福建沿海區某引水工程海上管道施工要點探討

丘 林

（福建省水利水電工程局有限公司,福建 泉州 362000）

福建省東北部沿海引水工程總承包項目采用沉管方式施工。管道為單根沉管跨海,管徑為DN600,壁厚12 mm,沉管長1377 m,屈服強度為Q345B。管道北側下海點位于福鼎市佳陽畬族鄉,南岸登陸點位于店下鎮北部鼎盛鋼廠西北側,端埋管段長度分別為110 m 和60 m,由于設計不允許采取水下連接,因此,沉管段與埋管段設計采用臨時圍堰進行分隔,便于接頭處理。設計要求跨海沉管段采取全長一次下沉到位,沉管段一般埋深3 m 左右,最大為4.62 m,最小為0.95 m。主要工作內容包括水域自然環境條件調查、障礙物清理、短線與材料裝運、管溝開挖施工、碎石墊層找平、海底管道鋪設與防腐措施、回填施工和清管試壓。同時查閱、參考近年來海上引水管道施工工程技術研究成果[1-8],對海上管道施工難點進行剖析并提出應對措施。

引水工程施工水域自然條件較好,基本不受外圍海域風浪、海流影響,對水下沉、埋管施工較為有利。施工區域位于溫熱地區,受季節性氣溫影響較小,可實現常年施工。由于沙埕港海域兩岸有養殖區域,因此,水上施工會受到一定限制和影響。管道穿越沙埕港水道路由,海水的水位受潮汐水的影響,呈規律性變化。場地潮汐水屬正規半日潮,落潮速大于漲潮速,據潮位觀測資料統計（黃海高程）本區最大潮水為5.00 m,最小潮位-2.90 m,最大潮差7.90 m,最小潮差2.60 m,平均潮差2.30 m,平均高潮3.25 m,平均低潮-2.05 m。由于高低潮位差值較大,在落潮期間有一定的水流速度,因此,在鋪管沉放時,必須考慮較為穩妥的穩管措施。根據工程勘察過程資料,沙埕港過港管道敷設區揭露較多淤泥質地層,局部見全～強風化巖石,為防沖刷拋有大量石塊,需采取合理有效的挖掘機械進行施工。

1 海上管道施工要點

1.1 障礙物調查與清理

為確保本項目按照預定時間完成,在正式開工前,必須對海管路由進行全面掃測和障礙物清理情況進行查驗,復核管線路由范圍內地質情況,為后續的施工船舶進場、管道順利敷設提供準確的信息,并且對海管路由和施工海域有一個更全面的了解,調查同時,復核和測放起始點坐標位置,為施工船舶進場后立即組織施工奠定基礎。掃海調查工作的主要內容如下：（1）潮汐、水深測量：測量工程位置附近的潮汐數據。通過一個裝有多波束系統的調查船沿海管路由進行水深測量。（2）旁側聲納掃描：海管路由兩側各100 m 為測量區域,調查作業區域內海床上不規則地形地貌特征和障礙物進行詳細的辨認,確保施工船舶的安全。（3）淺地層剖面測量：海管路由兩側50 m 為測量區域,進行高分辨率淺地層剖面掃測,查驗路由區域的障礙物分布情況和地質變化情況,后續的管道溝槽開挖、埋設作業提供參考。（4）潛水員進行進一步探摸確認：利用潛水員對調查區域內的任何障礙物、海纜和管線、平臺或者結構物的圖像和儀器進行詳細確認。

1.2 短管與材料裝運

此項目所需管道、附屬材料由廠家運至鼎港船廠裝船運至鋪管船側,辦理清點移交后,由鋪管船上吊機配合過駁至鋪管船上進行存放。其他材料均從倉庫領出,從碼頭進行裝船運抵施工船舶。短管過駁至鋪管船管材堆放區存放時需墊上木質墊塊,兩側設立固定限位樁,層間采用橡膠墊或木楞進行間隔,以防管子滾動。存放管道的數量按照存管區的空間確定,以滿足2～3 天鋪設用量為佳。領用的鋼管及附屬器材,由質量部派員進行現場或庫區查驗,大件材料以質量檢查表為主,外觀沒有缺陷、不影響組管焊接等即可,其他器材的查驗主要通過外觀檢查、質保資料的核對、規格尺寸的核對通過后,方可進入施工現場,重要器材必須有查驗影像資料留存,以供可追溯調查。如發現短管、管件器材外壁所反映出的缺陷,應在做好真實完整記錄后報給甲方和監理方。

