淺談過河沉管施工技術

1、淺談過河沉管施工技術 記平望DN900沉管過京杭大運河給水管道工程吳江華衍水務有限公司 張哲緒論：現(xiàn)今，隨著社會環(huán)境、景觀、環(huán)保等設計要求的提高，過河沉管這個較為特殊的施工工藝已逐漸被廣泛應用，特別適用于大型管道施工，它較頂管工藝在施工的安全性、工藝的成熟性方面具有其獨特優(yōu)勢。在其過程中，吊裝和沉管兩個步驟尤其需特別重視。2010年11月至2010年12月的平望DN900沉管過京杭大運河給水管道工程中，管道（外徑為920mm）、長度（總長度約257米）、重量（最重約為699.04噸），其長度和重量對施工技術要求比較高，項目中的吊裝與沉管尤其困難、復雜，經(jīng)過精心組織設計，克服了許多技術難題，為今

2、后施工積累了一定經(jīng)驗。作為此工程的甲方代表，我參與了整個工程的項目管理，下面談談我在這個項目中對于吊裝和沉管的一些心得體會。關鍵詞：吊裝、沉管、平望大運河、給水管道過河沉管，顧名思義，就是通過特殊工藝及工具使管道沉放至水下指定位置的一個過程。在這個過程中，其重點在于吊鋼管離開支墩并使管道不變形損壞、以及如何解決使管道順利沉放至溝槽。一、 工程概況：本工程位于京杭運河吳江段318國道平望運河大橋南側約250米處，是因蘇南運河改造拓寬，原有的過河供水管道不能滿足運河的通航寬度要求，根據(jù)目前的運河規(guī)劃設計寬度，在原位重新鋪設1根DN900過河供水倒虹管（沉管）。沉管分為兩段施工，第一段（水下跨越運河

3、段）總長度為118.383M（實長122M），鋼管外徑920mm，壁厚12mm，中間直管段為90米，管道中心底高程為-7.5米(黃海高程)，東西兩端平管段底高程各為-1.0米。第二段（過內河魚塘段）總長度為71.5M（實長80M），鋼管外徑920mm，壁厚12mm，中間直管段為55米，管道中心底高程為-3.5米(黃海高程)，東西兩端平管段底高程各為-0.5米（估），與原埋地管道對接。本工程分2次施工完成即第一段和第二段，先施工第一段，該段施工在運河上，要到海事部門去辦理水上水下作業(yè)施工許可手續(xù)，沉管前還要報省海事局申請全封閉斷航，沉管溝槽開挖完成后槽內回填0.5米厚的碎石墊層用來穩(wěn)管，沉管到位

4、后，先回填素土到管頂上0.5米后按設計要求回填塊石壓頂，再在其上覆蓋土方直至滿足航道要求。第一段施工基本完成后在魚塘內做第二段，考慮到魚塘里面的施工較簡單，這里只談第一段的施工范圍。根據(jù)施工圖紙要求和現(xiàn)場實際土質情況，最終新管位定在老管位平行向北10米處，東岸管頭位置在老駁岸向東36米處，西岸管頭在已修復駁岸向西12米處，溝槽深度距離新駁岸3米外為-7.5米（見附圖）溝槽開挖坡比為1：2.5，東岸駁岸口的上寬約為50米，下寬為2.5米左右，施工工期為25天，開挖方式為大開挖方式。如老管道處塌方較嚴重，影響老管道的安全需對老管道進行保護。由于沉管施工和駁岸施工在同一時間，所以在溝槽開挖時駁岸施工

5、方需留出新管位南、北兩側各25米的距離，供沉管溝槽的開挖，待沉管結束后再做留下的50米駁岸。并且通知駁岸施工方做好對已方已建駁岸的保護工作。沉管溝槽開挖時水上部分溝槽由水上挖泥船進行施工，挖出的土方裝船運至岸邊老駁岸處，由陸上挖機卸土在平望運河大橋的東岸南側老駁岸與新駁岸之間的空地上。新管位處陸上土方由陸上挖掘機直接進行翻挖，土方堆放在管道東側的小河邊。沉管結束后進行溝槽回填，余土運走，恢復原狀。二、 主要施工步驟及施工藝2.1主要施工步驟（1） 現(xiàn)場準備及測量放線（2） 沉管電焊制作、吊攀、悶板制作安裝，探傷試壓合格（3） 沉管兩岸圍堰，抽水、破碎、拆除駁岸基礎（4） 挖掘機、水上挖泥船開挖

