淺談大型過(guò)江管道沉放施工技術(shù)的應(yīng)用

藍(lán)琦

【摘 要】 以廣西大型臨海工業(yè)（欽州）園原水輸水工程金鼓江過(guò)江管施工為例，介紹了過(guò)江管道沉管施工技術(shù)的施工工序及質(zhì)量控制措施，該技術(shù)具有造價(jià)低、工期短等優(yōu)點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 基槽開(kāi)挖；管道沉放；水壓試驗(yàn)

1 工程概況

廣西大型臨海工業(yè)（欽州）園原水輸水工程是為工業(yè)園提供原水供應(yīng)的引水工程，該工程實(shí)施后將向欽州港工業(yè)園近期輸水規(guī)模為19萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期輸水規(guī)模為30萬(wàn)m3/d，可滿足10～20年內(nèi)工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展對(duì)配套基礎(chǔ)設(shè)施的要求。該工程采用泵站加壓方法將金窩江水通過(guò)管道輸送到工業(yè)園企業(yè)。其中過(guò)金鼓江管道為雙排DN1400 mm和DN1200mm ，壁厚12mm 的鋼制螺旋鋼管，管道單根長(zhǎng)815m（其中直線段509m，東岸斜坡段173m，西岸斜坡段133m） ，每根管道各設(shè)4個(gè)法蘭和波紋管伸縮節(jié)。其施工流程管道出運(yùn)→水上連接→定位下沉→試壓驗(yàn)收。

2 主要施工工序

2.1 水下基槽開(kāi)挖

水下基槽土方開(kāi)挖施工機(jī)械采用1艘長(zhǎng)臂挖泥船，配備1 艘294 kW 拖輪， 2艘280 m3 開(kāi)底泥駁。挖泥船作業(yè)前，拋長(zhǎng)錨將船體固定。溝槽開(kāi)挖定位采用GPS系統(tǒng)和挖泥導(dǎo)標(biāo)，同時(shí)設(shè)置起止斷面導(dǎo)標(biāo)，以確定溝槽開(kāi)挖的方向，并設(shè)水位尺，用以觀測(cè)施工過(guò)程中水位變化情況。溝槽施工時(shí)挖泥船由外側(cè)向內(nèi)側(cè)平行于挖槽中軸線推進(jìn)施工，并采用橫挖分層24 h不間斷施工作業(yè)。待第1層挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高以上1 m ，再進(jìn)行第2層開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，施工過(guò)程中嚴(yán)格控制挖深，不超深、不漏挖。

2.2 管底粗砂墊層攤鋪

水下溝槽砂墊層厚度為30 cm ，采用含泥量小于5%的粗砂。水下拋砂施工采用開(kāi)底泥駁和人工串筒方式進(jìn)行施填，砂墊層用砂用開(kāi)底泥駁運(yùn)至拋投地點(diǎn)，經(jīng)串筒溜放至水下，由潛水員在水下按預(yù)先設(shè)定的高程將控制樁攤鋪平整，且邊檢邊拋砂，盡量減少回淤，重要點(diǎn)位經(jīng)多次檢查達(dá)到要求后方能確認(rèn)為合格。

2.3 土工布鋪設(shè)

由于工程所在地土質(zhì)較軟，地基承載力為20k Pa以下，為改善管道整體受力狀態(tài)，減少不均勻沉降，采用水下土工布加強(qiáng)措施。施工時(shí)由潛水員（ 4人一組）水下完成攤鋪，操作時(shí)注意保證攤鋪連續(xù)，搭接牢固，不出現(xiàn)扭曲、褶皺，裹壓片石時(shí)應(yīng)注意壓緊。

2.4 成品鋼管制作及防腐

（ 1）鋼管制作。工程采用由專(zhuān)業(yè)廠家制作生產(chǎn)的鋼制螺旋鋼管，所有鋼管按照6 m 一節(jié)在廠家下料、卷管、組裝、焊接而成，所有管節(jié)必須通過(guò)外觀檢測(cè)，且焊接表面不得有氣孔、裂紋、焊瘤等缺陷，咬邊深度小于0. 5 mm ，累計(jì)長(zhǎng)度小于100 mm ，所有管節(jié)焊縫采用100% X 射線無(wú)損探傷檢驗(yàn)，探傷等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

