PCCP輸水管道沉管施工要點(diǎn)

于龍

摘要：引江濟(jì)淮江水北送工程阜陽供水工程穿沙潁河段為水下沉管施工，水下作業(yè)可見性差，水下工況條件復(fù)雜，不可預(yù)見因素多，總體施工難度大。而且沙潁河連通淮河，處于通航狀態(tài)，工期緊張，還要確保通航，如何能快速、安全、可靠完成沉管段施工是本工程的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：PCCP;輸水管道;沉管施工

一、工程概況

引江濟(jì)淮江水北送工程阜陽供水段輸水管道工程從加壓站施工至市第四水廠，采用壓力管道輸水，全長4.83公里，設(shè)計流量7.74m?/s，雙管并排。根據(jù)設(shè)計要求，輸水管道工程過沙潁河段（樁號0+712.38～0+918.84）采用沉管法施工。

沉管工程共布置A、B兩根DN1800mm鋼管（Q235螺旋焊接鋼管），壁厚22mm，沉管長212.62m，單根管道總重量約210噸，雙線長度共計438米，兩管中心距離8m。管道中心高程為13.0m，槽底高程12.00m，水下溝槽開挖深度約6米。

沙潁河是淮河最大的支流，沉管施工部位兩岸灘涂地面高程30.50～32.50m，水面高程28.00m左右，河底高程28.00m，水深約10米，常年為通航狀態(tài)，進(jìn)行水下沉管施工區(qū)域水面處寬度為190m。

二、施工方法

根據(jù)沉管工程所處水域的自然條件，并考慮周邊環(huán)境、設(shè)計要求等因素，經(jīng)比較，鋼管沉放擬采用“岸上整體組焊→整體水面浮運(yùn)→穩(wěn)管定位→管道注水下沉”方案，主要包括以下8個工序，即鋼管岸邊組焊、水下溝槽開挖、水下墊層鋪設(shè)、鋼管下水及浮運(yùn)就位、鋼管注水下沉、水下鎮(zhèn)墩混凝土澆筑、水下素土回填、拋石回填。

主要施工方法如下：利用鋼管在陸地整體焊接成型接頭質(zhì)量高、對位精度好及施工速度快的特點(diǎn)，將每根鋼管在陸上焊接成型，組焊完成后在管道兩端用盲板進(jìn)行封堵，用多臺汽車起重機(jī)整體起吊入水，利用空心鋼管自身的浮力平行河道方向漂浮在岸邊，待整根鋼管組焊完成后，利用拖船將鋼管一端拖至河對岸，使鋼管橫于河面，確保位于預(yù)先開挖好的管槽上方，然后在管端口預(yù)留的注水口注水，使鋼管在自身重力的作用下下沉至河底槽內(nèi)，然后澆筑水下混凝土鎮(zhèn)墩對鋼管進(jìn)行固定，對溝槽進(jìn)行素土、拋石回填，最后將鋼管兩端與岸上鋼管對接。

三、施工方案要點(diǎn)

（一）鋼管陸上組焊

鋼管組對焊接在岸上組焊平臺進(jìn)行，采用汽車起重機(jī)進(jìn)行鋼管的對口，逐節(jié)依次焊接，最后在岸上形成整條鋼管。

焊口為單面V型坡口，正面焊縫在管外壁，焊縫采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊進(jìn)行半自動焊接。

為確保管道焊縫質(zhì)量，減小鋼管在水中的撓度變形，增強(qiáng)抗扭抗斷裂能力，擬在管道焊接部位（詳見下圖）焊接加強(qiáng)筋板，采用長方形鋼板環(huán)鋼管焊接加固。

（二）壓力試驗(yàn)

鋼管拼裝焊接完成后，應(yīng)對管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)，壓力鋼管試壓壓力為1.0Mpa，合格后方可進(jìn)行管節(jié)接口的防腐處理和沉管鋪設(shè)。

（三）溝槽開挖

按設(shè)計要求，水下管道基槽開挖至11.90m高程，岸上和水下溝槽土方開挖均采用長臂挖掘機(jī)，棄土利用自航泥駁船運(yùn)走。

長臂挖掘機(jī)施工時采取單側(cè)縱挖式施工，施工中采取先挖兩邊，后挖中間，施工采取先邊坡、后底寬、由岸及河的開挖方式。

（四）鋼管沉放

1、定位樁施工

在兩岸往河中心30米位置設(shè)置定位井架（2m×2m），井架由4根Φ160mm鋼管組成，打入河床中5米，井架露出水面2米，井架露出水面部分采用槽鋼進(jìn)行焊接，防止鋼管在水中晃動，沉管完成后井架立即拆除。

井架僅可用于B鋼管定位，A鋼管兩端采用Φ160mm鋼管進(jìn)行定位，B鋼管就位后進(jìn)行定位鋼管施工。

2、鋼管吊裝入水

鋼管岸上全部組焊完成后，采用汽車起重機(jī)進(jìn)行起吊入水，由于管道水平總長212m，重達(dá)210t，計劃采用5臺100噸汽車起重機(jī)整體吊裝入水，總起吊能力應(yīng)大于管重。

