蘇州陽澄湖引水工程沉管施工技術(shù)探討

吳巍

引水工程中，沉管施工應(yīng)用比較廣泛，挖槽、鋼管焊接和沉管測量都需要嚴格控制，保證施工的順利進行，尤其是引水管的下沉施工流程。本文以蘇州陽澄湖引水工程為例，探討沉管施工技術(shù)，介紹了完整的引水過程沉管的施工流程，說明施工的注意事項，突出沉管法管道下溝與常規(guī)管道下溝相比具有施工效率高的優(yōu)勢，供相關(guān)從業(yè)者參考。

根據(jù)蘇州陽澄湖引水工程的工期要求和地理位置，制定本工程施工總體方案：“本工程主要包括管槽開挖、DN1800 雙引水管岸上組焊，每根管線長度258.49m。管槽按設(shè)計開挖成型后碎石基礎(chǔ)整平，再浮運沉放制作好的管道，兩端與岸上已敷設(shè)好的鋼管之間彎管連接段的連接方式，岸上采用電焊焊接的方式連接。為確保施工進度，計劃水上挖泥、鋼管焊接同時作業(yè)，施工時以挖泥、鋼管焊接、沉管施工的測量定位為關(guān)鍵控制點，及時將其他附屬工程合理穿插于主線施工過程中?！?/p>

一、溝槽挖泥

本工程水下挖泥管槽長度約258.49m，底寬6.8m，底標高-6.1m，泥層開挖厚度約3.7 ～8.4m，邊坡坡度1：6，可視水流速度、方向等實際情況調(diào)整，但需滿足管道下沉就位的要求。沉管溝槽采用挖泥船水下開挖，挖好后，應(yīng)測量漕底標高和溝槽橫斷面，在全管道溝槽范圍內(nèi)不得小于設(shè)計斷面，溝槽開挖泥土集中運至政府有關(guān)主管部門指定區(qū)域。

挖泥前，要復(fù)測挖泥區(qū)水深斷面。應(yīng)按設(shè)計圖紙要求進行階梯形分層挖泥，挖泥時，要勤對標，勤測水深，以保證基槽平面位置準確，防止欠挖，控制超挖。

溝槽開挖施工質(zhì)量直接關(guān)系到埋管工程的質(zhì)量和安全。因此，溝槽開挖是（穿越黃埭河）本工程的關(guān)鍵工序、重要工序，必須高度重視。

（1）施工準備。挖泥測量前認真審閱圖紙，核對數(shù)據(jù)，保證放線所用數(shù)據(jù)準確無誤。采用全站儀定出溝槽開挖底邊線、邊坡線，并測放出測量桿，布設(shè)高程控制點，設(shè)置好水尺，然后做好內(nèi)業(yè)計算和現(xiàn)場復(fù)核工作。采用在船頭挖泥位置設(shè)置GPS 移動端，控制船舶位置進行施工，基槽標高采用GPS 和數(shù)字化測深儀控制泥面開挖高程。

（2）對溝槽范圍內(nèi)的地下管線等進行全面調(diào)查，經(jīng)有關(guān)管理部門審批后施工。

（3）挖泥船采用定位樁定位，精準開挖；開挖過程中利用GPS 和數(shù)字化測深儀對開挖位置和深度隨時進行測量控制，保證開挖不超挖、欠挖。

（4）施工前必須正確記錄測量人員所設(shè)置的水位標尺讀數(shù)，并嚴格按照水位標尺進行挖槽深度控制。

（5）挖槽斷面邊坡宜按階梯形開挖，并掌握下超上欠，超欠平衡的原則。對開挖斷面泥層較厚的應(yīng)要求分層開挖盡量避免施工時出現(xiàn)陡坡造成坍塌現(xiàn)象。每形成一個斷面，測量人員要隨時進行復(fù)測，發(fā)現(xiàn)漏挖或欠挖的位置及時進行補挖，經(jīng)驗收通過后才能移船繼續(xù)挖泥施工。

（6）每邊超寬和超長不大于2 m，平均允許1 m，超深一般不大于0.5 m，平均允許0.3 m，超挖部分采用碎石回填至設(shè)計標高。

（7）管槽開挖的棄土經(jīng)船舶運至碼頭后采用挖掘機倒運上岸，并用車輛運至經(jīng)相關(guān)單位批準的位置。

二、引水管制作

1.管道制作發(fā)射架施工

軌道場地先進行平整，再開挖30m×2.5m×90mm深溝槽，開挖完成后回填60mm 厚建筑垃圾壓實，然后立模，綁扎雙層雙向Ф12@200 雙層雙向鋼筋網(wǎng)片，澆筑20cm 厚C30 混凝土。

場地混凝土達設(shè)計強度后，安裝1.8m 寬8#槽鋼軌道，制作四臺移動管道制作臺車，管道加工焊接在臺車上進行。在剛開始焊接時，由于剛開始兩節(jié)入水管還沒有產(chǎn)生多大的浮力，加之小車到水面的高差有40cm，所以在剛開始焊接時需要在管頭部分加兩組氣囊助浮，施工時水準儀實時測量高差。兩根管道一起制作完成后，將其兩端采用悶板封閉，挖開基坑與黃埭河道之間的隔壩，將水引入基坑內(nèi)，分別將管道浮運至沉放區(qū)域。

2.鋼管焊接

先將鋼管吊到推送平臺車上，再進行對口，具體焊接步驟如下：

（1）鋼管焊接時先點焊，然后全面施焊。在點焊和施焊過程中，均不得大力捶擊及人工強力矯正使焊口吻合，避免產(chǎn)生過大的附加應(yīng)力。

（2）管道焊接必須對焊縫進行檢查，表面質(zhì)量符合《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接過程施工及驗收規(guī)范》。

