淺析過河沉管施工技術(shù)

1、 .PAGE9 / NUMPAGES9淺談過河沉管施工技術(shù)記平望DN900沉管過京杭大運河給水管道工程吳江華衍水務(wù) 哲緒論：現(xiàn)今，隨著社會環(huán)境、景觀、環(huán)保等設(shè)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(yīng)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(shù)要求比較高，項目中的吊裝與沉管尤其困難、復(fù)雜，經(jīng)過精心組織設(shè)計

2、，克服了許多技術(shù)難題，為今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?wù)勎以谶@個項目中對于吊裝和沉管的一些心得體會。關(guān)鍵詞：吊裝、沉管、平望大運河、給水管道過河沉管，顧名思義，就是通過特殊工藝與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、以與如何解決使管道順利沉放至溝槽。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(cè)約250米處，是因南運河改造拓寬，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(shè)計寬度，在原位重新鋪設(shè)1根DN900過河供水倒虹管（沉管）。沉管分為兩段施工，第

3、一段（水下跨越運河段）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回填0.5米厚的碎石墊層用來

4、穩(wěn)管，沉管到位后，先回填素土到管頂上0.5米后按設(shè)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圍。根據(jù)施工圖紙要求和現(xiàn)場實際土質(zhì)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(fù)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

5、時駁岸施工方需留出新管位南、北兩側(cè)各25米的距離，供沉管溝槽的開挖，待沉管結(jié)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(cè)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(cè)的小河邊。沉管結(jié)束后進行溝槽回填，余土運走，恢復(fù)原狀。主要施工步驟與施工藝2.1主要施工步驟現(xiàn)場準備與測量放線沉管電焊制作、吊攀、悶板制作安裝，探傷試壓合格沉管兩岸圍堰，抽水、破碎、拆除駁岸基礎(chǔ)挖掘機、水上挖泥船開挖沉管溝槽，澆砌管道支墩人機配

6、合鋪設(shè)砂石墊層汽吊、打撈船吊裝倒虹管下水就位二次筑鋼管樁圍堰恢復(fù)駁岸，兩段沉管接攏沉管到位試壓，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圍與方向。開挖過程中管道軸線用經(jīng)緯儀控制，水下管溝與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(chǔ)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，然后將圍堰的水抽出，再用破碎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(shè)計的高

7、程。按設(shè)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，支墩的尺寸與形狀標準將嚴格按照相關(guān)規(guī)與設(shè)計的要求。支墩的位置與高程要嚴格根據(jù)設(shè)計圖紙的尺寸進行放線。得到監(jiān)理與業(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(shè)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(diào)海事部門現(xiàn)場維護水上交通秩序，引導(dǎo)船舶從施工船的單側(cè)通行，以保證船運與施工的安全。 （4）在通告發(fā)布

8、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與夜間施工。無海事維護航行安全時杜絕冒險施工。 （6）施工時應(yīng)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(shè)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(yīng)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)東側(cè)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

9、挖航道西岸岸邊，運泥船?？吭谕鈾n，來往船只在挖泥船的東側(cè)航道通行（雙向）。挖到1/3航道寬度時，運泥船停在挖泥船的檔（岸邊側(cè)）以增加通航水域?qū)挾取：降牢鱾?cè)的1/3水下溝槽挖好后，挖泥船調(diào)到航道東側(cè)進行開挖，方法和西側(cè)開挖方式一樣，來往船只航行于挖泥船的西側(cè)（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(cè)通行。質(zhì)量控制措施：基槽挖泥施工前應(yīng)做好標志設(shè)置工作，包括挖泥基槽的縱向標與斷面標。立標時應(yīng)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(shè)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挖至邊線時，要精確控制開挖圍，將超寬、超深控制在最小值。本工程基槽密

10、點檢測，杜絕基槽淺點出現(xiàn)。基本開挖后與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，?？康轿缓箝_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，以防漏拋或局部隆起。碎石墊層頂面應(yīng)進行整平，碎石墊層頂面寬度不小于設(shè)計寬度，每

11、側(cè)超寬不大于1M。碎石墊層施工應(yīng)考慮水深、水流和波浪對砂粒產(chǎn)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(zhì)量保證措施：拋填前，復(fù)測基槽斷面尺寸有無變化，若有變化，應(yīng)進行處理；派潛水員下水檢查回淤情況，回淤厚度大于100mm時與時補挖。導(dǎo)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(yīng)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(yīng)與水流方向一致，以免砂子漂流到已拋部位而產(chǎn)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

12、高。嚴格控制填料指標。2.6 管道焊接與壓力試驗管道使用的鋼材為Q235鋼，提供鋼材的合格證與取樣試驗分析報告。鋼管與鋼制件制作、安裝和拼接應(yīng)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(yīng)檢測資質(zhì)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(zhì)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。試壓合格后進行外防腐，外防腐采用六油四布環(huán)氧煤瀝青，防腐采用IPN8710互穿網(wǎng)絡(luò)防腐涂料三道。防腐時應(yīng)注意，焊縫處的油污，灰渣，鐵銹清除干凈，表面應(yīng)干燥，做到涂刷均勻，飽滿，無凝塊，起泡現(xiàn)象。管道焊接與壓

13、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、防腐處理結(jié)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(diào)性、統(tǒng)一性得以最大程度保證，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

14、表面用油漆涂注1，2，3，使浮吊與吊裝位置一一對應(yīng)。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(zhuǎn)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(yīng)做好下列準備工作：）設(shè)置管道下沉定位標志；）溝槽斷面與槽底高程符合規(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(shè)備布置與安裝完畢，試運轉(zhuǎn)良好；）灌水設(shè)備與排氣閥門齊全完好；）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，另一端同進排氣；灌水時應(yīng)使管空氣排盡，不得產(chǎn)生夾氣現(xiàn)象，以防止管道產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。灌水時

15、不宜過快，應(yīng)設(shè)置計量水表控制注水，并防止管水流不均勻而產(chǎn)生集中于一端造成斜向下沉的事故。當管道下沉?xí)r，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(yīng)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(yīng)立即拆除或放松，應(yīng)采取措施將管道穩(wěn)固扣再拆除。倒虹管下沉?xí)r應(yīng)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(yīng)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(shè)之后，應(yīng)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(yīng)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(shè)計要求可進行石料穩(wěn)管回填，我們采用機械和人工相結(jié)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