大口徑半球型承插式過江鋼管漂浮法施工技術(shù)

大口徑半球型承插式過江鋼管漂浮法施工技術(shù)陳小泉摘要：結(jié)合廣州市白石涌過江管工程，詳細(xì)介紹了浮箱式水面對(duì)接施工方法、半球型承插式焊接接口和貝雷架系統(tǒng)，供施工技術(shù)人員參考。關(guān)鍵詞：大口徑半球型承插式鋼管；漂浮法；施工技術(shù)白石涌過江管工程是劉屋洲原水管道工程中一項(xiàng)施工難度大且十分關(guān)鍵的分部工程。該工程在施工中采用了半球型承插式鋼管焊接接口和水面浮箱式對(duì)接等新工藝，并通過實(shí)行項(xiàng)目的全面質(zhì)量管理使試壓一次成功，工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。1工程概況敷設(shè)地點(diǎn)位于增城市新塘鎮(zhèn)大墩村白石涌河段（見圖1）。白石涌是珠江水系東江支流，河床寬度約為400m，河床地形高低不均，水深受潮流影響較大。河床土質(zhì)結(jié)構(gòu)為珠江三角洲河流沖積相，上部為淤泥，下部為砂土，局部有粘土。施工現(xiàn)場(chǎng)河涌為主航道之支流，通過一水閘與其分隔，水流較為平緩。水閘是施工現(xiàn)場(chǎng)唯一水上進(jìn)、出口，閘口寬約為4.8m，閘口底梁至河床約為4.8m，閘口有一小型順壩。共需并排敷設(shè)DN2420X18和DN2020X4二條過江管，其軸線間距為10m，埋深約為3m。由于受白石涌水閘和大墩村河道規(guī)劃限制，過江管在河中轉(zhuǎn)了一個(gè)90°彎，增加了施工難度（二段管道的長(zhǎng)度分別為600m和578m）。白石涌水域范圍較小且水深較淺，使得大船無(wú)法進(jìn)入，所以不適宜采用巴桿系統(tǒng)（因?yàn)樾〈^承重能力較差），唯有采用從沒試過的貝雷架系統(tǒng)（利用船中央承重）。2施工過程過江管的敷設(shè)工序:管道分段組焊一水上拖運(yùn)一河底基槽開挖一過河管現(xiàn)場(chǎng)水面對(duì)接組焊一現(xiàn)場(chǎng)下沉。下面介紹各主要程序。2.1過江管焊接成型該工程共有二條過江管，全長(zhǎng)1178m，根據(jù)過江管的設(shè)計(jì)形狀、水上拖運(yùn)的河道情況和過江管成型地的地形，將每條過江管分為6段制成，最長(zhǎng)的一段為160m，最短的僅為13m。過江管成型場(chǎng)地分別設(shè)在廣州市番禺區(qū)五礦碼頭（兩條過江管，共8段）和白石涌邊（制作帶彎角的短管，共4段）。組焊時(shí)在地面將每段過江管放樣后，用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀輔助校正，并用紅外線測(cè)距儀校核長(zhǎng)度，嚴(yán)格控制偏差，確保成型鋼管平、順、直。鋼管采用半球型承插式焊接接口，接駁焊縫為承插式內(nèi)外角焊，每道焊口均做氮?dú)庠囼?yàn)，鋼管內(nèi)防腐采用水泥砂漿襯里，鋼管外防腐采用環(huán)氧煤瀝青二布四油，現(xiàn)場(chǎng)焊縫采用冷纏橡膠類防腐膠帶防腐。每段成型鋼管制作完成并對(duì)管段長(zhǎng)度和角度進(jìn)行復(fù)測(cè)后，再在岸上進(jìn)行第一道水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為1.0MPa。2.2管段吊裝下水首先根據(jù)鋼管質(zhì)量和長(zhǎng)度選擇吊船，該工程共組裝了13艘吊船。在漲潮時(shí)吊船靠岸將管段逐段、分批吊到水中，并立即進(jìn)行0.03MPa氣壓試驗(yàn)，驗(yàn)收合格后將其寄放在河邊并指派專船24h值班看護(hù)。2.3管段水上拖航管段由成型地水上拖運(yùn)至埋設(shè)地點(diǎn)的航程＞70km,且沿途水路多為繁忙的經(jīng)濟(jì)水道，港口和碼頭眾多。