沉管施工法在污水干管工程中的應用

摘 要：本文結合沉管施工法在污水管道穿越南京秦淮新河工程的實例，闡述了沉管施工中的施工工藝和技術控制要點，以供同類工程借鑒。

關鍵詞：沉管 污水管道 質量控制

中圖分類號：TU712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0074-01

1 工程概述

寧丹路南段污水管道是南京城東污水處理廠三期污水收集系統工程的組成部分，主要收集鐵心橋南部片區污水并輸送至城東污水處理廠，管道采用D1000鋼筋混凝土管道頂管施工。該管道需在鐵心橋西側穿越秦淮新河，根據前期調查和工程勘察報告顯示，秦淮新河為人工河道，河床底部為中風化安山巖，頂管施工極為困難。設計單位將過河段管道調整為2根DN630鋼管并排鋪設，單根管道長度127 m，間距500 mm，采用沉管施工法。根據河道管理部門要求，管頂埋深在河床以下2 m，施工期為枯水期，水深約5.5 m。

2 施工工藝

本工程施工工藝流程如下：施工準備→測量定位→基槽浚挖→水下巖石爆破→基槽清理修整→鋼管陸上焊接→水上浮運→管道吊裝定位→注水下沉→穩管回填→岸坡段管道連接→護坡基坑回填。

2.1 基槽浚挖

根據巖土工程勘察報告和設計文件，鋼管穿越河床段所處巖層為中風化安山巖，屬較硬巖，需爆破作業。擬爆破巖層頂面寬10.7 m，淤泥層厚約0.8～1.5 m，爆破作業前先對擬爆破段河床底部淤泥疏浚，挖除拋石護底和塊石護坡。針對本工程現狀，水下基槽開挖采用了加長臂水上挖掘船。由于是水下作業，為盡量減少回淤量，水下基槽浚挖淤泥邊坡按1∶4放坡，浚挖端面頂寬約17～23 m。開挖前在兩側岸坡上設置四對測量標桿，作為挖泥船浚挖淤泥斷面控制邊線，開挖過程中經常測量復核，以便更好控制開挖斷面。基槽底部挖到巖層面，淤泥直接裝船運往管理部門指定棄淤場。因航道較窄，淤泥浚挖前必須征得海事、航道管理部門許可，施工期航道半幅封閉。

2.2 基槽水下爆破

委托專業爆破工程單位擬定爆破專項方案，根據設計要求和實測的巖層頂面高程，對爆破孔位和用藥量進行驗算，確保基槽深度、寬度和坡度的要求。分兩段實施爆破，先采用鉆孔船進行鉆孔，鉆孔船船身寬5 m，樁平臺超出船體1.5 m，總寬不超過7 m，鉆孔船自帶四腳支撐固定船體。鉆孔清孔完成后，潛水員水下填放炸藥，分段爆破到位。爆破方案需提前取得公安部門行政許可，且每次爆破前需地方海事管理部門配合，對本段河道進行封航，同時做好周邊大橋、河堤等構筑物的沉降和位移監測

2.3 基槽清理

本工程分兩段爆破，爆破一段清理一段，跟蹤測量驗收，繪制斷面圖，分段清理時，采用加長臂水上挖掘船，除將基槽內爆破殘渣清理干凈外，基槽兩側邊坡仍需重復清理，防止爆破作業時大量飛石濺落兩側。

清理作業全部結束后，對整段基槽底高程和底寬進行測量復核。測量時用20 mm厚鋼板制作測量平臺，寬2.7 m，四周弧形上翹，鋼板中間垂直焊接25 mm螺紋鋼，鋼身用多種彩漆做好刻度標識，露出水面2 m以上，頂端帶彎鉤。在河道兩側架設兩臺2 t卷揚機，將鋼板放進基槽底部，來回拖拽，測量船同步跟進，同時測量爆破后基底高程。發現障礙物時，潛水員下水詳細檢查，若發現有局部有巖石突出，影響管道安放，爆破組需根據障礙情況，擬定爆破方案，實施二次爆破。

2.4 基槽基礎回填整平

基槽清理完畢驗收合格后，對河床段基槽立即實施回填作業，回填材料為3∶7粗砂碎石，采用船運至基槽上方，由潛水員在水下人工配合導管進行粗砂碎石墊層的鋪設和整平。回填由一端向另一端逐步推進，運輸下料船移位不得過大，盡量減少補填工作量。

