第五章 給排水管道的水下施工

1、第五章 給排水管道的水下施工主要內(nèi)容 水下溝槽開挖 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； 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，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)過河是最常見和最簡單的跨越河流的方法，投資省、施工方便，進(jìn)度快投資省、施工方便，進(jìn)度快。 敷設(shè)位置：敷設(shè)位置：應(yīng)與橋梁管理部門及設(shè)計單位研究決定，一般安裝在橋梁專門為管

2、道預(yù)留的管位、擱預(yù)留的管位、擱置在橋墩上、或從人行道敷設(shè)通過置在橋墩上、或從人行道敷設(shè)通過 適用：有橋梁可利用，且管徑較小有橋梁可利用，且管徑較小 管橋跨越 管道從江河水面以上架設(shè)管架架設(shè)管架、或?qū)⒐艿李A(yù)制成預(yù)制成拱形管，然后整體安裝拱形管，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，較少采施工難度大，投資大、維修管理難度大，較少采用用。定向鉆孔法、隧道穿越法定向鉆孔法、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：在江河床底下開挖隧道，管道在隧道中明管敷設(shè)穿越江河的施

3、工方法。 定向鉆孔法、隧道穿越法實質(zhì)上是不開槽施工在不開槽施工在江河水面下的應(yīng)用江河水面下的應(yīng)用。適用：大型河流適用：大型河流 , 沒有條件封航的中型河流沒有條件封航的中型河流 , 可可考慮采用?？紤]采用。一般給排水管道可采用頂管法。大型基本建設(shè)項目，如多條不同類型管道穿越河流（燃?xì)夤艿馈㈦娏艿溃?、或者建設(shè)河底隧道，可以采用盾構(gòu)法。裸管敷設(shè)裸管敷設(shè) 將管道直接鋪設(shè)于穩(wěn)定的河床上管道直接鋪設(shè)于穩(wěn)定的河床上，管頂不覆蓋管頂不覆蓋的施工方法。 特點：不需挖溝設(shè)備，施工速度快施工速度快，缺點是管道缺點是管道直接受水力沖刷直接受水力沖刷，常因河床沖刷變化后而引起管線斷裂；在淺灘處石籠穩(wěn)管影響通航影響通

4、航；常年水流中泥砂磨蝕也可能造成管線斷裂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、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管線。小河流上的小口徑管線或臨時管線。 為防止水下穿越管道產(chǎn)生浮管現(xiàn)象，必須采用穩(wěn)穩(wěn)管措施管措施。主要方法有：平衡重塊平衡重塊、復(fù)壁管復(fù)壁管（復(fù)壁環(huán)形空間灌注水泥砂漿）或石籠壓重石籠壓重（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)計算確定。第一節(jié)第一節(jié) 水下溝埋敷設(shè)水下溝埋敷設(shè) 溝埋敷設(shè)是將管道

5、埋置于河床穩(wěn)定層內(nèi)，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管頂加以覆蓋的施工方法。 具體施工方法圍堰法圍堰法：水位較低，流速較慢，土質(zhì)較好，水位較低，流速較慢，土質(zhì)較好，允許封航的中小型河流允許封航的中小型河流水下挖槽鋪管法水下挖槽鋪管法：水位較高。流速較快，水位較高。流速較快，沒有條件封航的中小型河流、大型河流沒有條件封航的中小型河流、大型河流一、圍堰法一、圍堰法 圍堰法就是在待穿越水下管道的兩側(cè)，堆筑臨時堤壩，阻擋水流并排除堤壩間的積水，然后開挖溝槽，敷設(shè)管道，回填土施工完畢后將圍拆除。 特點：管道施工簡單，需要設(shè)備少，但圍堰施工管道施工簡單，需要設(shè)備少，但圍堰施工復(fù)雜，工期長，

6、一般須在斷航的條件下施工。復(fù)雜，工期長，一般須在斷航的條件下施工。一次圍堰法和交替圍堰法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)筑臨時圍堰管道兩側(cè)構(gòu)筑臨時圍堰，在河岸開開挖臨時引水渠或在圍堰間用管子組成渡槽挖臨時引水渠或在圍堰間用管子組成渡槽，使河水通過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)保證河水順利通過鋼管管徑與根數(shù)；應(yīng)保證河水順利通過 , 不應(yīng)使不應(yīng)使上游水位上升而淹沒圍堰；鋼管與圍堰之間應(yīng)填上游水位上升而淹沒圍堰；鋼管與圍堰之間應(yīng)