（3）管節(jié)焊接前先修口、清渣，管端斷面的坡口角度、鈍邊、間隙等符合規(guī)范規(guī)定；不得在對口間隙夾焊幫條或用加熱法縮小間隙施焊。

（4）定位焊：焊接定位焊縫時，采用與根部焊道相同的焊接材料和焊接工藝，由合格焊工施焊。定位焊縫的長度為50-100mm，間距為250-300mm，原則能保證焊縫在正式焊接過程中不致開裂為準。

（5）為確保鋼管在制作過程中不會發(fā)生大的變形，鋼管斜管段在焊接時必須進行校正加固處理，先采用預(yù)先制作好的斜度儀校正斜管角度，角度正確后先焊接加固支撐點，加固采用12#槽鋼制作的兩組三角桁架作為臨時支撐點焊在拐角部位，管道支撐加固點焊接完成后對管道再對斜管與直管連接的焊縫進行焊接，焊接完成后可拆除臨時支撐點。

（6）焊道正式焊接前，將定位焊縫進行檢查，當發(fā)現(xiàn)缺陷時，處理后方可施焊。

（7）焊接過程中引弧，熄弧都要求在坡口內(nèi)和焊道上，不準在母材上隨意打火，防止電弧擦傷母材。

（8）嚴格按焊接作業(yè)指導(dǎo)書中給定的焊接參數(shù)進行施焊，不得隨意改變。

（9）施焊過程中注意，起弧和收弧的質(zhì)量，多層焊時層間接頭位置錯開。

三、引水管下沉施工

1.施工流程

開壩進水→管道浮起→管道浮運至沉放區(qū)→浮吊及氣囊控制下沉至直線段入水→汽吊掛鉤扶正沉管姿勢→管軸線測量控制→注水排氣→沉管下沉→潛水員水下摸測管底并用沙袋填實穩(wěn)管→落鉤→氣囊拆除。

2.施工方法

（1）管道浮運

挖機打開組焊管道擋水壩，讓河水流入焊管溝槽，當水位到達一定高度時沉管慢慢浮起。組焊溝槽里的水位與黃埭河河水平衡時，前面先采用一艘320Hp 拖輪作為主拖輪進行拖拉，出槽前在工作區(qū)兩側(cè)利用挖掘機帶繩協(xié)助穩(wěn)管，慢慢牽引出槽，尾部出槽后再用一艘120Hp 的工作船穩(wěn)管，兩條船共同將沉管拖至施工區(qū)。為確保沉管的安全，管道浮運時，應(yīng)選擇能見度高、風(fēng)浪較小的天氣進行，拖帶船舶航速不大于每小時3 海里。

（2）管道就位

按照確定的吊點位置，三艘100T 浮吊船依次分別在沉管的一側(cè)進行布置且在兩側(cè)及中部設(shè)置四組直徑2m 長度12m 的氣囊綁在距離兩側(cè)上升段四米的位置助沉，并分別按通常的“四錨八纜”拋錨定位，管道就位后，浮吊船前端錨纜從管道上方越過。

（3）沉管灌水排氣

在沉管位置準確、各船正確定位后，將沉管的兩端部悶板上的排氣閥與進水閥打開，將進水管與高壓水管連接（注：高壓泵的流量100m3/h），向管內(nèi)注水，注水時兩端利用汽車吊適當抬高，以利于排氣。

（4）控制下沉

當沉管在灌入約380T 水依靠自重下沉至直線段剛好入水時，通過經(jīng)緯儀再次測量管道軸線位置，并通過浮吊進行調(diào)整，確保其位置準確，同時兩端汽車吊將斜管段吊正。位置確認無誤后指揮長下達再次充水指令，待沉管內(nèi)水全部注滿，然后緩慢沉放管道，下沉過程中始終保持管道相對平衡直至下沉到位。

（5）管道定位及糾偏

管道沉放時，在管道軸線位置架設(shè)全站儀一臺，用于測量管道位置是否正確，管道偏移軸線時，主要通過調(diào)節(jié)浮吊位置從而調(diào)節(jié)管道軸線。管道偏移軸線時，通過調(diào)整偏移位置的浮吊固定纜繩來調(diào)整浮吊船位置，從而調(diào)整浮吊主鉤位置，使得管道往軸線方向移動，三臺浮吊主鉤都處于管道軸線時，該管道就在軸線上。

（6）潛水員下水摸測沉管管底

管道著落情況及時反饋水面上指揮人員作出穩(wěn)管指令。

（7）穩(wěn)管

先將氣囊放氣拆除，確定管道位置正確無誤后，在管道兩端斜角部位及每臺浮吊吊點兩側(cè)拋設(shè)沙袋進行穩(wěn)管，在每個穩(wěn)管部位穩(wěn)管沙袋寬度達到2m 且管道四周全部覆蓋好沙袋后可先松開汽車吊吊鉤，確認管道無偏移后最后松開浮吊主吊鉤。

四、結(jié)語

由于本工程管道較長，單根長度達258.49m，沉管穿越黃埭河為內(nèi)湖施工，受河道上橋梁通航高度限制，大型起重船舶無法到達現(xiàn)場，因此對進場船只的要求較高，需根據(jù)現(xiàn)場實際施工環(huán)境進行配備，滿足基本的吊裝要求，確保工程順利推進。溝槽挖泥過程中，必須按設(shè)計圖紙要求進行階梯形分層挖泥，勤測水深，以保證基槽平面位置準確，挖到設(shè)計標高；引水管制作過程中，管道焊接必須對焊縫進行檢查，為確保鋼管在制作過程中不會發(fā)生大的變形，鋼管斜管段在焊接時必須進行校正加固處理；管道沉放時，嚴格控制測量管道的位置，保證整體沉管施工的質(zhì)量。