝土質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》，有以下規(guī)定：7.2.1一般規(guī)定1、各分項工程的檢驗批宜按施工段劃分，每段的長度宜為100m；7.2.2主要檢驗項目1、泡沫混凝土拌制所需的水泥、粉煤灰、發(fā)泡劑及補償劑等材料應(yīng)滿意設(shè)計與施工要求，并符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《馬路工程泡沫混凝土質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》的有關(guān)規(guī)定。檢驗數(shù)量：施工單位按填充好的每100m抽檢一次，不足100m的抽檢一次。監(jiān)理單位見證取樣并按規(guī)定抽樣平行檢驗，且不少于1次。7.2.3一般檢驗項目1、復(fù)合型硅酸鹽32.5水泥及發(fā)泡劑發(fā)泡倍數(shù)應(yīng)滿意設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：施工單位、監(jiān)理單位全部檢查。檢驗方法：檢查施工記錄并視察檢查。2、泡沫混凝土應(yīng)充溢整個污水管道，滿意設(shè)計要求。檢驗數(shù)量：施工單位按填充好的每100m抽檢一次，不足100m的抽檢一次。監(jiān)理單位見證取樣并按規(guī)定抽樣平行檢驗，且不少于1次。檢驗方法：現(xiàn)場取芯視察。3、泡沫混凝土干密度不應(yīng)大于7.2-1表中的規(guī)定，其容許誤差應(yīng)為+5%；導(dǎo)熱系數(shù)不應(yīng)大于7.2-1表中的規(guī)定。表7.2-1泡沫混凝土干密度和導(dǎo)熱系數(shù)項目名稱單位干密度等級--A03A04A05A06A07A08A09A10A12A14A16干密度（kg/m3）3004005006007008009001000120014001600導(dǎo)熱系數(shù)W/（m·k）0.080.10.120.140.180.210.240.27------4、泡沫混凝土吸水率不應(yīng)大于7.2-2表中的規(guī)定。表7.2-2泡沫混凝土吸水率單位為百分率等級W5W10W15W20W25W30W35W40W45吸水率510152025303540458.平安措施8.1平安管理措施8.1.1設(shè)立以項目經(jīng)理為平安第一責(zé)任人的平安生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)機構(gòu)，健全平安管理系統(tǒng)，設(shè)置專職平安員，充填班組設(shè)置兼職平安員。8.1.2制定平安施工獎懲制度，制定施工應(yīng)急預(yù)案。8.1.3施工前進行三級平安教化和平安技術(shù)交底。8.1.4工人上下班實行點名制。8.2平安技術(shù)措施8.2.1依據(jù)國家勞動愛護法的規(guī)定，定期發(fā)給現(xiàn)場施工的工作人員必需的平安帽等勞動愛護用品。8.2.2打算防毒面罩，避開有害氣體有甲烷、硫化物等有毒氣體對人員造成損害。檢查人員嚴(yán)禁在井下運用明火，以免發(fā)生爆炸。泡沫砼操作工人上、下檢查井前，應(yīng)留意平安，戴上防毒面具、氧氣瓶及平安帶，并用繩子捆綁到腰上便于井上人員救助。8.2.3空壓機運用前應(yīng)先運行，檢查壓力表，并按說明書要求調(diào)整好施工運用的壓力。空壓機連接接頭應(yīng)堅固牢靠，不得松動?？諌簷C運用過程中，每天應(yīng)定期排放空氣中過濾的水分。8.2.4采納空壓機進行排氣，在工人操作范圍內(nèi)用排氣扇趕走氣體。8.2.5在材料運輸施工堆放過程中，應(yīng)留意避開揚塵，應(yīng)實行遮蓋、封閉、撒水，沖洗等必要措施。8.2.6在運用過程中，泡沫出料口絕不允許對準(zhǔn)工人，以免傷人。8.2.7操作工人在加發(fā)泡劑時應(yīng)戴好橡膠手套，盡量做到不干脆與皮膚接觸。若由于不當(dāng)心手或腳等部位沾污發(fā)泡劑時,應(yīng)隨即用清水沖洗。不允許發(fā)泡劑干脆與眼睛接觸。若在施工過程中發(fā)泡劑的泡沫噴到工人頭部時,應(yīng)馬上用清水沖洗。8.2.8投放水泥的操作工人應(yīng)戴好防塵口罩，并常常更換。投放水泥的操作工人應(yīng)由二人幫助上料。有結(jié)塊的水泥不得放入攪拌箱中，避開卡住攪拌機葉片，而造成電機負(fù)荷過大，燒壞電機。8.2.9工人進入工地施工前，必需對工人進行平安技術(shù)交底、并簽名，交底內(nèi)容應(yīng)齊全、完善、有針對性。進場工人應(yīng)做好三級教化，并寫好登記卡，注明受教化日期。9.環(huán)保措施本工法不產(chǎn)生有害環(huán)境的特別物質(zhì)，施工中依據(jù)要求做好防止柴油泄漏的措施；平常工作中產(chǎn)生的生產(chǎn)、生活垃圾集中堆放并用自卸車運走，禁止隨意丟棄。10.效益分析鄭州市三環(huán)路快速化工程S主線污水管填充泡沫混凝土是一種新型工藝，依據(jù)北三環(huán)現(xiàn)場實際環(huán)境，采納此種方式進行施工，合理利用機械設(shè)備，充分發(fā)揮機械的運用效率，剛好有效的解決了樁基施工嚴(yán)峻受限、工作面無法綻開的局面，共運用了35天，比傳統(tǒng)的開挖、破除、清運并回填施工工藝提前24天，為樁基的快速施工做好鋪墊，從而避開了工期滯后造成的損失，給中國水電路橋公司帶來了干脆的經(jīng)濟效益。依據(jù)合同條款規(guī)定，限制性工期及關(guān)鍵節(jié)點工期每拖延一天，承包人向發(fā)包人支付違約金人民幣壹萬元，通過新型填充方式，避開了24天的罰款，同季節(jié)約了機械設(shè)備租賃費和人工費的支出費用。（1）24天違約罰款：1萬元/天×24天=24萬元；（2）挖機租賃費用：2200元/臺班×59臺班=12.98萬元；（3）自