dn1600mmPE給水管過江沉管施工

廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司 廣東佛山 528318

摘要：管道過江、排海在施工過程中一直存在較大的技術風險，經(jīng)過近20年的逐步完善及工程檢驗，大口徑的塑料管道在該領域的應用初步顯現(xiàn)其較高的性能優(yōu)勢；施工工藝、技術逐步成熟，可以逐步推廣使用。

關鍵詞：大口徑塑料管道；PE給水管；排海過江管道；施工方案

Abstract：There has been substantial technical risk on the construction process of bury pipeline in the river or under the sea.After nearly 20 years of improvement and project testing，it appeared a high performance advantages in the field of the application of large dimension plastic pipe.The construction technology，technical success gradually，can gradually promote the use。

Keywords：large dimension plastic pipe，PE water pipe，pipe buried under river and sea，congstrustion programme

國內某水廠清水管道工程穿過江管工程項目最高日設計流量16萬噸/天，設計壓力0.6MPa壓力輸送，原計劃采用采用兩根D1020×14mm鋼管，管道長度1100×2m。施工方式擬采用定向鉆孔拖拉法。后期根據(jù)實際情況，采用dn1600×61.2mm PE給水管，公稱壓力0.6MPa，采用過江沉管施工的方案。

根據(jù)地勘資料，采用泥漿護壁鉆進，取樣采用φ89mm反旋活塞薄壁取土器錘擊法取樣；根據(jù)鉆探深度范圍內所揭示的土層可分為4層。分述如下：

①層：灰黃雜灰色粘土、粉質粘土，含草根，為素填土，層厚0.5～1.8m，岸上普遍分布。

②層：灰、淺灰色粉質粘土，夾粉土薄層，局部近互層。無搖震反應，干強度、韌性中等，高壓縮性。該層為河床新近沉積物，層厚1.2～2.4m，主要分布于灘面及近岸處。

③層：灰色細砂夾粉砂，夾粉質粘土薄層，含云母片。飽和，松散，局部稍密，礦物成分以長石、石英為主，顆粒級配不良，顆粒為亞圓形為主，粘粒含量0.0～9.5%，中壓縮性。層厚2.1～3.5m，場地普遍分布。

④層：灰色粉砂夾細砂，局部夾粉質粘土薄層，含云母片，飽和，中密～密實，礦物成分主要為長石、石英，顆粒級配不良，顆粒為亞圓形，粘粒含量0.0～4.1%，本次鉆探部分鉆孔未揭穿，最大揭示厚度7.4～15.2m。

根據(jù)地勘資料，管道基礎基本為粉土質砂、細砂、粉砂土質，河床基礎5米下密實度較高，采用開槽施工結合挖泥船開挖。

（一）、陸地部分：陸地部分采用一條直徑為1600mm的PE管，管道鋪設可采用開槽直敷的辦法，即根據(jù)地形開挖管槽，直接將焊接好的PE管埋置地下，要求最小覆土深度不得小于0.7米，建議覆土深度為1.5米以上。管道鋪設要求平直順滑，水平方向和垂直方向轉彎半徑均不得小于PE管規(guī)定的轉彎半徑一般大于125dn=200米，最小彎曲半徑為200米，不得出現(xiàn)“駝峰”。管道鋪設完成后應沿途設置市政供水標志，具體根據(jù)現(xiàn)場實際情況確認；局部設置禁行標識。

（二）、過江部分：

1、管槽開挖：本工程采用一條直徑為1600毫米的PE管水底埋設的鋪設方法，根據(jù)國內外過江、過海的實際工程經(jīng)驗，管道埋深要求一般在地下2.0米以下。為了保證PE管能完全設置于管槽內，管槽開挖底寬約為4.6米（含每側各超寬1.5米部分）。并保證開挖沿著江床坡度。垂直方向必須順滑。

2、PE管鋪設；由于河槽部分地質基本為粉土質砂、細砂、粉砂，加上PE管的可伸展性、350%的斷裂伸長率，擬將PE管直接鋪設在開挖平整好的砂土上，淺灘部分如有硬石，則應開挖超深500mm并進行換砂處理，具體情況應根據(jù)開挖后的實際情況確定。