（ 2）鋼管內(nèi)外防腐。管段防腐工作全部在鋼管制作廠家完成，利用專(zhuān)門(mén)的除銹車(chē)間對(duì)卷制好的管段進(jìn)行噴砂除銹，除銹標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)家通用標(biāo)準(zhǔn)Sa2. 5級(jí)。噴砂除銹完成后，用吊車(chē)將鋼管吊至調(diào)速滾輪架上，進(jìn)行防腐施工。內(nèi)外防腐完成后，吊至防腐保養(yǎng)場(chǎng)地，待防腐固化后進(jìn)行內(nèi)外防腐的表觀、厚度、電火花、粘著力等檢測(cè)，檢測(cè)合格后，運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管段組焊施工。

（ 3）管段組對(duì)連接。將成品管吊裝到焊接平臺(tái)上，用龍門(mén)吊配合12 t汽車(chē)吊組對(duì)鋼管，按直管段、兩岸斜管段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度將管道組對(duì)成6段，有法蘭的用法蘭蓋封堵，無(wú)法蘭的焊接鋼板封堵，浮在發(fā)送道基槽中待拖牽。

2.5 過(guò)江管道安裝

（ 1）管道出運(yùn)就位。

單根鋼管排列在施工場(chǎng)上，鋼管底部均勻敷設(shè)枕木作鋼管滾動(dòng)時(shí)的軌道，在鋼管牽引部位用橡膠板包裹，將鋼絲繩繞在橡膠板上，受力時(shí)不破壞鋼管防腐層。牽引力采用2臺(tái)5噸的卷?yè)P(yáng)機(jī)，通過(guò)動(dòng)滑輪組和導(dǎo)向滑動(dòng)組產(chǎn)生20噸的作用力拉動(dòng)鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)。在鋼管滾動(dòng)過(guò)程中，同樣采用2臺(tái)5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)作后拉力，控制鋼管在斜坡段時(shí)滾動(dòng)速度，避免沖擊力造成鋼管失控。單根鋼管出運(yùn)到灘地后，安裝氣囊，根據(jù)單根管重量及管內(nèi)水位比重，單根管共配置12m×1.2m，6層厚的氣囊9組（18個(gè)，每個(gè)氣囊浮力17.42噸），氣囊安裝完畢后，對(duì)氣囊沖氣，將壓力控制在0.85～0.9kg，待潮水漲至氣囊可以將鋼管浮起時(shí)，用定位船攪錨機(jī)牽引到管槽上，在鋼管兩端各設(shè)兩個(gè)錨，拋錨定位。以此同樣的方法將其它鋼管逐一運(yùn)至管槽上排列。

（2）、水上連接

將排列好的單根鋼管通過(guò)定位船調(diào)整錨繩，按順序定位調(diào)整方向，當(dāng)法蘭連接口出現(xiàn)高低誤差時(shí)，調(diào)整氣整壓力使法蘭連接口水平，由專(zhuān)業(yè)潛水員進(jìn)行連接。連接順序由東向西分段連接，順序編號(hào)為1～5。當(dāng)整管連接好后進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0.3MPa，檢查合格后定位沉管。

（3）、管道沉放

1）準(zhǔn)備

沉管時(shí)間選擇在潮汐大潮過(guò)后幾天平潮時(shí)間較長(zhǎng)的時(shí)間段進(jìn)行，沉管控制由4艘工作船定位，輔助船2艘（機(jī)動(dòng)使用），岸上由經(jīng)緯儀控制定位，鋼管直線兩端及中間各段1個(gè)距離控制繩，控制沉管過(guò)程中讀數(shù)一致，保持管道下沉速度和調(diào)整使用4艘工作船按氣囊組的位置均等定位，每艘船上操作手6人（指揮1人，氣囊排氣手1人，充氣手1人（必要時(shí)氣囊排氣人起作用），機(jī)械操作手2人，控制標(biāo)盡讀數(shù)1人，潛水員2人）。由輔助工作船來(lái)回檢查氣囊與管道定位準(zhǔn)確性。

