高密度聚乙烯污水管過河沉管施工技術應用

陳東風 夏崇徽 許思淵

高密度聚乙烯污水管過河沉管施工技術應用

陳東風 夏崇徽 許思淵

一、工程概況

鎮(zhèn)江城市西區(qū)及金山湖片區(qū)的污水需通過引航道進入潤州污水處理廠，管道在引航道水利樞紐內河側約150m處穿越引航道過河，穿越管道采用DN800高密度聚乙烯（PE100）PN1.0MPa管，2根并排布置，一次沉管總長287m，管道最大埋深2.3m，最小埋深為1.5m。

管道處河道河床高程-2.6m，底寬 120m，邊坡 1∶8，堤頂 10.85m，土質為淤泥質粉質粘土夾砂、粉細砂，河道內水流相對靜止，保持常水位5.5～5.8m。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，決定采用河岸組裝管道，河床開挖溝槽，管道注水沉管下溝技術進行管道施工，過河沉管施工方案如圖1所示。

二、沉管施工

1.工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

2.施工準備及測量放樣

按照設計要求測放管道中心線及開挖溝槽邊線，在兩側河岸上設置控制樁，水上設置浮標精確定位。

3.水下管槽開挖

河床中管槽采用挖泥船開挖泥駁外運場外棄泥區(qū)，在水中開挖，溝槽容易塌方和回淤，且不容易控制。為了保證PE管能完全置于管槽內，開挖底寬為5.8m（含每側各超寬1.5m）。根據(jù)地質情況，設計管槽開挖坡度為1∶6，施工中按實際情況確定。

圖1 過河沉管施工簡圖

圖3 下沉過程圖

表1 施工曲率半徑選用表

溝槽底高程的控制是個難點，兩岸要作好醒目的標記，測量人員在開挖過程中隨時檢查溝槽高程。潛水員經常下水檢查順直情況和平整度，未達到要求的及時反饋補挖直至符合設計要求。全段溝槽開挖完畢后，潛水員要檢查并進行清理、平整，保證管槽在水平方向順直，垂直方向槽底必須順滑，曲率半徑不小于對應的PE管規(guī)定的轉彎半徑，不出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，才能進行沉管。

4.PE管制作連接

（1）管材必須有出廠合格證及出廠檢驗報告，規(guī)格、承壓等級、環(huán)剛度、斷裂伸長率、縱向回縮率、氧化誘導時間等各項指標達到設計要求，并抽樣檢測合格后方可使用。

（2）將生產好的PE管運到現(xiàn)場，先在河岸陸地上進行熱熔焊接拼接，做成整條過河管道，下水前管道兩端管口采用悶板封堵，并在悶板上設置進水管、排氣管、閥門和吊耳。

（3）為保證焊接質量，嚴格焊縫檢查，并抽樣檢測，合格后按要求進行整條管道的氣壓試驗。試驗合格后完全泄壓，關緊各閥門待用。

5.配重塊安裝

為了管道的穩(wěn)定性，沉管過程中配以混凝土配重塊。配重塊混凝土標號為C25，兩個半圓環(huán)組成，重為428kg，連接采用M20×600螺栓，2個圓環(huán)一組，間距3m。安裝前在混凝土半圓環(huán)內襯一層橡膠板，寬0.8m，厚5mm，起保護管道和防滑作用。

PE管在牽引過河時，采用25t汽車吊配合人工安裝，混凝土配重塊安裝一組，PE管向河對岸牽引前進3m，再進行下組配重塊安裝，如此循環(huán)，直至沉管全部均布配重塊。

6.沉管

（1）管道水上牽引就位

管道浮運牽引至對岸，使管道位于溝槽正上方，將管道兩端悶板上的吊耳穿上鋼絲繩，利用兩岸的卷揚機配合浮吊將管道找正穩(wěn)固，確保軸線準確。

（2）管槽水下檢查平整

管道下沉前，潛水員再次進行管槽平整，采用鋼刮尺水下刮平，管槽水平方向平直，垂直方向平整，不得出現(xiàn)駝峰。

（3）管道注水下沉

①管道浮水就位后，兩艘30t浮吊在設定的吊點起吊管道段上浮15～30cm，兩端卷揚機同時松動，防止起吊使管道軸向拉力過大對管道形成損傷。

②從管道一端以固定的流量向內注水，逐步趕出管道中的空氣，使管道順著管槽沉放著床。為防止注入的水在管路中來回流動，抬高岸端管道，水便會注入管道近岸端面而使其首先自行沉入，隨著管道下沉近岸處1點位的A浮吊下放吊繩，另一艘在2點位的浮吊B不動，起到穩(wěn)管的作用。待近岸處A浮吊吊繩將部分管路送至河床底，停止注水，松吊鉤，A浮吊移至下一吊點。重新開始注水，如此循環(huán)，直到整個管道完全沉入溝槽。具體下沉過程如圖3所示。

③沉管過程的監(jiān)測和控制。為防止管道在沉入時過度彎曲（超過管道允許曲率半徑），在所有配重塊的位置均設置浮標，隨著管道緩慢下沉，測讀浮標讀數(shù)，在電腦中繪制管道曲線形狀，以此控制和調整浮吊的吊繩松緊，使管道不致過度彎曲受到損傷或破壞。管道沉放速度不宜過快，以300m/h為宜，控制下沉過程中的整體穩(wěn)定性。

下沉過程的協(xié)調控制：各作業(yè)點和測控點利用對講機互通信息，統(tǒng)一指揮、同步協(xié)調。通過浮標讀數(shù)，控制各吊點的吊繩長度并控制注水速度，以保證管道在垂直面的曲線平穩(wěn)、下沉可控。當下沉至離管底設計標高0.5～1.0m時暫停注水，再次校正管道軸線水平位置，并派潛水員下水檢查PE管的間位情況。符合要求后，繼續(xù)注水下沉，管道穩(wěn)定著底，潛水員檢查管底與溝底的接觸均勻程度和緊密性。

④吊點布置。吊點的布置確定采用CAD作圖，利用管道的允許曲率半徑反復試算，結合現(xiàn)場施工條件求得。

對于PE管的曲率半徑，國家及行業(yè)規(guī)范中都沒有類似的規(guī)定，根據(jù)實際施工經驗，按表1選用。

通過本工程的實施，吊點位置滿足工程需要，符合試算結果，達到預期控制目標。

（4）管道鎮(zhèn)壓穩(wěn)固

管道沉放到位，在兩側和中部采用水下充填砂袋呈騎馬狀覆蓋管道，對管道實施鎮(zhèn)壓穩(wěn)固。

7.水壓試驗

按照設計及規(guī)范要求對鎮(zhèn)壓穩(wěn)固管道進行水壓試驗。

8.溝槽回填

采取充填砂枕袋結合充填砂對溝槽進行回填，回填時注意保護PE管，避免創(chuàng)傷管身，拆卸管道兩端悶板，安裝管道附件，完成沉管施工。

三、結語

PE管用作污水管，解決了防腐問題，提高了使用壽命，水下敷設不便于維護，因此對材料、焊接質量及沉管質量要求較高，牽引、拖拽、起吊等施工過程中須切實掌握材料性能，避免拉彎對管道的損傷。沉管中應避開河道動水、大風大雨天氣的影響。本次沉管施工完全達到設計要求，取得較好的效益，為類似管道的施工提供了借鑒

江蘇省鎮(zhèn)江市城市水利管理處 212000 江蘇河海建設有限公司 212000 揚州大學水利科學與工程學院 225000）