第五章 給排水管道水下施工

第五章給排水管道的水下施工主要內(nèi)容水下溝槽開(kāi)挖水下管道敷設(shè)水下管道接口學(xué)習(xí)目標(biāo)了解給水排水管道穿越河流的方法及其各自的特點(diǎn)和適用情況，掌握施工方法的選擇掌握水下挖槽鋪管法的施工要點(diǎn)；了解水下管道的接口形式了解水下管線的鋪設(shè)方法及其特點(diǎn)，了解浮漂拖航鋪管法和底拖法的施工程序概述給水排水管道通過(guò)江河的方式：架空跨越（沿橋架設(shè)、管橋跨越）水下穿越（溝埋敷設(shè)、裸管敷設(shè)、定向鉆孔法、隧道穿越法）沿橋架設(shè)橋梁架設(shè)過(guò)河是最常見(jiàn)和最簡(jiǎn)單的跨越河流的方法，投資省、施工方便，進(jìn)度快。敷設(shè)位置：應(yīng)與橋梁管理部門(mén)及設(shè)計(jì)單位研究決定，一般安裝在橋梁專(zhuān)門(mén)為管道預(yù)留的管位、擱置在橋墩上、或從人行道敷設(shè)通過(guò)適用：有橋梁可利用，且管徑較小

管橋跨越管道從江河水面以上架設(shè)管架、或?qū)⒐艿李A(yù)制成拱形管，然后整體安裝。（為減少管道扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，拱管兩側(cè)應(yīng)砌筑牢固的混凝土基礎(chǔ)并加抱箍固定）施工難度大，投資大、維修管理難度大，較少采用。定向鉆孔法、隧道穿越法

定向鉆孔法：利用鉆頭在江河床底下鉆鑿出敷設(shè)管道的孔洞而安設(shè)管道的施工方法。隧道穿越法：在江河床底下開(kāi)挖隧道，管道在隧道中明管敷設(shè)穿越江河的施工方法。定向鉆孔法、隧道穿越法實(shí)質(zhì)上是不開(kāi)槽施工在江河水面下的應(yīng)用。適用：大型河流,沒(méi)有條件封航的中型河流,可考慮采用。一般給排水管道可采用頂管法。大型基本建設(shè)項(xiàng)目，如多條不同類(lèi)型管道穿越河流（燃?xì)夤艿?、電力管道）、或者建設(shè)河底隧道，可以采用盾構(gòu)法。裸管敷設(shè)

