淺談輸水管河底沉管施工工藝

鮑優(yōu)絨　齊金奎

(1.浙江省圍海建設集團股份有限公司，浙江 杭州　310000；2.浙江凌云水利水電建筑有限公司，浙江 杭州　310000)

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淺談輸水管河底沉管施工工藝

鮑優(yōu)絨1齊金奎2

(1.浙江省圍海建設集團股份有限公司，浙江 杭州310000；2.浙江凌云水利水電建筑有限公司，浙江 杭州310000)

本文詳細介紹了輸水管河底沉管的施工工藝、操作方法及質(zhì)量控制要點。采用輸水管河底沉管施工工藝可提高工作效率、縮短工期、簡化施工難度、降低施工成本，而且在水中施工，不影響道路交通，既環(huán)保又節(jié)約資源。

輸水管； 河底沉管； 施工工藝

1　前　言

沉管法施工技術(shù)早在19世紀末就被用于排水管道工程，隨著經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，沉管法被廣泛應用,并隨之較快地發(fā)展。河底沉管施工方法作為沉管技術(shù)的發(fā)展和延伸，通過工程實踐，成功解決了傳統(tǒng)管道工程在過河施工中采用水中圍堰、施工排水或架空橫過水道支架而影響河航等施工技術(shù)難題，同時具有施工安全、工期短、成本低的優(yōu)點，更凸顯污水管河底沉管施工技術(shù)在輸水管網(wǎng)工程跨河施工中的優(yōu)越性和先進性。

2　施工原理

河底沉管施工是采用鋼管在岸上一次焊接成型，再將其吊放在水面上，用吊機和運輸船配合就位，然后灌水下沉，直至將鋼管沉放于底板上為止，鋼管安放好后進行回填施工。代替以往跨河管道采取的架空橫跨河道或修建斷水圍堰的施工方法，將鋼管岸上焊接成型后吊運就位沉放，加快了施工進度，降低了施工成本，并且在水中施工，不影響道路交通。

3　操作要點

3.1工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1　施工工藝流程

3.2操作要點

3.2.1施工準備

a.施工準備、測量放樣。測設管道坡度、管道中心線、開挖溝槽邊線及附屬構(gòu)筑物的位置。

b.平面控制測量。根據(jù)已知控制點座標，使用經(jīng)緯儀按五等5″小三角精度測控制軸線，埋設控制樁。軸線控制樁是分部、細部工程放樣的依據(jù)，使用經(jīng)緯儀、鋼卷尺，測角量距等方法施放分部樁，反復校核，復測誤差在允許范圍之內(nèi)。

c.高程測量。根據(jù)提供的高程控制點，用S3水準儀按四等水準要求引測到工地現(xiàn)場，由于管道中心樁在施工中要被挖掉，為了便于確定中線及井的位置，在施工時不受干擾，在易于保存樁位的地方，測設施工控制樁。

d.臨時水準點。管線定位完成后，控制點應按順序編號，并記錄好控制點的座標。在管線起點和終點的邊上，預留好臨時水準點，間距大約50m一個，穩(wěn)固安放好臨時水準點，并設置明顯的標志。

3.2.2溝槽開挖

對槽軸線段進行浚前測量，取得第一手資料，并繪制施工圖紙。

導向標的設置：以基槽軸線為基準，軸線上設置一排中心標志，左右基槽邊線各設一對邊線標志。

管道基槽采用兩棲式挖泥船和旋挖式清淤船配合進行開挖。為了防止河內(nèi)淤泥向已挖溝槽內(nèi)滑入，采用二次清理溝槽的方法。平面控制采用在岸上建立交會座標的方法進行定位，控制船只的位置。采用“全站儀、GPS和導向標”相結(jié)合的方法進行施工平面的控制，深度控制則根據(jù)水位的變化隨時調(diào)整，以確?；坶_挖的質(zhì)量。開挖時要根據(jù)導向標和水尺的記錄，保證基槽軸線的準確、槽底的平整。并設專人負責自檢工作，基槽的軸線、寬度、深度、平整度、坡比均應符合設計及規(guī)范的要求，并做好相關(guān)記錄，以便及時備查和修正。

溝槽開挖以兩棲式挖泥船和旋挖式清淤船為主，同時結(jié)合水力沖挖進行施工。河底管槽基礎呈圓弧型，開挖時兩臺旋挖機清淤機頭與頭相對同時進行溝槽開挖施工?？紤]兩岸擋墻安全，河道擋墻邊坡位置盡量少挖。溝槽開挖完成后，由潛水員潛入河底摸槽，對局部欠挖的地方采用水力沖挖進行修整，直至符合設計及規(guī)范的要求，溝槽開挖在三檢制合格后，通知參建各方進行聯(lián)合驗收，驗收合格后簽證聯(lián)合驗收單，再進行沉管基礎的施工。具體沉管基礎結(jié)構(gòu)見圖2和圖3。