入水前，在管道兩端斜管段上用紅漆自管底向上每1m劃出刻度，并標(biāo)出數(shù)據(jù)以便控制入水深度。

3、鋼管水上浮運(yùn)

鋼管采用整體水面浮運(yùn)法，兩端封閉的管段浮在水面上，利用船舶進(jìn)行拖航。

4、穩(wěn)管定位

管道拖運(yùn)就位后，確保管道準(zhǔn)確定位于中軸線上，同時消除水流對管道的漂移作用，防止發(fā)生位移。

5、鋼管注水沉放

用1臺水泵由管道一端向管內(nèi)注水，并各設(shè)水表一塊，計量注水量，做好注水量記錄，另一端排氣。管道下沉前，在河的兩岸，設(shè)兩條吊車船，分別吊住管道兩端位置。根據(jù)現(xiàn)場場地和管道長度設(shè)置合理的吊點(diǎn)，保證管道在下沉過程中的平衡，有效地控制鋼管下沉?xí)r的彎曲應(yīng)力，保證質(zhì)量。

根據(jù)管道兩端的排氣情況，分多次指揮各吊船放松鋼絲繩，使鋼管逐漸下沉，每次下沉0.2m。兩根鋼管均采用單管下沉，連續(xù)施工時間大約12小時。

6、檢查驗(yàn)收

管道沉降就位后，由潛水員配合測量人員測量管頂高程。

（五）水下混凝土澆筑

沉管施工完畢后經(jīng)檢驗(yàn)合格后，應(yīng)及時進(jìn)行水下鎮(zhèn)墩澆筑（詳見下圖）。

1、鎮(zhèn)墩模板設(shè)計

為保證水下混凝土幾何形狀及澆筑施工質(zhì)量，水下鎮(zhèn)墩擬采用5mm厚鋼板加工焊接制成，兩側(cè)預(yù)留空洞，確保鋼模板騎在鋼管上方。水下混凝土澆筑完成后，鋼模作為結(jié)構(gòu)件永久留在水下。

2、水下模板安裝

鋼模板材料運(yùn)至現(xiàn)場后，在陸地上用螺栓連接，由岸上碼頭加工制作，模板間內(nèi)襯加強(qiáng)筋，加強(qiáng)模板的整體穩(wěn)定性，確保鋼模不變形。

3、水下混凝土澆筑

水下鎮(zhèn)墩采用C25素混凝土，采用導(dǎo)管法將拌制合格的混凝土澆筑至水下預(yù)定部位成型硬化。

鋼制導(dǎo)管內(nèi)徑250mm，壁厚4mm，每節(jié)導(dǎo)管之間采用法蘭連接，并用橡膠密封圈進(jìn)行密封。在澆筑水下混凝土?xí)r，使用導(dǎo)管的長度隨水位變化而作相應(yīng)的調(diào)整，并為方便在澆筑時提升導(dǎo)管，導(dǎo)管每節(jié)長度不盡相同，分別為4m，3m，2m，1m等，導(dǎo)管頂部盛料漏斗做成錐形，其容量為1立方米左右。

（六）拋石回填

管道周圍素土回填后，將事前準(zhǔn)備好的塊石裝在開底駁船上，由開底駁船將塊石裝運(yùn)到溝槽上方。拋填時隨時測定標(biāo)高，以防止超拋從而增加潛水員的整平工作量，拋填至設(shè)計工程量的一半時，由潛水員下水檢查，確保管道底部兩側(cè)都有碎石鋪設(shè)，并進(jìn)行后續(xù)拋填，船舶在拋填塊石時要經(jīng)常性的移位，使得整個基槽拋填均勻。

拋石回填至15.90m高程后，由挖泥船從原堆土區(qū)或取土場挖泥裝駁，根據(jù)管道中心線標(biāo)志、基槽邊線標(biāo)志進(jìn)行拋填，直至達(dá)到恢復(fù)原狀，還土完畢再由潛水員進(jìn)行水下檢查，

（七）水壓試驗(yàn)

充水時，在其最高處應(yīng)設(shè)置排氣管閥，加壓前必須排氣。加壓、穩(wěn)壓以及試壓過程滿足規(guī)范要求即可。

四、結(jié)語：

本文結(jié)合引江濟(jì)淮江水北送段阜陽工程工程PCCP管道穿過沙潁河沉管施工的實(shí)際問題，就沉管施工的測量放線、陸上組焊、鋼管沉放、水下混凝土澆筑以及回填施工等具體施工要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)闡述。相對于管道架設(shè)過河、管道繞行、盾構(gòu)隧道等方案，本方案有效縮短了施工工期，大大降低了施工成本，為類似工程提供有價值參考。