3、混凝土配壓：為了保證管道的穩(wěn)定性，PE管沉管過程擬配以混凝土配重塊，PE管沉管就位后用水下袋裝混凝土或者現(xiàn)澆混凝土對PE管進行壓管。

使用的是成熟的HDPE實壁管的漂浮～下沉法。由于高密度聚乙烯HDPE管道的比重小于1；所以水中鋪設塑料管道須加上壓重才能使其穩(wěn)定地座落在要求的水底位置上（通常采用的壓重方法是在管道上隔一定間距固定上混凝土壓重塊。結合國外的工程經(jīng)驗，采用壓重相當排水量25到50%。先將充滿空氣的塑料管道帶壓重塊漂送到鋪設位置，然后通過灌水沉到水底位置。但是為了考慮最不利的情況下，本工程還是采用最安全的施工方法，采用30%左右的排水量。具體的施工過程是：

1、利用HDPE管道可以對接的特性在岸邊把運來的管段對接熔焊成連續(xù)長管段，逐步下水漂浮在水上，直接制成幾百米長的連續(xù)長管段逐步下水漂浮在水上；

2、壓重塊可以在岸上就安裝到管道上，然后和管道一起下水；也可以在水面上利用駁船把壓重塊固定到管道上；

3、把固定好壓重塊的連續(xù)長管段拖引到計劃鋪設的位置；

4、把各段長管連接到工程需要的長度；

5、通過從岸端灌水使管道逐步沉到水底要求的位置；利用塑料管道的柔韌性，讓管道隨著水底的地形狀起伏埋在水底預先挖好的管溝內。

4、安裝壓重：

設計值按照30%排水量計算則；管材灌水為70%：每米管材所需混凝土為0.42立方米混凝土；

混凝土塊設計為馬鞍狀，如下圖：（單位cm）

計算混凝土塊的體積為：0.92平方米每半個壓塊。設計按照每個壓重塊的長度為0.5米，半個馬鞍塊的體積為0.46立方米。

半個馬鞍塊的體積為0.46立方米≈0.42立方米。反核算排水量為67%，即灌水量為33%，間距2米設置一個壓重混凝土塊。

PE管依靠壓重塊穩(wěn)定在水底。壓重塊為預制的鋼筋混凝土塊由上下兩件馬鞍形組成，以2米的間隔用螺拴夾緊固定在管道上。在壓重塊和管道之間要加橡膠或者EVA膠帶層防止壓重塊損傷管道。

安裝壓重塊的工作盡量在岸上進行，當管道下水時已經(jīng)安裝好壓重塊，根據(jù)現(xiàn)場情況可能需要設置起吊設備及滑道使負重的管道平穩(wěn)順滑的滑入水中。在水面上安裝壓重塊是把沒有安裝壓重塊的管道下水，飄浮在水面上，然后用施工駁船上的吊車把管道的一部分吊上駁船，安裝好壓重塊后再吊回到水中去；壓重塊具體采用那種安裝方式可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定，配重塊砼標號建議為C30。

5、回填：管道完成水下作業(yè)后即可用原開挖土進行全面回填覆蓋至原河床，回填時應避免采用硬塊或塊石直接拋填，以免劃傷管體，建議采用河槽開挖砂進行回填，要求回填必須要恢復原地面地貌。

5、岸邊加固工程：為了保護岸邊的PE管安全和穩(wěn)定，河兩岸上岸段建議進行砼澆灌保護，砼保護澆灌長度為10米，寬度為2.5米，厚度為1.5米。砼標號為C30，具體位置現(xiàn)場確定。

二、工程施工方案：

（一）、陸地部分

1、管槽開挖方案：本工程管槽開挖采用挖掘機開挖的方法進行開挖，開挖后人工整平管槽底部。

2、PE管鋪設：PE管采用直接埋設的方法進行埋設，即管槽開挖完成后人工整平合格后，將焊接好的PE管直接鋪設到管槽中，人工調整平直。

3、回填：管槽回填采用挖掘機開挖原開挖管槽的開挖土直接回填的方法，回填過程應注意作好管身的保護工作，滿足回填土的密實度要求，施工參照國家相關標準。（二）、過江部分

1、管槽開挖方案：本工程管槽開挖分兩部分，即淺灘部分和河道部分。

淺灘部分施工，采用挖掘機進行陸地開挖，開挖時可利用開挖土鋪設施工便道供挖掘機行走。

河道部分施工：采用挖掘機+挖泥船小開挖方案，即水深小于挖泥船吃水的，利用挖掘機進行開挖，利用開挖土鋪設臨時便道供挖掘機行走作業(yè)；水深大于挖泥船吃水的部分，利用抓斗船或絞吸、絞耙船進行開挖。

