内湖取水头部安装研讨

吴立飞

【摘要】随着我国水泵站建设的不断发展，内湖水下铺管及取水头部安装越来越被重视，本文主要对内湖取水头部安装进行了深入研讨，以供同仁参考借鉴。

【关键词】内湖；取水头部；安装

引文：内湖取水头部安装很重要，很普遍，也很较复杂，受施工现场、环境等诸多因素的限制，为确保工程进度，便于施工管理，必须从取水头部基坑的开挖、取水头部预制位置选择、取水头部预制、取水头部浮运安装、取水头部吊装下沉计算等进行深入研究，谨慎施工才能减小施工的误差，保证施工质量。本方案涉及较大的危险源，因此需要进行专家论证后，方可实施。施工方案经审批以后，不得轻易随意更改。严格按施工程序办事，全面落实施工技术交底工作。

一、工程概况：

本取水工程地点位于合肥市蜀山区科学岛路东侧。主要施工内容为：取水头部安装、1754mDN1400钢管安装、水下管槽土方开挖、水下管槽石方回填、水下基坑土方开挖、水下基坑抛碎石、浇筑头部四周水下砼、格栅盖板安装等，其中取水头部、盖板在岸边预制，钢管在岸边拼装焊接防腐。采用吴淞高程系统，施工水域的正常蓄水位为28m，历史最低水位为21.5m，取水头顶部高程为24.5m，比历史最低水位高3米，头部进水管中心高程为18.00m，取水泵房进水管中心高程为23.00m。取水头部为预制钢筋砼结构，外形为长方形，壁厚0.3m，长7.7m、宽4m、高7.55m；1.65m×1.2m格栅及闸板各12个。进水管为两根DN1400的钢管，壁厚16mm，进水管单线总长877m，水下施工部分单线长为692.47*2m，源水管线轴线距离为2.4米。本工程为水上土建及水下安装，工期短、任务紧，水下管道安装距离长。

二、内湖取水头部安装研讨

2.1本工程施工流程

取水頭部开挖安装施工流程：取水头部基坑开挖→基坑整平碎石垫层→头部浮运→头部精确定位下沉安装→头部四周砼浇筑→取水头部抛石稳固→头部格栅闸板安装。

2.2采用的施工方法

（1）取水头部基坑的开挖：取水头部基坑的开挖方式同沟槽，采用挖机船开挖，中海达 V30 GNSS RTK系统测量设备控制定位，临时加工码头边设水上标尺控制开挖深度及基坑底部高程。

（2）取水头部预制位置选择：取水头部预制位置靠近岸边，位于原水管道轴线上，通过吊装浮运至设计位置，然后吊装下沉就位。通过地质勘察报告，该预制场地地下土质为粘土，综合考虑强度大、渗水率低等因素，决定开挖深度为4.8米，挖至绝对标高25.00米，边坡采用1：1放坡，由岸边向董铺水库方向开挖，采用两台挖机连续甩土方式，弃土回填于预制场地董铺水库边，作为围堰使用。取水头部尺寸为7.7 m×4m，分三节预制，两边各设置50mm外脚手架基础，50mm排水沟，基坑底部尺寸成型后为28.1m×7m，基坑四周设置200mm×200mm排水沟一道，对称角设置1000×1000×1000集水坑两个。1：1放坡设置开挖边线则为21×40m。

1、地基承载力计算

取水头部承载力计算：

（混凝土重量+钢筋、埋管）/底面积

（67×2.5+12.9）/（7.7×4）

=180.4/30.8

=5.857t/㎡=58.57kPa﹤70 kPa（①2层土）

故基槽下部浇筑C15砼垫层，然后采用直接铺油毡（两层）施工。为防止雨水浸泡，基坑四周设排水沟，排水沟尺寸为200×200mm，基坑南、北角对称各设一个1000×1000×1000mm的集水坑。采用污水泵两台将集水坑中水抽至水库。

