研究大管徑供熱管道沉管施工過程與質(zhì)量控制

韓政

摘要：為解決供熱管網(wǎng)工程建設(shè)中大直徑管道穿越河道的問題，本文結(jié)合某供熱管網(wǎng)工程實(shí)際情況，對(duì)其大直徑管道穿河道施工中沉管技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，提出各施工環(huán)節(jié)操作方法和質(zhì)量控制要點(diǎn)，以期為相關(guān)人員提供參考，保證沉管施工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng);沉管施工;質(zhì)量控制

供熱管網(wǎng)作為基本的市政基礎(chǔ)設(shè)施，在城市的進(jìn)一步建設(shè)與發(fā)展過程中，其大直徑管道越來越多的需要從河道等特殊地段中穿越，這無疑對(duì)管道施工提出了極高的要求。沉管憑借施工便捷、安全性良好等優(yōu)勢(shì)在其中得到了廣泛應(yīng)用。要想使沉管施工順利完成，并達(dá)到預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)，有必要結(jié)合工程實(shí)際情況，深入探討其施工過程及質(zhì)量控制。

一、工程概況

某供熱管網(wǎng)通過沉管使大管徑管道從河流中穿越，穿河段管道總長(zhǎng)約165m，管徑DN1000，按照河道管理要求，河底管道埋深需達(dá)到5m以上，管線兩端需要從景觀帶中穿過，需對(duì)景觀設(shè)施進(jìn)行拆除，在施工結(jié)束后恢復(fù)。

二、沉管施工

（一）基槽開挖與處理

在溝槽開挖過程中需對(duì)地基土的類型及水文地質(zhì)條件予以充分考慮，結(jié)合測(cè)繪資料，本次施工槽底和水面之間的最大距離為14.5m，基底土層以粘土和粉質(zhì)黏土為主，上覆雜填土層與素填土層。據(jù)此決定采用反鏟式方法開挖。以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)放出的支墩點(diǎn)位與基槽軸線具體位置為依據(jù)，借助定位樁挖泥船實(shí)施開挖與堤防設(shè)施的拆除，按照從中間向兩端的方向進(jìn)行，使基槽開挖一次性成型。另外，為保證開挖質(zhì)量，在基底表面鋪設(shè)一層厚度為0.3m的墊層，墊層材料采用中粗砂。墊層材料在碼頭進(jìn)行裝載，然后運(yùn)輸?shù)交鄣恼戏?，根?jù)定位進(jìn)行分段拋填，輔以潛水員進(jìn)行水下找平[1]。

（二）沉管制作

沉管部位的主槽全寬165m，施工前其胸墻迎水層有10m左右的景觀填土，水深不大，這對(duì)沉管施工有一定影響，管道極易擱淺。對(duì)此，將沉管的水平方向投影長(zhǎng)度確定為161m，并選取倒虹吸管，其水平段的總長(zhǎng)度為100m，在兩側(cè)設(shè)置的雁翅管，其水平方向投影長(zhǎng)度均為30.5m，并彎曲11°。沉管在岸邊進(jìn)行預(yù)制，完成對(duì)接組裝之后需對(duì)焊口實(shí)施X光探傷，確認(rèn)合格后對(duì)接口部位進(jìn)行必要的保溫和防腐處理。

（三）沉管

（1）在岸邊對(duì)管道進(jìn)行焊接安裝與防腐處理，經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)合格后，開始吊裝下水。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在管道入水之前，先利用悶板對(duì)管道兩端進(jìn)行封堵，同時(shí)在封堵位置的上方設(shè)置閥門。管體在水中受到的浮力應(yīng)比其自重大，以此借助浮力到達(dá)指定位置[2]。

（2）在管體下水之后，采用拖船將其拖牽到指定下沉位置。為確保管道上每個(gè)吊點(diǎn)的受力都能達(dá)到均勻，根據(jù)相關(guān)測(cè)算結(jié)果，設(shè)置五個(gè)吊點(diǎn)。另外，由于河岸處的水深相對(duì)較淺，所以在岸邊分別布置兩臺(tái)100t吊車，對(duì)管道兩端的吊點(diǎn)進(jìn)行起吊，而其它三個(gè)吊點(diǎn)采用吊裝船起吊。

（3）在上述工作結(jié)束后，方可開始沉管起吊。在管體達(dá)到指定位置后，將其兩端閥門開啟，使水進(jìn)入到管道內(nèi)，在水量達(dá)到一定值后，管體將處在懸浮的狀態(tài)，此時(shí)停止充水，將閥門關(guān)閉。由于管道中的水并未住滿，所以會(huì)發(fā)生晃動(dòng)，在這種情況下使管道保持平衡是整個(gè)下沉過程的關(guān)鍵，對(duì)此，現(xiàn)場(chǎng)所有吊裝設(shè)備應(yīng)聽從技術(shù)人員的統(tǒng)一指揮，對(duì)索具進(jìn)行同步且平緩的下方。在管體與槽底相距30cm時(shí)，對(duì)管體軸向位置進(jìn)行調(diào)整，然后繼續(xù)為管體充水，使其平穩(wěn)下沉。經(jīng)測(cè)量校核確認(rèn)所有數(shù)據(jù)均滿足要求后，對(duì)管體上的鎖具進(jìn)行拆除，準(zhǔn)備對(duì)第二根管進(jìn)行整體吊裝和充水下沉。