為保證管段水上拖航的安全，公司向有關(guān)港監(jiān)提出申請(qǐng)并發(fā)出航行通告，由其提供拖輪作為主拖，以功率為147kW的拖輪作為輔拖，并注意觀察潮汐變化和交運(yùn)情況以確保成型管段不受外力損傷，共分2次將8段管道拖入白石涌水域的預(yù)定地點(diǎn)錨泊寄放。2.4管段水面對(duì)接由于每條過江管均由6段組成（共5個(gè)接口），因此必須在江面上進(jìn)行水管對(duì)接，連成整體再下沉。針對(duì)此情況，施工人員采用了一種新型的水面對(duì)接方法一一浮箱內(nèi)水面焊接方法，作業(yè)過程是：預(yù)先按照管外徑設(shè)計(jì)一個(gè)鋼制浮箱（其下部設(shè)有貯水箱和排水泵），然后將需要對(duì)接鋼管的管端拼在一起，把浮箱灌滿水后用吊船將其固定在對(duì)接口的中間；然后開啟排水泵排水使浮箱浮起而托住成型管，待將浮箱內(nèi)的水抽干后，即可下人進(jìn)行焊接管口焊縫（內(nèi)焊和外焊），焊接完成后立即進(jìn)行接口的氮?dú)庠囼?yàn)，試驗(yàn)合格再進(jìn)行下一道工序。2.5管道溝槽開挖管道溝槽開挖采用3臺(tái)絞吸式挖泥船分段、分層開挖并用兩艘自卸運(yùn)泥船將泥土運(yùn)走，在施工過程中使用測(cè)深儀和經(jīng)緯儀對(duì)溝槽開挖情況進(jìn)行監(jiān)控。2.6管道墊點(diǎn)處理挖好后的管溝河床上設(shè)有支承座，其間距為21m,共30處，用粒徑為5?8cm的碎石和混凝土墊梁支承。施工時(shí)采用人工拋石，潛水員水下粗平和細(xì)平，并用儀器測(cè)量校正以確保墊梁位置準(zhǔn)確和高程符合設(shè)計(jì)要求。2.7管道吊裝沉放由于過江管在平面上有90°轉(zhuǎn)角，因而增加了水面對(duì)接拼裝的施工難度。為此，施工人員先將過江管用浮箱在水面上分二段進(jìn)行對(duì)接，每段管長(zhǎng)約為300m，按照管溝的位置，用貝雷架系統(tǒng)（先用一條3m長(zhǎng)的角鋼將兩只規(guī)格尺寸相近或相同的船撐開固定，再將4塊貝雷架分別吊裝于兩船中央，然后再將一個(gè)貝雷架橫梁吊裝于這4塊支架上）將管道吊離水面，然后在90°轉(zhuǎn)角處設(shè)置一艘焊接船，用手動(dòng)葫蘆將兩段管道拉近對(duì)接。完成水面對(duì)接后立刻進(jìn)行焊接和接口的氮?dú)庠囼?yàn)，經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行焊縫防腐。完成過江管水面對(duì)接后撤走焊接船，打開進(jìn)水閥和排氣閥，通過總指揮統(tǒng)一發(fā)出指令將過江管逐步下放入水，利用灌水、排氣速度和吊船控制管道下沉深度，逐漸把整條過江管下沉到預(yù)定的位置，然后立即進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)收合格后立即拋石穩(wěn)管。3幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)大型過江管施工是一項(xiàng)非常復(fù)雜的施工過程，涉及到多種工種、專業(yè)和工藝的配合施工，因此必須實(shí)行項(xiàng)目管理，由具有豐富過江管施工經(jīng)驗(yàn)的各種專業(yè)技術(shù)人員（包括管道施工、航務(wù)工程、起重吊裝和水下作業(yè)人員）緊密配合，并編制詳細(xì)的施工組織計(jì)劃，這樣才能合理安排人力、材料和機(jī)械設(shè)備，確保工程質(zhì)量。過江管浮箱式水面對(duì)接方法是一種新型的施工方法。實(shí)踐證明，該方法操作簡(jiǎn)單、接口質(zhì)量和工作環(huán)境好、檢查方便，值得在工程中推廣應(yīng)用。過江管采用的半球型承插式鋼管，是根據(jù)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料自行研制的一種新型管材，其接駁焊縫為承插式內(nèi)外角焊，每道焊口均須