7、填好，防止漏水而增加排水量好，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河流的一部分用圍堰圍住，用水泵排除圍堰內(nèi)的河水排除圍堰內(nèi)的河水，然后挖溝，敷設(shè)管道，再挖溝，敷設(shè)管道，再將河中的管口用堵板焊住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將已施工管道堵板割去與后安裝的管道連接起來，以后回填管溝，拆除圍堰裝的管道連接起來，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緩；圍堰高

8、度應(yīng)保證在施工期間河水的最高水位不至淹沒堰頂；二次圍堰不至淹沒堰頂；二次圍堰 在管道接口處應(yīng)有重疊在管道接口處應(yīng)有重疊1-圍堰 2-先埋管段 3-后埋管段二、水下挖槽鋪管法水下挖槽鋪管法 就是采用水下挖溝設(shè)備和機(jī)具水下挖溝設(shè)備和機(jī)具，在水下河床上挖挖出一條水下管溝，將管線埋設(shè)在管溝內(nèi)出一條水下管溝，將管線埋設(shè)在管溝內(nèi)。1.先挖后埋法先挖后埋法 先進(jìn)行水下溝槽開挖，然后下管入溝，將管道兩測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是易于回淤。缺點是易于回淤。為了防止回淤影響，可以采用分段開挖鋪管的施工方法，以縮短水下晾槽時間。施工要點做好施工準(zhǔn)備工作：做好施工準(zhǔn)備工作

9、：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 測量穿越河流的水位，了解歷史最高水位 測定穿越河流的流速（不大于管內(nèi)流速） 確定穿越施工地點確定穿越施工地點 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地的河段。 從河灘寬度最小的地方穿過。 下列地帶不宜作穿越地點：橋梁上游橋梁上游300m或下或下游游100m的地區(qū)；船只可能停泊下錨處；沿岸建的地區(qū)；船只可能停泊下錨處；沿岸建筑物和地下管線密集；無施工場地的河段筑物和地下管線密集；無施工場地的河段。 在埋設(shè)管道位置的河流兩岸上、下游應(yīng)設(shè)置標(biāo)志河流兩岸上、下游應(yīng)設(shè)置標(biāo)志施

10、工時間的確定施工時間的確定 應(yīng)根據(jù)氣象、水文與航運(yùn)資料，選擇施工時間：雨水少、雨水少、河流枯水期、河流枯水期、航運(yùn)淡季；航運(yùn)淡季； 這樣可減少人力、物力，增加工程可靠性埋設(shè)深度和覆土厚度、槽底寬度埋設(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0.81.0m，邊坡系數(shù)為1:21:4。溝槽開挖溝槽開挖 常用的水下溝槽開挖方法：爆破法、岸式索鏟、挖泥船和高壓泵船等。 爆破法開挖：適用于巖石河床；適用于巖石河床；優(yōu)點是省時、省力、省設(shè)備、省投資；缺點也

11、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)較軟的非巖石適用于狹窄水系，土質(zhì)較軟的非巖石河床。河床。鏟斗用岸上卷揚(yáng)機(jī)曳引，順滑道往上拉，運(yùn)動過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：水系寬闊水系寬闊一般用抓斗式或多斗式挖泥船開挖水下溝槽的方法，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)行開挖 。同時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)輸和妥善用的船只多，挖出的泥砂或泥漿也需

12、運(yùn)輸和妥善處理，施工成本高，不適用于回淤很快的河流處理，施工成本高，不適用于回淤很快的河流溝槽開挖的測量和控制溝槽開挖的測量和控制 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)直儀測量。 條件允許時，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)尺或錘球可測水下溝槽的位置和槽底高程。 用船或其他浮動設(shè)備開挖時，挖泥船等應(yīng)臨時錨舶，以保證溝槽中心位置準(zhǔn)確。下管（水下管道敷設(shè)）下管（水下管道敷設(shè)）接口及回填接口及回填2.挖槽與鋪管同時進(jìn)行法挖槽與鋪管同時進(jìn)行法 預(yù)挖水下溝槽鋪管的方法的缺點是溝槽可能發(fā)生回淤，棄土和回填土工作量大。為了克服這種缺點，可采用綜合作業(yè)船鋪管。逐段敷設(shè)，邊挖邊鋪。逐

13、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）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先把管子放在水底，然后用沖泥器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，管道就埋入水底載能力，管道就埋入水底。液化土層的厚度一般為管徑的34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管道是在自身重力下沉入河底河底，因此可以加以配重可以加以配重，如混凝土塊，石籠等等；