6、沉管溝槽，澆砌管道支墩（5） 人機配合鋪設砂石墊層（6） 汽吊、打撈船吊裝倒虹管下水就位（7） 二次筑鋼管樁圍堰恢復駁岸，兩段沉管接攏（8） 沉管到位試壓，回填溝槽土方、塊石2.2 測量放線 用全站儀從基準樁引測出過河管道的起止樁，并做好護樁。開挖前放出溝槽開挖放線，并在兩岸用花桿做標記，以便開挖船上的操作人員隨時確定開挖范圍及方向。開挖過程中管道軸線用經(jīng)緯儀控制，水下管溝及管道高程用量水繩測出距水面的距離，再用水準儀測出水面高程。2.3 沉管兩岸駁岸的拆除由于航道駁岸基礎較深，又是在水下破碎，破碎機械無法在水中施工，故施工單位計劃先在需要破碎駁岸的地方進行圍堰，然后將圍堰內的水抽出，再用破碎

7、挖機把駁岸逐層進行破碎，然后用挖機進行開挖，直到挖到溝槽設計的高程。按設計要求，沉管的兩頭需要澆筑混凝土支墩，在開挖溝槽之前需要完成此項工作，支墩的尺寸及形狀標準將嚴格按照相關規(guī)范及設計的要求。支墩的位置及高程要嚴格根據(jù)設計圖紙的尺寸進行放線。得到監(jiān)理及業(yè)主的認可后方可進行澆筑。2.4溝槽開挖 （1）申報施工航行通告，告知廣大船民該航道段實施施工。計劃于2010年12月5日開始施工，12月5日12月25日采取現(xiàn)場維護交通安全通航施工。 （2）在距離施工點上下游2KM、1KM處各設立一塊安全警示牌。提醒船民前方施工，減速航行，注意安全。 （3）施工期間業(yè)主方協(xié)調海事部門現(xiàn)場維護水上交通秩序，引導

8、船舶從施工船的單側通行，以保證船運及施工的安全。 （4）在通告發(fā)布日期始，海事部門管理到位后，開始施工。 （5）禁止雨霧天氣，能見度低的惡劣天氣施工及夜間施工。無海事維護航行安全時杜絕冒險施工。 （6）施工時應派專人進行了望指揮。2.4.1施工工藝和溝槽開挖（1）施工工藝流程：測量立標設置錨墜浮鼓挖泥船定位挖泥船挖泥泥駁運泥檢查驗收溝槽。（2）溝槽開挖：1）陸地基槽開挖：根據(jù)測量放樣的支墩點位和基槽的軸線位置，進行陸地土方開挖，開挖土方應就近存放，以備后用。2）航道基槽開挖：根據(jù)現(xiàn)場情況和以往施工經(jīng)驗，施工單位擬采用1M3液壓加長式抓斗挖泥船開挖，挖出的土方裝泥駁運走上岸處理，卸土地點在施工區(qū)

9、東側的老駁岸邊。航道基槽施工采取先兩邊，后中間的開挖方式；開挖時先挖航道西岸岸邊，運泥船停靠在外檔，來往船只在挖泥船的東側航道通行（雙向）。挖到1/3航道寬度時，運泥船停在挖泥船的內檔（岸邊側）以增加通航水域寬度。航道西側的1/3水下溝槽挖好后，挖泥船調到航道東側進行開挖，方法和西側開挖方式相同，來往船只航行于挖泥船的西側（雙向通航），最后挖航道中心的1/3水下溝槽，來往船只在工程船的兩側通行。質量控制措施：基槽挖泥施工前應做好標志設置工作，包括挖泥基槽的縱向標及斷面標。立標時應注意標志位置的選取要合理并且方便施工。開挖過程中要嚴格按照設計斷面尺寸要求施工，勤對標、勤測水深，特別是挖至最底層或

10、挖至邊線時，要精確控制開挖范圍，將超寬、超深控制在最小值。本工程基槽密點檢測，杜絕基槽淺點出現(xiàn)?；鹃_挖后及時進行溝槽基底碎石墊層拋填等后續(xù)工序施工，以防基本槽回淤。2.5 沉管基槽鋪碎石墊層本工程溝槽基底處理采用在溝底鋪上0.5M厚碎石墊層。碎石墊層采用自航開底駁船直接裝船運輸，停靠到位后開底拋填、潛水員水下整平的施工工藝，標高不足部分利用自航平板駁船、反鏟找平。施工工藝流程：碎石裝船自航開底駁船運輸自航開底駁船拋填碎石墊層、潛水員整平測量驗收移船定位拋填下一施工段。拋填施工要點：碎石墊層拋填進勤測水深、標高，拋填后由潛水員檢查，檢查時采取半幅通航，半幅檢測的形式，海事部門協(xié)助配合，以防漏拋

11、或局部隆起。碎石墊層頂面應進行整平，碎石墊層頂面寬度不小于設計寬度，每側超寬不大于1M。碎石墊層施工應考慮水深、水流和波浪對砂粒產生漂流的影響，采用分段施工，施工方向盡量與水流方向一致，以避免超高。質量保證措施：拋填前，復測基槽斷面尺寸有無變化，若有變化，應進行處理；派潛水員下水檢查回淤情況，回淤厚度大于100mm時及時補挖。導標標位要準確，勤對標，以確保碎石墊層平面的位置和尺寸。勤測水深，防止漏拋或高差過大，在接茬處，應在臨近接茬23m的已拋部位開始測水深，并采取先測水深、后拋石、再測水深的方法進行拋填，以免漏拋或拋高。要順流拋填，拋石和移船的方向應與水流方向一致，以免砂子漂流到已拋部位而產