1.3 管溝開挖施工

開挖前,首先測量校核甲方提供的測量控制點,并布設施工用測量控制網,為了防止浮游泥漿反射聲波,造成假象水深,應采用測深水砣進行校核。開挖過程中,鋼絲繩出現傾斜現象,及時將下一抓與上一抓重疊控制在1/4～1/3 抓斗范圍內。施工過程中嚴格按照設計尺寸要求施工,開挖施工順序上按照“自上而下、采用分層梯段進行開挖”,按時對DGPS、水位進行校核,勤測水深,以確保施工平面尺寸及開挖標高滿足設計要求。挖泥船開挖示意圖見圖1。

圖1 挖泥船開挖示意圖

1.4 海底管道鋪設與防腐措施

此項目所對應工作對象為過沙埕港應急飲用水項目的沉管工程中作業海域內的海底管道鋪設施工作業。管道加工及敷設首先按施工圖選擇管道規格,然后檢查是否有扁裂或裂縫,其彎曲半徑和彎曲程度應符合設計規范要求,管道的敷設參照施工圖進行,并應盡量減少彎曲,保護管應固定牢固,敷設好后管口應防異物進入。施工時須按設計路徑敷設,敷設應排列整齊,不宜交叉,并加以固定,垂直敷設在每個支架上,橋架上每隔2 m 處加以固定；水平敷設的管道,在管道首尾兩端及轉彎、接頭的兩端處加以固定；當對管道間距有要求時,每隔5 m～10 m 處加以固定,管道終端必須留有足夠的長度。清理開挖管道處的基礎面后,進行管道鋪設,首先在鋼膜片上涂一層黃油或凡士林以防生銹,安裝前需將管道在水中浸泡2 h 以上,使其達到飽和狀態,在測頭上包上裝有干凈的飽和細砂的沙袋,周圍回填碾壓混凝土,上部用干硬水泥砂漿覆蓋。管道鋪設施工場景見圖2。

圖2 管道鋪設施工場景

1.5 回填施工

此方案回填施工分為下述幾個步驟：碎石找平層、模袋覆蓋、塊石、石籠回填和機械原土回填。回填施工需要制作混凝土,為改善海上混凝土性能,提高混凝土質量及合理降低水泥用量,須在混凝土中摻和混合材料和外加劑,此方案混凝土拌制主要摻和粉煤灰和外加劑,粉煤灰須經檢驗符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術規范》（SL 398-2007）技術標準后方可使用；混凝土外加劑選用高效緩凝型復合減水劑,外加劑的摻量由試驗確定,并報發包單位批準后方可使用。混凝土澆筑層厚度應根據攪拌、運輸和澆筑能力、振搗器性能及氣溫因素確定。入倉面的混凝土應隨澆隨平倉,不得堆積,倉內若有粗骨料堆迭時,要均勻地分布于砂漿較多處,但不得用水泥砂漿覆蓋,以免造成內部蜂窩。此外,利用恵實8號船進行定位,恵實8 號船定位采用4 只錨固定船舶。待管道鋪設完成后,將鋪管船上的發射架拆除,改為回填定位船。回填過程中,主動與當地氣象部門合作,了解區域水文氣象的中長期預報,對年度度汛要求和難度作出整體估計,為回填施工作準備。

1.6 清管試壓

清管試壓采用強度試壓的方式進行,在鋪管施工完成后開展。主要包括海管整體清管、測徑、試壓流程。清管試壓一端在登陸點平臺,另一端以支持船為作業平臺進行清管、測徑、試壓、泄壓作業。管道周圍的施工作業過程中,要小心進行,設備安裝時,應保持儀器的正確位置、方向,并及時檢查,發現問題及時處理或更換儀器。清管試壓作業流程見圖3。

圖3 清管試壓作業流程

2 主要施工難點與對策

2.1 施工難點

該引水工程施工過程中存在難點,主要為：（1）施工海域障礙物的阻礙,給海上管道敷設造成極大不利,若處理不當,將導致工期滯后。（2）工期緊：該施工項目預定工期僅為115 天,但施工內容龐雜、施工工序冗多、施工質量要求高,導致在較短時間內保質保量完成工作任務具有較大困難。

2.2 對策及建議

（1）合同簽訂后,提前派員協同甲方催辦用海手續,迅速辦理好海域施工許可證并發布相關通告,限時拆除影響施工的障礙物。（2）正式開工前,提前完成掃海、資料收集、船舶資料報驗、施工許可證辦理工作,并根據海區現狀繪制鋪管船錨泊布置圖和送審,測放起始管端位置及首段海管敷設路由軸線并設立標志,為后續的管道施工工作做好充分準備。（3）在實際施工過程中,為確保工期在不影響工程質量的前提下,參建各方可以適當優化施工工藝,具體待正式施工時再行商榷。

3 結語

本文以福建某引水工程海上管道施工為實際案例進行研究,在對海上管道自然環境條件的分析基礎上,經工程實踐探索,總結出一套較適用于福建沿海海上管道施工的關鍵技術流程。該海上引水管道的順利建設實施為整個引水工程安全、如期、順利完工奠定了良好基礎。