14、 氣舉法：用船上的氣舉泵把管道兩測的泥沙吸出排走，使管道逐漸下沉到達(dá)設(shè)計埋設(shè)位置。優(yōu)點：克服了回淤的缺點，工期短、投資省優(yōu)點：克服了回淤的缺點，工期短、投資省缺點：不適用于黏土或較硬的河床缺點：不適用于黏土或較硬的河床第二節(jié)第二節(jié) 水下管道的接口水下管道的接口 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)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)過防腐處理和壓力試驗后，運(yùn)至鋪設(shè)管溝位置上；適適用于管道不太長、管徑不大用于管道不太長、管徑不大

15、分段成型：在岸上先焊接成一定長度管段、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河面上連接成整體；或?qū)⒁欢ㄩL度管段沉入水中就位后，由潛水員在水下連接水下連接；或在鋪管船上進(jìn)鋪管船上進(jìn)行焊接行焊接，焊接好一段就敷設(shè)一段（邊連接邊附設(shè)）適用于管道長、管徑大適用于管道長、管徑大要求：盡量減少水下接頭的數(shù)量要求：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剛性接口：焊接、法蘭連接、卡箍連接剛性接口：焊接、法蘭連接、卡箍連接柔性接口柔性接口 ：橡膠圈人字法蘭接口、伸縮法蘭接口、：橡膠圈人字法蘭接口、伸縮法蘭接口、球形接口（課本球形接口（課本P152）法蘭連接：岸邊成型的較長

16、管段之間的連接法蘭連接：岸邊成型的較長管段之間的連接操作：操作：幾只吊裝船用鋼絲繩將待連接管道吊離水面0.81.0米，由小船載人到連接處，拆除管端堵板，協(xié)調(diào)各船使管端法蘭盤逐漸靠攏，直到接頭連接緊密。然后調(diào)整其中一個活動法蘭，對齊螺栓孔上穿如螺栓，緊固?？ü拷宇^：制作簡單、安裝方便、成本低卡箍接頭：制作簡單、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，卡箍內(nèi)墊橡膠圈，管道上擋環(huán)限制卡箍沿管道移動3.管道基礎(chǔ) 河床下部為黏土或砂石層，土質(zhì)堅硬，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

17、管道接口 水面上連接：承插剛性連接（ 一般用青鉛接口，一般用青鉛接口，具有一定柔性且容易修補(bǔ)具有一定柔性且容易修補(bǔ)）或法蘭剛性連接（連連接處通過兩塊法蘭，用螺栓將管道連成整體）接處通過兩塊法蘭，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)第三節(jié) 水下管道敷設(shè)水下管道敷設(shè) 水下管線的鋪設(shè)方法：拖管法，鋪管船法水下管線的鋪設(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。這種方法多用于外海或廣闊水域的作業(yè)，適用于長距離管段遠(yuǎn)離岸邊的鋪管適用于長距離管段遠(yuǎn)離岸邊的鋪管工作。工作。 拖管法就是在陸地

18、上將管子連接，發(fā)送下水，拖運(yùn)至預(yù)定位置就位。較長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、狹窄較適用于離岸近、狹窄水域的鋪管工作。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、浮漂拖航鋪管一、浮漂拖航鋪管在岸邊把管子連接在岸邊把管子連接管段兩端堵板管段兩端堵板綁扎一定數(shù)綁扎一定數(shù)量的浮桶量的浮桶用牽引拖輪拖至鋪設(shè)地點用牽引拖輪拖至鋪設(shè)地點灌水入管，灌水入管，下沉到水底或溝槽內(nèi)下沉到水底或溝槽內(nèi)水下接口水下接口 特點：其優(yōu)點是所需牽引力較小，管線軌跡較直觀；缺點是受水面波、涌和海流的影響較大，就位軌跡不易控制。 施工要點1.制備管段場

19、地的選擇 水系較淺，有縱深岸邊，岸邊與水面高差不大，可在過河管中心延長線的岸邊原地面制備管段； 岸邊與水面高差較大，開挖岸邊，減少與水面高差，并在開挖區(qū)內(nèi)降低地下水位后再制備管段。 水系較寬、河岸無足夠場地垂直排列管道，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)動船或設(shè)在對岸的曳引設(shè)備拖曳曳引設(shè)備拖曳到管道中心線（岸上拖曳墊設(shè)帶滾岸上拖曳墊設(shè)帶滾輪的小車輪的小車） 滾滑法：將管段滾下水然后利用水流浮運(yùn)滾下水然后利用水流浮運(yùn)到需要下沉地點形成一個管道連接、檢驗、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