將管道直接鋪設(shè)于穩(wěn)定的河床上，管頂不覆蓋的施工方法。特點(diǎn)：不需挖溝設(shè)備，施工速度快，缺點(diǎn)是管道直接受水力沖刷，常因河床沖刷變化后而引起管線斷裂；在淺灘處石籠穩(wěn)管影響通航；常年水流中泥砂磨蝕也可能造成管線斷裂。適用：裸露敷設(shè)運(yùn)用于基巖河床和穩(wěn)定的卵石河床、只適用于水流很慢、河床穩(wěn)定、不通航的中、小河流上的小口徑管線或臨時(shí)管線。為防止水下穿越管道產(chǎn)生浮管現(xiàn)象，必須采用穩(wěn)管措施。主要方法有：平衡重塊、復(fù)壁管（復(fù)壁環(huán)形空間灌注水泥砂漿）或石籠壓重（細(xì)鋼筋編織成籠，內(nèi)裝石塊，壓在管道上）等，將管線穩(wěn)定敷設(shè)在河床上。采取何種穩(wěn)管措施應(yīng)按河流河床地質(zhì)構(gòu)成、管徑、施工力量等選擇，并經(jīng)計(jì)算確定。第一節(jié)水下溝埋敷設(shè)溝埋敷設(shè)是將管道埋置于河床穩(wěn)定層內(nèi)，管頂加以覆蓋的施工方法。具體施工方法圍堰法：水位較低，流速較慢，土質(zhì)較好，允許封航的中小型河流水下挖槽鋪管法：水位較高。流速較快，沒(méi)有條件封航的中小型河流、大型河流一、圍堰法圍堰法就是在待穿越水下管道的兩側(cè)，堆筑臨時(shí)堤壩，阻擋水流并排除堤壩間的積水，然后開(kāi)挖溝槽，敷設(shè)管道，回填土施工完畢后將圍拆除。特點(diǎn)：管道施工簡(jiǎn)單，需要設(shè)備少，但圍堰施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)，一般須在斷航的條件下施工。一次圍堰法和交替圍堰法圍堰筑成后，采用“給水排水管道的開(kāi)槽施工”方法進(jìn)行施工一次圍堰法在待穿越水下管道兩側(cè)構(gòu)筑臨時(shí)圍堰，在河岸開(kāi)挖臨時(shí)引水渠或在圍堰間用管子組成渡槽，使河水通過(guò)引水渠或管子流向下游。根據(jù)河水流量決定引水渠斷面尺寸或作為渡槽的鋼管管徑與根數(shù)；應(yīng)保證河水順利通過(guò),不應(yīng)使上游水位上升而淹沒(méi)圍堰；鋼管與圍堰之間應(yīng)填好，防止漏水而增加排水量。交替圍堰法如圖所示，先將河流的一部分用圍堰圍住，用水泵排除圍堰內(nèi)的河水，然后挖溝，敷設(shè)管道，再將河中的管口用堵板焊住，以防泥水進(jìn)入管內(nèi)。安裝完后拆除圍堰。用相同的方法將剩下的一半作圍堰，挖管溝，將已施工管道堵板割去與后安裝的管道連接起來(lái)，以后回填管溝，拆除圍堰。為了減少河水沖刷，圍堰迎流水方向的堰體應(yīng)平緩；圍堰高度應(yīng)保證在施工期間河水的最高水位不至淹沒(méi)堰頂；二次圍堰在管道接口處應(yīng)有重疊1-圍堰2-先埋管段3-后埋管段二、水下挖槽鋪管法就是采用水下挖溝設(shè)備和機(jī)具，在水下河床上挖出一條水下管溝，將管線埋設(shè)在管溝內(nèi)。1.先挖后埋法先進(jìn)行水下溝槽開(kāi)挖，然后下管入溝，將管道兩測(cè)有孔洞的部位用砂石回填，管道上覆土的施工方法。先挖槽后埋管的主要缺點(diǎn)是易于回淤。為了防止回淤影響，可以采用分段開(kāi)挖鋪管的施工方法，以縮短水下晾槽時(shí)間。施工要點(diǎn)⑴做好施工準(zhǔn)備工作：水下管道敷設(shè)施工技術(shù)復(fù)雜易造成質(zhì)量隱患，因此必須作好施工準(zhǔn)備工作：

