沉管施工法在污水干管工程中的應(yīng)用

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

關(guān)鍵詞：沉管 污水管道 質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：TU712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(tǒng)工程的組成部分，主要收集鐵心橋南部片區(qū)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(cè)穿越秦淮新河，根據(jù)前期調(diào)查和工程勘察報(bào)告顯示，秦淮新河為人工河道，河床底部為中風(fēng)化安山巖，頂管施工極為困難。設(shè)計(jì)單位將過河段管道調(diào)整為2根DN630鋼管并排鋪設(shè)，單根管道長(zhǎng)度127 m，間距500 mm，采用沉管施工法。根據(jù)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(zhǔn)備→測(cè)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(yùn)→管道吊裝定位→注水下沉→穩(wěn)管回填→岸坡段管道連接→護(hù)坡基坑回填。

2.1 基槽浚挖

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告和設(shè)計(jì)文件，鋼管穿越河床段所處巖層為中風(fēng)化安山巖，屬較硬巖，需爆破作業(yè)。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(yè)前先對(duì)擬爆破段河床底部淤泥疏浚，挖除拋石護(hù)底和塊石護(hù)坡。針對(duì)本工程現(xiàn)狀，水下基槽開挖采用了加長(zhǎng)臂水上挖掘船。由于是水下作業(yè)，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(cè)岸坡上設(shè)置四對(duì)測(cè)量標(biāo)桿，作為挖泥船浚挖淤泥斷面控制邊線，開挖過程中經(jīng)常測(cè)量復(fù)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(yùn)往管理部門指定棄淤場(chǎng)。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(yè)爆破工程單位擬定爆破專項(xiàng)方案，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)測(cè)的巖層頂面高程，對(duì)爆破孔位和用藥量進(jìn)行驗(yàn)算，確?；凵疃?、寬度和坡度的要求。分兩段實(shí)施爆破，先采用鉆孔船進(jìn)行鉆孔，鉆孔船船身寬5 m，樁平臺(tái)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(duì)本段河道進(jìn)行封航，同時(shí)做好周邊大橋、河堤等構(gòu)筑物的沉降和位移監(jiān)測(cè)

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(cè)量驗(yàn)收，繪制斷面圖，分段清理時(shí)，采用加長(zhǎng)臂水上挖掘船，除將基槽內(nèi)爆破殘?jiān)謇砀蓛敉?，基槽兩?cè)邊坡仍需重復(fù)清理，防止爆破作業(yè)時(shí)大量飛石濺落兩側(cè)。

清理作業(yè)全部結(jié)束后，對(duì)整段基槽底高程和底寬進(jìn)行測(cè)量復(fù)核。測(cè)量時(shí)用20 mm厚鋼板制作測(cè)量平臺(tái)，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(biāo)識(shí)，露出水面2 m以上，頂端帶彎鉤。在河道兩側(cè)架設(shè)兩臺(tái)2 t卷揚(yáng)機(jī)，將鋼板放進(jìn)基槽底部，來回拖拽，測(cè)量船同步跟進(jìn)，同時(shí)測(cè)量爆破后基底高程。發(fā)現(xiàn)障礙物時(shí)，潛水員下水詳細(xì)檢查，若發(fā)現(xiàn)有局部有巖石突出，影響管道安放，爆破組需根據(jù)障礙情況，擬定爆破方案，實(shí)施二次爆破。

2.4 基槽基礎(chǔ)回填整平

基槽清理完畢驗(yàn)收合格后，對(duì)河床段基槽立即實(shí)施回填作業(yè)，回填材料為3∶7粗砂碎石，采用船運(yùn)至基槽上方，由潛水員在水下人工配合導(dǎo)管進(jìn)行粗砂碎石墊層的鋪設(shè)和整平?；靥钣梢欢讼蛄硪欢酥鸩酵七M(jìn)，運(yùn)輸下料船移位不得過大，盡量減少補(bǔ)填工作量。