12、生超高。采用標的定位，超聲波深度檢測儀進行基槽密點檢測，嚴格控制頂面標高。嚴格控制填料指標。2.6 管道焊接及壓力試驗管道使用的鋼材為Q235鋼，提供鋼材的合格證及取樣試驗分析報告。鋼管及鋼制件制作、安裝和拼接應按GB50235-08標準執(zhí)行。焊條采用422焊條，焊接制作完成后，請業(yè)主，監(jiān)理驗收，并由相應檢測資質的檢測單位出具焊縫探傷報告，焊縫驗收采用100%的超聲波檢測。完成后，由業(yè)主，質監(jiān)，監(jiān)理會同施工單位對該管進行泵水試驗，管道泵壓的壓力為10kg/2。試壓合格后進行內外防腐，外防腐采用六油四布環(huán)氧煤瀝青，內防腐采用IPN8710互穿網(wǎng)絡防腐涂料三道。防腐時應注意，焊縫處的油污，灰渣，鐵

13、銹清除干凈，表面應干燥，做到涂刷均勻，飽滿，無凝塊，起泡現(xiàn)象。管道焊接及壓力試驗可以和溝槽開挖工序同時進行以節(jié)省施工時間。2.7 倒虹管下沉當沉管制作、內防腐處理結束，水壓試驗合格交接并且河底溝槽開挖完工檢測合格后，可進行沉管的施工了。為防止倒虹管防腐層的破壞，在鋼管外層要綁纏布帶。本工程計劃安排3條打撈船（另外增加一條打撈船備用）和50T汽吊二輛進行吊裝，并申請海事部門全封閉斷航施工。斷航時間暫定為12月25日上午9時至中午12時30分。（1）現(xiàn)場制件好了的倒虹管順河擺放在岸邊，打撈船一字排開，間距均等地用鋼絲繩系扣在倒虹管吊攀上緩慢起吊；為了便于指揮，使各吊裝浮吊協(xié)調性、統(tǒng)一性得以最大程度

14、保證，必須分發(fā)對講機至各艘浮吊，分別編號1，2，3與浮吊編號一致，在吊裝鋼管表面用油漆涂注1，2，3，使浮吊與吊裝位置一一對應。在統(tǒng)一指揮下，待沉管離開地面1M時，遠端的打撈船開始緩緩倒車，使沉管慢慢地轉向垂直于河道，然后再利用打撈船推進器動力拖運至沉管現(xiàn)場并使沉管對正溝槽位置。沉管運至下沉位置時，在下沉前應做好下列準備工作：）設置管道下沉定位標志；）溝槽斷面及槽底高程符合規(guī)定要求。）管道和施工船舶采用纜繩綁扎牢固，船體保持平穩(wěn)。）牽引起重設備布置及安裝完畢，試運轉良好；）灌水設備及排氣閥門齊全完好；）潛水員裝備完畢，做好下水準備。（）經(jīng)測量定位后，倒虹管開始灌水下沉，管道一端進水，另一端同進

15、排氣；灌水時應使管內空氣排盡，不得產生夾氣現(xiàn)象，以防止管道產生扭轉變形。灌水時不宜過快，應設置計量水表控制注水，并防止管內水流不均勻而產生集中于一端造成斜向下沉的事故。當管道下沉時，吊裝管道的牽引鋼絲繩必須受力，灌水下沉與牽引繩放松應密切配合，力求管道水平下沉。管道沉入槽底后，為防止管身位移或傾斜，打撈船不應立即拆除或放松，應采取措施將管道穩(wěn)固扣再拆除。倒虹管下沉時應符合下列規(guī)定：）測量定位準備，并在下沉中經(jīng)常校測量；2）管道充水時同時排氣；3）下沉速度不得過快；4）打撈船在吊裝時應保持管道水平，并同步沉放于槽底就位，將管道穩(wěn)固后，再撤走打撈船。（3）倒虹管鋪設之后，應檢查下列項目，并作好記錄。 1）檢查管底與溝底接觸的均勻程度和緊密性，管下如有沖刷，應由潛水員用礦石鋪填； 2）檢查接口情況； 3）測量管道高程和位置。2.8 溝槽回填倒虹管沉入槽底后檢查管道無損傷，管道位置、高程符合設計要求可進行石料穩(wěn)管回填，我們采用機械和人工相結合方式，即用開底船把土回填至規(guī)定標高。再由鋼絲繩抓斗挖泥船