（4）在沉管到位的管道周圍進(jìn)行回填會(huì)給管道內(nèi)力分布造成很大影響，并且還會(huì)影響到管道縱向剛度，可能造成接觸滲透破壞，威脅堤防安全。對(duì)此，施工中要對(duì)溝槽回填進(jìn)行嚴(yán)格控制，采用河沙對(duì)管底和溝槽兩側(cè)進(jìn)行回填，對(duì)于回填的高度，以達(dá)到管道頂部上方1m為準(zhǔn)確定，同時(shí)要河沙的頂面還應(yīng)設(shè)置混凝土蓋板。回填用河沙借助自航駁船進(jìn)行裝料，并運(yùn)輸?shù)交靥钗恢?，然后采用機(jī)械與人工開始回彈，找平由潛水員在水下完成。

（5）從勘察資料報(bào)告可知，該工區(qū)地下水存在硫酸鹽成分，對(duì)混凝土有中等程度的腐蝕影響，因此在混凝土生產(chǎn)時(shí)應(yīng)加入適量抗侵蝕劑。另外，為了使混凝土強(qiáng)度可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以免在吊放過程中開裂，要在岸上連續(xù)養(yǎng)護(hù)15d的時(shí)間，且強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)要求90%后，才能開始吊裝。在吊裝過程中，應(yīng)在陸上使用全站儀做好軸向定位，確?；炷烈?m的間隔距離設(shè)置到管道正上方。

三、質(zhì)量控制

在沉管施工中，除了要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，還要切實(shí)做好質(zhì)量控制工作，針對(duì)不同的施工環(huán)節(jié)，明確質(zhì)量控制的要點(diǎn)。

（1）溝槽開挖尺寸應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，防止超前挖。在砂墊層拋填的過程中，需做好基槽深度與標(biāo)高的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，在完成拋填后，安排潛水員進(jìn)行觀察確認(rèn)，防止漏填或局部超填。將砂墊層拋填結(jié)束后，立即開始平整，使其頂面寬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且每側(cè)寬度均不能超過2m。施工中要充分考慮波浪、水深及水流等對(duì)墊層材料造成的影響，使施工方向盡量與水流方向保持一致，同時(shí)通過分階段施工避免超高問題產(chǎn)生[3]。

（2）在沉管組裝好以后，對(duì)其焊口實(shí)施X光探傷和試壓，經(jīng)探傷及試驗(yàn)確定符合要求后，還要對(duì)接口部位進(jìn)行必要的保溫及防腐處理。其中，外防腐方式以雙層聚丙烯膠條保護(hù)層為主，而內(nèi)防腐方式為無毒環(huán)氧涂料土層。對(duì)于非沉管段，采用水泥砂漿作為內(nèi)襯。

（3）在沉管過程中，首先要選擇適宜的時(shí)機(jī)，根據(jù)現(xiàn)有資料和實(shí)測(cè)的水面高程信息及流速，在流速相對(duì)較小的時(shí)間段開展沉管施工。此外，在沉管過程中還需在中心線處進(jìn)行沉放標(biāo)志的布置，以此為管線標(biāo)高控制與軸線位置控制提供依據(jù)。下沉?xí)r，可以在處于水平狀態(tài)的管段設(shè)置測(cè)繩，以此對(duì)水面高程進(jìn)行測(cè)量，用于下沉速度控制，確保管道的整個(gè)下沉過程保持平衡。

（4）在采用河沙進(jìn)行回填的過程中，也要做好水深與標(biāo)高等項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，在完成拋填之后安排潛水員進(jìn)入到水下進(jìn)行檢查，以確認(rèn)是否存在漏填或局部超填等現(xiàn)象。經(jīng)水下檢查確認(rèn)初步合格后，還應(yīng)將回填層的表面整平，使其頂面寬度滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)于沉管段以外的部分，將其回填到與河床標(biāo)高保持平齊的狀態(tài)即可。

四、結(jié)語

綜上所述，在供熱管網(wǎng)工程中，大管徑管道通常采用沉管的方法從河流上跨越。該工程歷時(shí)3個(gè)月完成施工，充分體現(xiàn)出了沉管工期較短的特點(diǎn)。此外，整個(gè)施工過程均安全可靠，沒有給河道的正常通航造成太大影響。伴隨各地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，將有越來越多的市政項(xiàng)目需要從河道中穿越，本項(xiàng)目的成功實(shí)施可以為今后類型項(xiàng)目提供良好參考，使沉管技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮出應(yīng)有作用效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張洪斌，柴玉龍.大管徑供熱管道沉管施工過程與質(zhì)量控制[J].區(qū)域供熱，2021（03）：152-155.

[2]楊亞龍，李春慶，王永，趙穎.沉管過河施工中供熱管道的安全性驗(yàn)算分析[J].華電技術(shù)，2019，41（06）：61-63.

[3]張玉晨，劉永風(fēng)，梁洪喜.供熱管道沉管工程施工方案設(shè)計(jì)[J].煤氣與熱力，2006（03）：53-55.