水文地質(zhì)資料測(cè)量穿越河流的水位，了解歷史最高水位測(cè)定穿越河流的流速（不大于管內(nèi)流速）⑵確定穿越施工地點(diǎn)河流平直、水流平緩、河底平坦、河床穩(wěn)定、地質(zhì)構(gòu)造單一、兩岸有較寬闊的漫灘和具備操作場(chǎng)地的河段。從河灘寬度最小的地方穿過(guò)。下列地帶不宜作穿越地點(diǎn)：橋梁上游300m或下游100m的地區(qū)；船只可能停泊下錨處；沿岸建筑物和地下管線密集；無(wú)施工場(chǎng)地的河段。在埋設(shè)管道位置的河流兩岸上、下游應(yīng)設(shè)置標(biāo)志⑶施工時(shí)間的確定應(yīng)根據(jù)氣象、水文與航運(yùn)資料，選擇施工時(shí)間：雨水少、河流枯水期、航運(yùn)淡季；這樣．可減少人力、物力，增加工程可靠性⑷埋設(shè)深度和覆土厚度、槽底寬度埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)水流沖刷條件、河道疏浚、投錨深度要求和管道的穩(wěn)管要求而定。一般河流不小于0.5米，通航的河流不小于1.0米。覆土厚度為管徑的3-4倍底寬一般為管外徑加0.8—1.0m，邊坡系數(shù)為1:2—1:4。⑸溝槽開(kāi)挖常用的水下溝槽開(kāi)挖方法：爆破法、岸式索鏟、挖泥船和高壓泵船等。爆破法開(kāi)挖：適用于巖石河床；優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)、省力、省設(shè)備、省投資；缺點(diǎn)也很明顯，管線定位、溝槽準(zhǔn)直、溝底平整等質(zhì)量不易保證，另外爆炸對(duì)兩岸堤防和構(gòu)筑物有不良影響；岸式索鏟：適用于狹窄水系，土質(zhì)較軟的非巖石河床。鏟斗用岸上卷?yè)P(yáng)機(jī)曳引，順滑道往上拉，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將河底泥土鏟出，挖深不斷增。這種方法可以比較準(zhǔn)確地控制溝槽的平面位置和準(zhǔn)直度。挖泥船：水系寬闊一般用抓斗式或多斗式挖泥船開(kāi)挖水下溝槽的方法，土方卸在溝槽水流下游一側(cè)，或由駁船運(yùn)至遠(yuǎn)處；高壓泵船：河床土質(zhì)松散，可用高壓泵船以高壓水流沖射水底土層進(jìn)行開(kāi)挖。同時(shí)將泥漿吸出水面處理；用的船只多，挖出的泥砂或泥漿也需運(yùn)輸和妥善處理，施工成本高，不適用于回淤很快的河流⑹溝槽開(kāi)挖的測(cè)量和控制水下溝槽中心線用岸標(biāo)或浮標(biāo)顯示，并用經(jīng)緯儀或激光準(zhǔn)直儀測(cè)量。條件允許時(shí)，可在兩岸標(biāo)之間拉設(shè)管道中心線，以中心線為準(zhǔn)用標(biāo)尺或錘球可測(cè)水下溝槽的位置和槽底高程。用船或其他浮動(dòng)設(shè)備開(kāi)挖時(shí)，挖泥船等應(yīng)臨時(shí)錨舶，以保證溝槽中心位置準(zhǔn)確。⑺下管（水下管道敷設(shè)）⑻接口及回填2.挖槽與鋪管同時(shí)進(jìn)行法預(yù)挖水下溝槽鋪管的方法的缺點(diǎn)是溝槽可能發(fā)生回淤，棄土和回填土工作量大。為了克服這種缺點(diǎn)，可采用綜合作業(yè)船鋪管。逐段敷設(shè)，邊挖邊鋪。溝槽由水泵噴射高壓水沖挖，挖出的土由砂泵抽升到后部回填溝槽，使溝槽晾槽時(shí)間減少至最短，而且取消了回填土的遠(yuǎn)距離搬運(yùn)。（犁溝機(jī)、挖泥船）3.先鋪管后挖溝法（沖沉法鋪管）沖沉法鋪管是先把管子放在水底，然后用沖泥器把高壓水射向管底土層，使管底土液化，喪失承載能力，管道就埋入水底。液化土層的厚度一般為管徑的3—4倍。采用這種方法的前提條件是管底土層為可被液化的。管道是在自身重力下沉入河底，因此可以加以配重，如混凝土塊，石籠等等；氣舉法：用船上的氣舉泵把管道兩測(cè)的泥沙吸出排走，使管道逐漸下沉到達(dá)設(shè)計(jì)埋設(shè)位置。優(yōu)點(diǎn)：克服了回淤的缺點(diǎn)，工期短、投資省缺點(diǎn)：不適用于黏土或較硬的河床第二節(jié)水下管道的接口

水下管道的連接：岸上連接、水上鋪管船連接、水下連接一、鋼管接口和管道基礎(chǔ)焊接鋼管成型作業(yè)：焊接、防腐層、分段試壓1.成型方式：整體式成型、分段成型整體式成型：一次焊接成所需要的尺寸，經(jīng)過(guò)防腐處理和壓力試驗(yàn)后，運(yùn)至鋪設(shè)管溝位置上；適用于管道不太長(zhǎng)、管徑不大分段成型：在岸上先焊接成一定長(zhǎng)度管段、制作防腐層、試壓后，分別運(yùn)至鋪設(shè)管溝位置上，在河面上連接成整體；或?qū)⒁欢ㄩL(zhǎng)度管段沉入水中就位后，由潛水員在水下連接；或在鋪管船上進(jìn)行焊接，焊接好一段就敷設(shè)一段（邊連接邊附設(shè)）適用于管道長(zhǎng)、管徑大要求：盡量減少水下接頭的數(shù)量2.接口形式：剛性接口和柔性接口⑴剛性接口：焊接、法蘭連接、卡箍連接⑵柔性接口：橡膠圈人字法蘭接口、伸縮法蘭接口、球形接口（課本P152）法蘭連接：岸邊成型的較長(zhǎng)管段之間的連接操作：幾只吊裝船用鋼絲繩將待連接管道吊離水面0.8——1.0米，由小船載人到連接處，拆除管端堵板，協(xié)調(diào)各船使管端法蘭盤(pán)逐漸靠攏，直到接頭連接緊密。然后調(diào)整其中一個(gè)活動(dòng)法蘭，對(duì)齊螺栓孔上穿如螺栓，緊固?？ü拷宇^：制作簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低圓形或半圓形有一定寬度鋼制條帶，中間有一到二處接頭，采用螺栓連接，卡箍?jī)?nèi)墊橡膠圈，管道上擋環(huán)限制卡箍沿管道移動(dòng)3.管道基礎(chǔ)河床下部為黏土或砂石層，土質(zhì)堅(jiān)硬，管道可直接鋪設(shè)在該土層管溝里；河床下部土質(zhì)軟弱，管道要用樁基支撐；預(yù)制混凝土塊，或用砂礫石，裝混凝土的麻袋二、鑄鐵管道接口水面上連接：承插剛性連接（一般用青鉛接口，具有一定柔性且容易修補(bǔ)）或法蘭剛性連接（連接處通過(guò)兩塊法蘭，用螺栓將管道連成整體）水下接口：機(jī)械柔性接口（壓蘭壓緊橡膠圈）第三節(jié)水下管道敷設(shè)