2.5 鋼管焊接

本次過河鋼管較長，采取一根水下鋼管一次性焊接成型，一次性下沉的方式。沉管所在地兩側岸坡較陡，因此在河道上游選取一塊自然灘地作為焊接場地，搭設焊接平臺。由于管道較長，本工程將廠家訂制的6m長鋼管運輸至焊接平臺進行焊接，鋼管的管道防腐處理在加工廠完成，驗收合格后再運至現場安裝。開始焊接前明確設計及施工交底，每個接口都需打磨除銹后才能焊接。使用符合設計要求的焊接材料進行焊接，各工序要進行嚴格的質量控制，彎頭處進行加固處理。管道焊接完成并把焊渣清理干凈后，待管材冷卻，需及時進行焊接部位的內外管壁防腐處理，并按要求進行外觀及內部探傷檢查。

2.6 管道浮運就位

管道下水前兩端管口采用堵板封堵，并在堵板上設置進水管、排氣管和閥門。用兩艘浮吊船將鋼管從平臺吊至水面，管道兩端均固定在船上，前面使用一條拖船，用于牽引管道，后面的浮吊船用于控制管道的方向，以防止管道浮運過程中碰撞橋墩、船舶及其它設施而造成損失。管道吊裝下水、拖運過程中注意采取保護措施防止管道防腐層損傷。

2.7 管道下沉

管道運至沉管現場后，用浮吊船就位。通過計算選擇合適的起吊點，避免因鋼管長度和自重產生不合理撓度，對鋼管接口產生不良影響。準確定位測量后，通過注水孔向管道內注水，使管道下沉，通過控制排氣閥來控制注水量及注水速度，注水應緩慢、適量，并保證排氣暢通。下沉過程中注意速度不得過快，確保管道整體均勻、緩慢下沉，兩端起重設備在吊裝時保持管道水平，并同步沉放于漕底就位。待管道穩定后，再撤走起重設備。檢查管底與溝底接觸的均勻度和緊密性，管下如有沖刷，應采用粗砂碎石填充。第二根鋼管下沉時應注意與第一根鋼管的水平間距。

2.8 穩管回填

單根管道下沉到位經檢查合格后，應及時進行穩管和回填，防止管道漂移，先采用水下拋填袋裝砂壓管穩管。使用網兜起吊砂袋，用浮吊將網兜吊移到拋點上方，拋放砂袋，拋填至管頂以上500 mm。溝槽回填采用碎石回填（粒徑50～80 mm），厚度1000 mm，以上采用塊石回填至規劃河底標高，以防止河水流動帶走溝槽內回填的中粗砂。管道鋪設完成后，應在管道上、下游河堤上設置禁止下錨標志。

2.9 岸坡段鋼管施工

岸坡段管道溝槽選用大開挖施工，采用挖掘機施工，按設計坡度埋設鋼管，并與水下鋼管采用焊接方式連接。管道試壓檢驗合格后，采用黃土回填，回填時分層分段進行，使用電動夯機層層夯實，最后恢復河道漿砌塊石護坡。

3 質量控制要點

（1）測量定位質量控制。在基槽開挖、吊管沉管及回填全過程中抓好放線測量控制。

（2）基槽開挖質量控制。嚴格執行提前擬定的溝槽寬度和邊坡坡度進行開挖，管道下沉前必須全面復測，保證溝槽參數不超過允許偏差。

（3）鋼管焊接及防腐質量控制。水下鋼管焊縫應嚴格檢查驗收，按要求進行外觀及內部探傷檢查，并進行水壓試驗。

（4）吊管下沉質量控制。吊機統一指揮協調，嚴格控制起吊和下沉速度，避免管道變形，防止管道水平位移。

4 結語

沉管施工比頂管施工難度小，費用亦可降低，但缺點是焊接要求、防腐要求及材料的要求較高，完工后管道隱蔽水下維修不方便，要求嚴格控制施工質量，一次成功。本工程的沉管施工完全達到了設計要求，取得了較好的效益。這次沉管施工的成功為以后管道施工提供了寶貴的施工經驗。