2.5 鋼管焊接

本次過河鋼管較長(zhǎng)，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(cè)岸坡較陡，因此在河道上游選取一塊自然灘地作為焊接場(chǎng)地，搭設(shè)焊接平臺(tái)。由于管道較長(zhǎng)，本工程將廠家訂制的6m長(zhǎng)鋼管運(yùn)輸至焊接平臺(tái)進(jìn)行焊接，鋼管的管道防腐處理在加工廠完成，驗(yàn)收合格后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝。開始焊接前明確設(shè)計(jì)及施工交底，每個(gè)接口都需打磨除銹后才能焊接。使用符合設(shè)計(jì)要求的焊接材料進(jìn)行焊接，各工序要進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，彎頭處進(jìn)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(shí)進(jìn)行焊接部位的內(nèi)外管壁防腐處理，并按要求進(jìn)行外觀及內(nèi)部探傷檢查。

2.6 管道浮運(yùn)就位

管道下水前兩端管口采用堵板封堵，并在堵板上設(shè)置進(jìn)水管、排氣管和閥門。用兩艘浮吊船將鋼管從平臺(tái)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(yùn)過程中碰撞橋墩、船舶及其它設(shè)施而造成損失。管道吊裝下水、拖運(yùn)過程中注意采取保護(hù)措施防止管道防腐層損傷。

2.7 管道下沉

管道運(yùn)至沉管現(xiàn)場(chǎng)后，用浮吊船就位。通過計(jì)算選擇合適的起吊點(diǎn)，避免因鋼管長(zhǎng)度和自重產(chǎn)生不合理撓度，對(duì)鋼管接口產(chǎn)生不良影響。準(zhǔn)確定位測(cè)量后，通過注水孔向管道內(nèi)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(yīng)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(shè)備在吊裝時(shí)保持管道水平，并同步沉放于漕底就位。待管道穩(wěn)定后，再撤走起重設(shè)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(yīng)采用粗砂碎石填充。第二根鋼管下沉?xí)r應(yīng)注意與第一根鋼管的水平間距。

2.8 穩(wěn)管回填

單根管道下沉到位經(jīng)檢查合格后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行穩(wěn)管和回填，防止管道漂移，先采用水下拋填袋裝砂壓管穩(wěn)管。使用網(wǎng)兜起吊砂袋，用浮吊將網(wǎng)兜吊移到拋點(diǎn)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(guī)劃河底標(biāo)高，以防止河水流動(dòng)帶走溝槽內(nèi)回填的中粗砂。管道鋪設(shè)完成后，應(yīng)在管道上、下游河堤上設(shè)置禁止下錨標(biāo)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(jī)施工，按設(shè)計(jì)坡度埋設(shè)鋼管，并與水下鋼管采用焊接方式連接。管道試壓檢驗(yàn)合格后，采用黃土回填，回填時(shí)分層分段進(jìn)行，使用電動(dòng)夯機(jī)層層夯實(shí)，最后恢復(fù)河道漿砌塊石護(hù)坡。

3 質(zhì)量控制要點(diǎn)

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

（2）基槽開挖質(zhì)量控制。嚴(yán)格執(zhí)行提前擬定的溝槽寬度和邊坡坡度進(jìn)行開挖，管道下沉前必須全面復(fù)測(cè)，保證溝槽參數(shù)不超過允許偏差。

（3）鋼管焊接及防腐質(zhì)量控制。水下鋼管焊縫應(yīng)嚴(yán)格檢查驗(yàn)收，按要求進(jìn)行外觀及內(nèi)部探傷檢查，并進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

（4）吊管下沉質(zhì)量控制。吊機(jī)統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)，嚴(yán)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(jié)語

沉管施工比頂管施工難度小，費(fèi)用亦可降低，但缺點(diǎn)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(yán)格控制施工質(zhì)量，一次成功。本工程的沉管施工完全達(dá)到了設(shè)計(jì)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(jīng)驗(yàn)。