2、PE管水下鋪設方案：管道鋪設前，潛水員必須進行水下管槽平整，確保管槽水平方向平直，垂直方向平整，不得出現(xiàn)駝峰，可采用鋼軌和鋼刮尺水下刮平的施工方法進行水下平整，PE管鋪設擬采用分段焊接、牽引下水的方案，在陸地上根據(jù)實際情況將PE管分若干段焊接好后，在滑架上將各分段再行焊接，每焊接一分段，利用牽引的辦法將滑架上的PE管牽引過河。由于水流資料的缺乏，可參照常規(guī)經(jīng)驗鋪設：

即：管道沉降：

管道沉降前需把管道準確地定位到要求位置的上方。

沉降過程最關鍵的工序，必須周密計劃和嚴格控制。要求管道的沉降從近岸端逐步向外進展，讓管道能夠順著河床地形躺到水底溝槽中。同時保證管道沉降時的彎曲半徑始終不小于限制值（彎曲半徑不小于200米），避免因為過度彎曲造成管壁中應變過大或壓屈失穩(wěn)。

為了使沉降過程從近岸端逐步向外進展，要在從近岸端灌水前先把漂浮的管道近岸一小段吊出水面抬高，使灌溉人的水先充滿近岸一段管道。這段管道充滿水下沉后隨著水的灌入，再逐步把前方的管道充滿下沉。同時，管道的最外端要用盲板密閉，在盲板上裝備上閥門，用閥門控制管道內空氣的排出速度。

為了避免管道過度彎曲，要隨時監(jiān)控和調節(jié)空管部分內的氣壓，必要時可以通人壓縮空氣使管道沉降過程逆轉。在沉降過程中還要在管道最外端施加合適的拖力來減小發(fā)生壓屈失穩(wěn)的危險。

3、水下管道固定鋪擺方案：管道鋪設就位后進行水下管道支墩固定，水下固定可利用尼龍袋灌裝干攪混凝土，按標號為C20進行攪拌，然后裝到尼龍袋中，利用運輸船將其運到指定位置，人工拋到水下，潛水員水下拾袋按設計要求擺壘。

4、回填方案：岸灘部分利用挖掘機進行回填，利用原狀土進行回填；河底利用挖泥船將原開挖集中堆積的土進行回填，回填料不得含有硬石塊等尖硬塊體，以免劃傷管體，必須回填至原地面標高，恢復原地貌。

三、其它：

1、管槽開挖應根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇施工機具。

2、施工過程環(huán)節(jié)多，各環(huán)節(jié)要求嚴格，因此要求施工過程必須認真施工，嚴格把握質量關。

3、水下管槽開挖和管道的鋪設過程，必須有潛水員跟班作業(yè)，管槽開挖完成后，潛水員必須進行水下平整，保證管槽的平整度和順滑性；管道鋪設必須有潛水員進行水下調整，保證管道鋪設的平直和順滑。

4、水下支墩固定的鋪設，必須由潛水員進行，利用運輸船將預制壓塊運至拋填點拋至水下，由潛水員進行水下壘包鋪排。

5、回填過程注意保護PE管，避免重物創(chuàng)傷管身。回填應嚴格要求必須恢復原地貌，以確保地面地貌的穩(wěn)定性。

6、最不利點的管道彎曲半徑的核算：出河床的位置有一段長度為100～150米，埋深為25米。

考慮管材最不利彎曲半徑為200米，則河床最不利100米時，管道可以承受的最不利高度為26米，大于水深、溝槽、管道直接之和的25米，即在最不利情況下滿足管道的最小彎曲半徑。

四、結束

上述施工技術方案，是根據(jù)國外成熟的施工方案的基礎上，結合了現(xiàn)場的實際情況?？傊?，類似大口徑排?；蛘叱凉艿难芯亢褪┕し桨傅牟捎帽仨氁髦稚?，以上探討的施工方法能否成功還有待于實踐的進一步檢驗，但就其機理可行性分析和施工的可操作性得到了甲方和設計方的一致贊同。

參考文獻：

[1]GB/T 19570-2004《污水排海管道工程技術規(guī)范》

[2]GB 50332-2002《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》