2）沉放

直線段先沉。排氣手排氣，第一次排氣氣壓控制在0.7kg后停止，對(duì)管道進(jìn)行全面檢查，檢查完畢后，根據(jù)管道下沉量下達(dá)第二次排氣將氣壓排至0.65kg的氣壓，按此順序逐步減少氣壓至0.5kg時(shí)停止排氣，根據(jù)各標(biāo)盡讀數(shù)調(diào)整管道水平，潛水員下水檢查氣囊在水中的浮力及氣囊變形狀況，檢查情況完好后，排氣手根據(jù)指令排氣氣壓每減少0.005kg后（氣壓讀數(shù)為0.495kg）停止，各排氣手操作完畢后，檢查下沉速度和沉管水下位置，準(zhǔn)確計(jì)算出鋼管至槽底的高度。當(dāng)確認(rèn)管道下沉平穩(wěn)正常后，檢查氣囊是否處于正常位置，測(cè)量檢查軸線位置是否準(zhǔn)確，有偏差時(shí)，由定位船緩慢調(diào)整。

當(dāng)調(diào)整定位全部完成后，嚴(yán)格控制各排氣手排氣的氣壓，按順序從管中“1”開(kāi)始排氣減壓至0.005kg停止，觀察管道下沉情況。當(dāng)管道穩(wěn)定后由管中“2”開(kāi)始排氣減壓0.005kg停止后，再次對(duì)管道下沉情況進(jìn)行進(jìn)行檢查，按此順序逐一排氣控制，各個(gè)工作船潛水人員必須在管道平穩(wěn)時(shí)，下水檢查氣囊受壓狀況并回報(bào)給指揮員。當(dāng)管道下沉至管槽基礎(chǔ)時(shí)，停止排氣，對(duì)整個(gè)管道進(jìn)行全面檢查，檢查落地平穩(wěn)后，固定兩端上仰管口段。進(jìn)行水壓試驗(yàn)合格后，拆除氣囊。

（4）東西兩段的斜管安裝。

待最低潮位時(shí)，在東岸、西岸的法蘭連接處修筑圍堰，在圍堰之內(nèi)用50T的吊車(chē)輔助安裝，兩端采用法蘭盤(pán)連接。

（ 5）管腔中粗砂回填。

管道安裝結(jié)束后，將預(yù)先裝好中粗砂的開(kāi)底泥駁拖至基槽上，按前述砂墊層施工方法回填管腔中粗砂穩(wěn)管。

2.6 水壓試驗(yàn)

（ 1 ）試壓程序及要求。試驗(yàn)前，檢查清除管道內(nèi)雜物，保證管件、支墩強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，打壓用水與排水設(shè)施通暢、牢固，排氣裝置安裝無(wú)誤，管道滿水浸泡已達(dá)24 h，試驗(yàn)壓力表校核無(wú)誤。

試壓程序：

1）在管道低標(biāo)高端灌水，浸潤(rùn)24 h，灌水前打開(kāi)試驗(yàn)段兩端排氣閥。

2）低壓泵灌水，觀察排氣閥溢水情況，當(dāng)溢水水流連續(xù)且不帶氣泡時(shí)可關(guān)閉排氣閥閥門(mén)。

3）低壓泵打到一定壓力，關(guān)閉低壓泵及進(jìn)水閥門(mén)，開(kāi)啟高壓泵及進(jìn)水閥門(mén)，增壓至工作壓力，暫停增壓，觀察穩(wěn)壓情況。若無(wú)異常，繼續(xù)加壓至試驗(yàn)壓力1. 0M Pa，關(guān)閉高壓泵及進(jìn)水閥門(mén)，記錄下降壓力0. 05M Pa所需時(shí)間t1 ，若t1 <10 m in，則試壓合格。

2.7 管頂砂袋及拋石回填

人工灌砂袋后裝進(jìn)駁船中，駁船在管道軸線上就位，人工將砂袋溜放入基槽中，由潛水員下水將砂袋按設(shè)計(jì)要求形狀擺放好。在此基礎(chǔ)上拋填符合設(shè)計(jì)要求的石料入基槽中，起到防沖保護(hù)的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

沉管施工技術(shù)具有造價(jià)低、工期短、防腐質(zhì)量有保證、管道有較確定的設(shè)計(jì)預(yù)期壽命并且安全性高的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，該技術(shù)日趨成熟，在水利、市政供排水及污水治理工程中運(yùn)用越來(lái)越廣泛。廣西大型臨海工業(yè)（欽州）園原水輸水工程金鼓江過(guò)江沉管的成功實(shí)施，為今后同類(lèi)工程建設(shè)提供了較好的參考實(shí)例。