（4）取水头部浮运安装：根据取水头部的自量，及其排水体积，采用四根DN1400×48m钢管进行取水头部的起吊、浮运安装。 取水头部浮运工作船采用6块14mm厚0.50m×0.5m钢板分别焊于DN1400×14钢管上，在6块钢板上分别采用一根0.7m长20a工字钢作为支脚，共计6根，然后在工字钢上焊接长度为3.4米20a工字钢作为吊架支腿，共计6根，支腿上部采用三根6.2米长45a工字钢作为横梁，中部采用4根20a工字钢连接为整体，在浮运工作船支架侧角各采用18#槽钢加腋加固，整体支架均采用二氧化碳气体保护焊接；根据设计规定，构件吊装时其砼强度必须达到设计强度的100%才能浮运安装，因此提前预制，采用提高混凝土等级方式，缩短混凝土养护期，做好吊装前的准备工作；待混凝土强度达到设计强度100%时（试验试块制作4组备压，15天后每隔3天施压一组同条件试块，至试块强度达到100%为止）

（5）取水头部吊装下沉计算：

①吊勾选型：

吊装时采用四个吊勾进行吊装，则每个吊勾承受重力为（不考虑浮力）：

G=72/4=18t

考虑浮力计算，根据水及混凝土的密度比，单节取水头部全部落水后重力减少1/3，即65*2/3=48吨。

G=48/4=12t

综合1、2考虑，为保证取水头部浮运中的安全，安全系数设置为1.3，故采用20t的吊勾。

②吊装架材料选型计算：立杆、水平杆均采用工字钢。

立杆高度的计算：为确保浮运过程中的稳定性，取水头部自重吃水深度为2.5m，则取水头部不加任何配重时，取水头部上露高度为2.5-1.15=1.35m，倒链的本身固有长度为1.2米，立杆立于20a槽钢之上，2根DN1400钢管全部负重为管子自身重量、吊架重量，当四根管子全部负重时，吃水深度为0.8米，则外露高度最少为1.42-0.8=0.62m，则立杆高度为H= （2.5-1.15）+1.2+0.2+0.62=3.37m。

故取立杆高度为3.4米。

水平杆长度计算：L=0.72+0.18+0.2+4+0.2+0.18+0.72=6.2m

故取水平杆长度为6.2m。

水平杆件按两端铰支进行计算，立杆按一端铰支，一端固定计算。

取水头部下沉倒链最小长度计算： 倒链最低长度为4.534+8.8=13.334米。因董铺水库风浪较大，作业环境较为恶劣，预留500mm长度备用，故选用倒链长度为14米。其通道基底标高与基坑标高相同，宽度为B=6.2+1.42×2+4=13.04米。

（6）吊装前应将取水头部四周及内部用红油漆画上刻度，刻度精确至5cm，然后在取水头部四周打入钢管锚桩，利用绳子将取水头部四角固定于锚桩之上。

再挖出吊装通道，其通道基底标高与基坑标高相同，宽度为B=6.2+1.42×2+4=13.04米。

三、控制措施

（1）严格制定工期计划，层层交底，层层落实，层层把关。当天的工作计划当天完成，否则，要在次日追赶回来。

（2）把工期计划进行细化，制订出周计划，半月计划，并将此与工序施工对应起来，通过实施，找出差距，随后在项目部例会中总结，在作业队进行推广。

（3）把工期的落实与经济奖罚挂钩，实行激励机制，调动施工人员的积极性。

（4）严格按施工程序办事，全面落实施工技术交底工作。

（5）贯彻以防为主，自检为主，防检结合的质量管理措施。

（6）测量平面控制网点和工程控制点定期进行复测，发现问题及时修正。

结束语：

与一般的工程施工相比，内湖取水头部安装相对特殊，在安装过程中，存在着相应的技术风险和管理风险，对于施工质量和施工安全有着不容忽视的影响。 因此在取水头部安装时，施工人员应该高度重视，严格把关，制定可靠的施工管理措施，实现对于风险的有效控制，切实保证水头部安装工程的质量。

参考文献：

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【2】杨洋，李志军，禹 凯瑞.试论泵站机电设备安装施工要点[J].河南科技，2014（2）：102.

【3】陈永彰，王丽敏，郭占坪.大连引碧供水工程取水头部优化设计[J].东北水利水电，2001（10）