圖2　河底沉管斷面(單位：mm)

圖3　沉管兩端于擋墻銜接處斷面(單位：mm)

3.2.3墊層

按設計的要求測量放樣出基礎墊層面的高程，每隔5m左右設置一個高程控制樁。根據(jù)墊層面的標高進行掛線控制，采取人工攤鋪墊層的方法，墊層鋪設完成后由潛水員進行細平，使細平后符合設計要求。

3.2.4鋼管焊接及吊運

a.管道焊接。先在岸邊施工場地將管道焊接成型。在管道焊接前先平整好管道焊接成型的場地，場地的尺寸應足夠大，必須能同時容納三條平行的過河管道及相應機械設備的操作空間，然后才能組織機械設備、人員、材料進場，否則將不能正常開展施工。

成型管道形狀每隔5m左右采用鋪墊枕木的方法來架空管道(在每條鋼管的中部用枕木橫豎搭成“井”字型)。管道吊繩采用柔韌性好、較寬的吊帶，待安裝到位后管道的兩側(cè)采用木楔固定卡位，防止管道移位滾動。

鋼管采用焊接方式連接，焊接檢驗包括外觀檢驗和無損檢測，外觀檢驗由施工單位和監(jiān)理單位檢驗，無損檢測根據(jù)設計要求100%超聲波探傷檢驗和15%X射線檢驗，焊縫質(zhì)量等級不低于Ⅱ級。試壓:鋼管在岸邊拼接完成后，試壓試驗完成并符合要求后再進行管道安裝。按照現(xiàn)場情況進行分段試壓，試壓裝置安裝在管道末端的鋼制悶板上，試壓時壓力表接口、排氣口、注水口、旁通管、加壓孔制作在排氣管支管的悶板上。給水管道做好單項水壓試驗。水壓試驗時放凈空氣，充滿水后進行加壓，水壓緩慢地升至設計標準壓力后，繼續(xù)保持恒壓，再檢查接口處和管身有無破損及漏水的現(xiàn)象發(fā)生，同時觀察其試驗壓力的下降情況，當壓力小于0.02MPa時即確認管道的強度試驗是合格的，然后再進行排清管內(nèi)水的工作。

b.管道吊運。管段在陸上場地成型后，再進行整體吊裝安放工作。最重要的一個環(huán)節(jié)就是管段吊放下水。為確保管段安全起吊下水，要統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一步調(diào)，每一節(jié)管段要準確計算后，做好充足的準備工作，再進行吊裝。

為確保人員設備的安全，采取吊車與多艘吊船同時吊裝的方法，將成型的管段從岸上吊送至水面上放置。按20m一個吊點分布，對所有的船舶吊裝設備及相關(guān)人員進行仔細檢查核對，周密安排，操作時統(tǒng)一指揮，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

3.2.5沉管

a.鋼管進水。在統(tǒng)一調(diào)度指揮下將鋼管吊起，各吊船同時收緊錨纜與鋼管同步移動，當鋼管完全到達基槽上方時，將管道呈半成型就位基槽的姿勢，然后打開兩管端的排氣閥，打開進水口，用水泵強制向管道中間的進水管灌水，當管道下沉至進水管沒過水面時，就形成了自然灌水法。

b.鋼管下沉。根據(jù)管道兩端的排氣情況分幾次將吊船放松鋼絲繩，使鋼管慢慢下沉，每次下沉0.2m左右。隨著水不斷地灌入，管道逐漸下沉，為保證各吊點的合理分布，各吊點同時進行適當調(diào)整。在管道沉放的過程中，需不斷進行管中線與基槽軸線校正的測量工作，指揮各吊船逐步對準基槽軸線及兩岸起止點的位置，來回移動直至符合設計及規(guī)范要求。

當鋼管底部距離基槽還有最后20cm時停止下沉，岸上的測量人員對鋼管軸線進行重新調(diào)整，直至準確無誤后，再將鋼管沉至管底基礎里。

在河道兩岸穩(wěn)固地段和便于觀測的位置設置管道中線控制樁及臨時水準點，并采取有效的保護措施。在吊裝時為保持受力的均勻性，盡量同步沉放管道于槽底。在下沉中要一直校準測量，使過河管下沉時測量定位準確。

c.鋼管試壓。再次檢查鋼管位置是否符合設計及規(guī)范要求，由潛水員下水進行進水管法蘭盤螺絲的擰緊工作。然后進行水壓試壓和驗收工作。

管道入水時，打開排氣閥進行徹底排氣，水壓試驗時，有專人負責觀察檢查，隨時掌握壓力表的變化情況。先慢慢升壓至試驗壓力(1.0MPa)，恒定住壓力、檢查接口和管身有無破損及漏水現(xiàn)象，且在10min內(nèi)壓力下降小于0.05MPa， 試驗結(jié)果合格，水壓試驗完畢后，再將壓力泄放完。