水下管線的鋪設(shè)方法：拖管法，鋪管船法其中鋪管船法是將管子運(yùn)至鋪管船上，在鋪管船上進(jìn)行管段接口后，沿鋪管船上的滑道、管托架等裝置，下入水底。這種方法多用于外?；驈V闊水域的作業(yè)，適用于長(zhǎng)距離管段遠(yuǎn)離岸邊的鋪管工作。拖管法就是在陸地上將管子連接，發(fā)送下水，拖運(yùn)至預(yù)定位置就位。較長(zhǎng)的管線需要分段拖運(yùn)，海上連接管段間水平口。較適用于離岸近、狹窄水域的鋪管工作。拖管法主要包括浮漂拖航鋪管法和底拖法一、浮漂拖航鋪管在岸邊把管子連接→管段兩端堵板→綁扎一定數(shù)量的浮桶→用牽引拖輪拖至鋪設(shè)地點(diǎn)→灌水入管，下沉到水底或溝槽內(nèi)→水下接口特點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)是所需牽引力較小，管線軌跡較直觀；缺點(diǎn)是受水面波、涌和海流的影響較大，就位軌跡不易控制。施工要點(diǎn)1.制備管段場(chǎng)地的選擇水系較淺，有縱深岸邊，岸邊與水面高差不大，可在過(guò)河管中心延長(zhǎng)線的岸邊原地面制備管段；岸邊與水面高差較大，開(kāi)挖岸邊，減少與水面高差，并在開(kāi)挖區(qū)內(nèi)降低地下水位后再制備管段。水系較寬、河岸無(wú)足夠場(chǎng)地垂直排列管道，岸邊預(yù)制的管段與水系平行，管段制備后裝上浮筒推入水中，在水面上由船浮漂拖航。2.下水浮運(yùn)拖曳法：將制作好的管道用機(jī)動(dòng)船或設(shè)在對(duì)岸的曳引設(shè)備拖曳到管道中心線（岸上拖曳墊設(shè)帶滾輪的小車(chē)）滾滑法：將管段滾下水然后利用水流浮運(yùn)到需要下沉地點(diǎn)形成一個(gè)管道連接、檢驗(yàn)、涂裝的岸上生產(chǎn)線3.管段注水下沉管段由水面浮航到溝槽上方，自堵板預(yù)留孔向管內(nèi)注水、解脫浮筒，由定位起重船吊放管段下放到溝槽內(nèi)。管段水下定位及接口均由潛水工操作。潛水工用通訊工具與定位起重船聯(lián)系，調(diào)正定位船錨泊位置和船上起重臂操作，使下沉管段與已鋪管段對(duì)口。該方法主要關(guān)鍵工序：P155二、水底拖曳鋪管底拖法就是大部分管道在水中處于與河床接觸的狀態(tài)，用拖輪拖管的方法。特點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)是受波、涌等的影響較小，就位軌跡易控制，而且在突遇惡劣氣候條件時(shí)，可以棄管，沉放于拖航路線上，待氣象好時(shí)繼續(xù)拖；缺點(diǎn)是海床給予管道較大摩擦力，所需牽引力較大。