跨京杭大運河沉管施工技術的難點和重點

摘要：文章根據宿遷中心城市飲水安全保障工程中穿越京杭大運河為實例，該工程創造了國內內河沉管施工長度最長、單管最重、沉管時間很短（單管每2小時一根）的成績。現將跨越內陸大河沉管施工的技術難點、重點提取出來，加以分析、論證，提供給廣大市政施工的同仁予以共同探討。

關鍵詞：沉管施工；沉管跨越；飲水工程；京杭大運河

中圖分類號：U448文獻標識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）03-0100-02

由我單位在2008年8月7日施工的宿遷市中心城市飲水安全保障工程沉管工程位于京杭大運河上，該沉管水下施工深度為12m，單管長度為187.6m，單管總量為126.8T，該沉管創造了國內內河沉管之長度之最，重量之最，現將該沉管主要技術難點、重點予以分析，以供參考。

一、工程概況

宿遷市中心城市飲水安全保障工程沉管工程位于宿遷市通湖大道西側53m，，位于京杭大運河運河上。過運河倒虹吸輸水管共兩根，單根長187.6m，其中D1220×16mm鋼管一根、重90t，D1420×18mm鋼管二根、重117t（后為保證鋼管吊裝強度，在節點位置焊接覆板，重量增加9.8T）。

京杭大運河現有水深7.9m，為保證通航安全施工結束后覆土深度大于2m，再加管徑、墊層等厚度，水下施工深度為11.8米。京杭大運河水下土質情況大多數為粘性土：黃褐色為主，硬塑～堅硬狀態，含鐵錳質結核與姜石，局部地段姜石富集成層；局部為中粗砂：灰黃色，密實，飽和。

二、工程難點

1．水深，土質堅硬導致施工難度、強度很大。

2．京杭大運河是水上交通的生命線，繁忙的水上運輸給本工程施工帶來極大的困難和安全隱患。

3．吊裝長度長，重量重，施工強度大。

三、難點、重點解析

1．開挖難點的解析

（1）配套的安全保障措施

1）申報施工航行通告，告知廣大船民該航道段實施施工，采取半幅通航。

2）在距離施工點上下游2km、1km處各設立一塊安全警示牌。提醒船民前方施工，減速航行，注意安全。

3）在距離施工點上下游200m處設立單側通航浮標，施工期間請業主協調由海事部門全程護航，引導船舶從單側通行，以保證航運及施工的安全。

4）在通告發布日期始，海事部門協助護航后，開始施工。

5）禁止雨霧天氣，能見度較低的惡劣天氣施工及夜間施工。無護航時杜絕冒險施工。

6）施工時應派專人進行了望。

（2）施工方法和機械選擇

1）水下開挖方法主要有以下幾種：挖泥船法、爆破施工法、氣舉法和液化法、挖溝犁法。綜和運河開挖深度、船流量、施工作業面、安全因素考慮，我們最終選擇挖泥船施工。剛開始我們采用PC－200挖機，但是后來發現開挖深度和力度都不夠，后改換PC－300挖機，挖深可達到17m，斗容0.5m3。溝槽挖成型以后，需要采用超聲波回彈，測量成型是否達到設計要求。為防止邊坡垮塌，盡量要求超挖跨度和加大邊坡斜度。

2）施工步驟。定點定位→陸地基槽開挖→水上基槽開挖→運輸土方→土方上岸→裝車外運→暫時堆放→回填

合理安排船舶的施工順序，調整施工船舶的位置是保證自身施工安全和航道暢通最好的手段。在本工程施工中應采取先挖兩邊，后挖中間；開挖方向由中間向兩邊，由兩邊向中間；施工船舶由縱向到橫向的方法進行開挖。

2．運河水上施工安全保障

運河上船只來往不息，為保證安全施工，必須申請海事護航、設置航標。

首先，需要到航道管理處申請半幅通行航標燈，根據工程進度，逐步往航道中心線移動。

其次，到海事管理部門申請護航，船只轉向速度慢，特別船隊通行時尾部難以控制方向，容易發生碰擦。這時需要海事巡邏艇在上下游各設置避讓點，在通過施工區域時必須緩行。

再次，施工中難度最大的是在河道中心線位置。同時因為施工區域靠近大橋，船隊的通行很容易撞在橋墩或者施工船只上，這時就要求巡邏艇對船只的監管要相當的嚴格，防止意外發生。

我們施工期間就因為挖機休息時，把挖機臂停放在水中，船隊通過時船只和挖機臂擦碰事件。

3．沉管的吊裝、沉放

（1）工工藝流程。沉放前準備工作（包括對溝槽、砂墊層的復查整改）→管體下水→拖輪拖引鋼管浮運沉管區域→起重船起吊就位→打開悶板上的排氣閥、Ф100進水閥與Ф100泥漿泵聯接→注水下沉→岸堤上挖機在軸線位置調整沉管位置→符合檢查驗收要求→工作船撤離。

（2）管體下水。管體焊接、防腐完成，檢測、試驗合格后，方可進行管體下水。根據現場實際情況，本工程均采用吊裝下水的方式實施施工。下水前，先將管道中的水放空，關閉所有閥門，起吊后下水，通過浮運達到施工點。

（3）管道起吊定位。鋼管下水后，用兩條拖船將鋼沉管拖至沉管位置，順停在航道邊，等待沉管施工。由于大運河管道水平總長186m，重達126噸，起吊時應充分考慮每一個吊點的受力是起吊的關鍵。按管體的長度和重量應安排5個起吊點（如圖1），兩頭采用兩艘起吊能力為80T的高竿吊裝船，中間采用三艘起吊能力為40T吊裝船來完成吊裝。為了安全起見，另備一

艘起吊能力為80T的高竿吊裝船作應急備用，總起吊能力應大于管重的二倍。

因本工程采取半封航施工，起吊前各吊裝船在自己的吊裝點安裝好吊裝索具，等待航道全面封航。封航后，各吊裝船立即實施起吊施工。起吊時，先由兩頭的吊裝船開始，慢慢吊起，使管體從水平狀態變成垂直狀態，同時，中間的吊裝船也應收緊索具，穩定管道。管道吊起后，啟動吊裝船自身推進器，使管道在水面上作90°管位調整，緩緩移至管位，實施灌水下沉。

（4）注水下沉。準備工作完成后，沉管起吊的開始，應同時從兩端開啟?100排氣管閥后，開啟?100進水閘閥。管體進入管位后，開始向沉管內充水（見下圖）。沉管充水量應有準確的計量，觀察管體的吃水，當管體因充水緩緩下沉時，吊裝船也應緩緩釋放索具，保持船體的干舷高度。當管體的重量加水的重量略大于浮力時，停止充水。此時沉管處于臨界狀態，管內的水流動空間較大，保持沉管平衡是沉管下沉的關鍵，所有吊裝船必須服從統一指揮，同時平穩均速釋放索具。管體離支墩20cm高時，調整管體的軸向位置，同時向管內充水，保持管體穩定下沉。整管平穩沉至槽底后對水下管道進行高程、中心位置校核，均滿足設計要求后，拆除吊鉤繩索，吊裝船撤離施工現場，開通航道。

該文主要針對內河沉管的施工難點、重點加以闡述和分析，希望對跨河作業沉管提供經驗幫助。

作者簡介：王興剛（1979- ），男，四川成都人，浙江興潤建設有限公司項目經理，工程師，研究方向：PM管理。