壓降過大需要調(diào)整時，潛水員下水重新對進水法蘭盤螺絲緊固，同時處理好試壓管件中的泄漏問題，直至試壓驗收達到合格標準為止。

d.鋼管定位。試壓合格后再讓潛水員下水進行重新檢查，檢查管底與溝底接觸的均勻程度和緊密性，管下如有沖刷和掏空的情況，再采用粗砂或礫石進行鋪填。

3.2.6壓管及回填

當鋼管完全沉放完畢，經(jīng)參建各方和有關(guān)單位驗收合格后，對過河管道進行卵石回填，達到管頂0.80m高程處，0.80m以上的自然回淤即可。

當回填工作完畢，鋼管安放穩(wěn)定后再解除各吊船的吊繩，整個吊裝工程順利完成。

3.2.7管道接駁

過河管的沉放、回填、筑堤岸圍堰后，抽干圍堰內(nèi)的積水，將過河管與陸上管進行連接，當陸上管和過河管連接處端口的水位達到管徑一半的位置時，停止灌水，在封板處的兩邊開進人孔，然后打開過河管上面的排水閥，過河管中的水慢慢流入到陸上管中，待兩邊水位快要齊平的時候，在封板兩邊砌筑砂包到水面上，然后再抽干砂包筑成的圍堰間的水，用水下切割機割除封板。最后清理干凈管內(nèi)的砂包等所有雜物，對進人孔補焊，再進行灌水試壓工作。

4　質(zhì)量控制

a.施工前組織有關(guān)技術(shù)人員認真對設計圖紙進行會審,掌握工程的設計規(guī)范要求和施工的技術(shù)標準。

b.根據(jù)工程的特點，針對工程的重點和難點，編寫實施性的施工組織設計，遵照執(zhí)行。

c.要加強施工測量工作，為防止因距離導致的測量誤差，由項目總工專門組織測量人員進行原始測量控制點的復測和坐標點的放樣工作。采用統(tǒng)一的水準控制網(wǎng)來布設水準網(wǎng)。嚴格執(zhí)行報批制度，上報施工測量放樣單由監(jiān)理單位、業(yè)主單位簽證批準后方能施工。為確保測量工作的準確無誤，做好測量原始記錄和存檔工作。

d.嚴格控制進場的原材料和半成品的質(zhì)量，施工中所用的鋼管、水泥等材料必須有出廠合格證和質(zhì)量證明書，按規(guī)范要求進行抽檢復檢試驗,復檢合格后使用，為防止材料誤用，各種材料分類堆放,懸掛好標識牌。

e.加強質(zhì)量教育，強化職工質(zhì)量意識，嚴禁無證人員上崗施焊。

f.要加強工序的質(zhì)量控制，各工序施工過程中,嚴格按照設計圖紙施工,各工序在隱蔽前,必須要經(jīng)過三檢制檢查。

g.及時收集和整理施工過程中的各類資料,認真填寫各類資料表格，并按要求對施工圖表、施工記錄、施工文件等有關(guān)資料進行有效管理和控制,保證工程資料的準確性、完整性、及時性。

5　結(jié)　語

通過實踐證明，溫州市西向排洪工程甌海段仙門島污水管改建工程河底沉管法施工技術(shù)的成功實施，提高了工作效率，使工程提前完成，成效顯著，成功解決了傳統(tǒng)輸水管工程在過河施工中采用水中圍堰、施工排水或架空橫過水道支架影響河航等施工技術(shù)難題。改變施工工藝，提高了施工安全性，簡化施工難度，提高了工作效率，縮短了工期，降低了施工成本，節(jié)能環(huán)保，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

On water pipeline river bottom sinking pipe construction technology

BAO Yourong1, QI Jinkui2

(1. Zhejiang Weihai Construction Group Co., Ltd., Hangzhou 310000, China;2.ZhejiangLingyunWaterConservancyandHydropowerConstructionCo.,Ltd.,Hangzhou310000,China)

In the paper, construction process, operation methods and quality control key points of water pipeline river bottom sinking pipe are introduced in detail. The construction technology of water pipeline river bottom sink pipe can be adopted for improving working efficiency, shortening construction period, simplifying construction difficulty and reducing construction cost. The water pipeline river bottom sinking pipe does not affect road traffic, and it is environment-friendly and resources-saving.

water pipeline; river bottom sinking pipe; construction technology

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.08.002

TV672+.2

A

1005- 4774(2016)08- 0004- 04