淺談過(guò)河沉管施工技術(shù)

1、淺談過(guò)河沉管施工技術(shù) 記平望DN900沉管過(guò)京杭大運(yùn)河給水管道工程吳江華衍水務(wù)有限公司 張哲緒論：現(xiàn)今，隨著社會(huì)環(huán)境、景觀、環(huán)保等設(shè)計(jì)要求的提高，過(guò)河沉管這個(gè)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(dú)特優(yōu)勢(shì)。在其過(guò)程中，吊裝和沉管兩個(gè)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(guò)京杭大運(yùn)河給水管道工程中，管道（外徑為920mm）、長(zhǎng)度（總長(zhǎng)度約257米）、重量（最重約為699.04噸），其長(zhǎng)度和重量對(duì)施工技術(shù)要求比較高，項(xiàng)目中的吊裝與沉管尤其困難、復(fù)雜，經(jīng)過(guò)精心組織設(shè)計(jì)，克服了許多技術(shù)難題，為今

2、后施工積累了一定經(jīng)驗(yàn)。作為此工程的甲方代表，我參與了整個(gè)工程的項(xiàng)目管理，下面談?wù)勎以谶@個(gè)項(xiàng)目中對(duì)于吊裝和沉管的一些心得體會(huì)。關(guān)鍵詞：吊裝、沉管、平望大運(yùn)河、給水管道過(guò)河沉管，顧名思義，就是通過(guò)特殊工藝及工具使管道沉放至水下指定位置的一個(gè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，其重點(diǎn)在于吊鋼管離開(kāi)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(yùn)河吳江段318國(guó)道平望運(yùn)河大橋南側(cè)約250米處，是因蘇南運(yùn)河改造拓寬，原有的過(guò)河供水管道不能滿足運(yùn)河的通航寬度要求，根據(jù)目前的運(yùn)河規(guī)劃設(shè)計(jì)寬度，在原位重新鋪設(shè)1根DN900過(guò)河供水倒虹管（沉管）。沉管分為兩段施工，第一段（水下跨越運(yùn)河

3、段）總長(zhǎng)度為118.383M（實(shí)長(zhǎng)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(guò)內(nèi)河魚(yú)塘段）總長(zhǎng)度為71.5M（實(shí)長(zhǎng)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(duì)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(yùn)河上，要到海事部門(mén)去辦理水上水下作業(yè)施工許可手續(xù)，沉管前還要報(bào)省海事局申請(qǐng)全封閉斷航，沉管溝槽開(kāi)挖完成后槽內(nèi)回填0.5米厚的碎石墊層用來(lái)穩(wěn)管，沉管到位

4、后，先回填素土到管頂上0.5米后按設(shè)計(jì)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(yú)塘內(nèi)做第二段，考慮到魚(yú)塘里面的施工較簡(jiǎn)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(chǎng)實(shí)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(jiàn)附圖）溝槽開(kāi)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(kāi)挖方式為大開(kāi)挖方式。如老管道處塌方較嚴(yán)重，影響老管道的安全需對(duì)老管道進(jìn)行保護(hù)。由于沉管施工和駁岸施工在同一時(shí)間，所以在溝槽開(kāi)挖時(shí)駁岸施工

5、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(kāi)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(duì)已方已建駁岸的保護(hù)工作。沉管溝槽開(kāi)挖時(shí)水上部分溝槽由水上挖泥船進(jìn)行施工，挖出的土方裝船運(yùn)至岸邊老駁岸處，由陸上挖機(jī)卸土在平望運(yùn)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(jī)直接進(jìn)行翻挖，土方堆放在管道東側(cè)的小河邊。沉管結(jié)束后進(jìn)行溝槽回填，余土運(yùn)走，恢復(fù)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(chǎng)準(zhǔn)備及測(cè)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(chǔ)（4） 挖掘機(jī)、水上挖泥船開(kāi)挖

6、沉管溝槽，澆砌管道支墩（5） 人機(jī)配合鋪設(shè)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(fù)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(cè)量放線 用全站儀從基準(zhǔn)樁引測(cè)出過(guò)河管道的起止樁，并做好護(hù)樁。開(kāi)挖前放出溝槽開(kāi)挖放線，并在兩岸用花桿做標(biāo)記，以便開(kāi)挖船上的操作人員隨時(shí)確定開(kāi)挖范圍及方向。開(kāi)挖過(guò)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(cè)出距水面的距離，再用水準(zhǔn)儀測(cè)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(jī)械無(wú)法在水中施工，故施工單位計(jì)劃先在需要破碎駁岸的地方進(jìn)行圍堰，然后將圍堰內(nèi)的水抽出，再用破碎

7、挖機(jī)把駁岸逐層進(jìn)行破碎，然后用挖機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖，直到挖到溝槽設(shè)計(jì)的高程。按設(shè)計(jì)要求，沉管的兩頭需要澆筑混凝土支墩，在開(kāi)挖溝槽之前需要完成此項(xiàng)工作，支墩的尺寸及形狀標(biāo)準(zhǔn)將嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求。支墩的位置及高程要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的尺寸進(jìn)行放線。得到監(jiān)理及業(yè)主的認(rèn)可后方可進(jìn)行澆筑。2.4溝槽開(kāi)挖 （1）申報(bào)施工航行通告，告知廣大船民該航道段實(shí)施施工。計(jì)劃于2010年12月5日開(kāi)始施工，12月5日12月25日采取現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)交通安全通航施工。 （2）在距離施工點(diǎn)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(mén)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)水上交通秩序，引導(dǎo)

8、船舶從施工船的單側(cè)通行，以保證船運(yùn)及施工的安全。 （4）在通告發(fā)布日期始，海事部門(mén)管理到位后，開(kāi)始施工。 （5）禁止雨霧天氣，能見(jiàn)度低的惡劣天氣施工及夜間施工。無(wú)海事維護(hù)航行安全時(shí)杜絕冒險(xiǎn)施工。 （6）施工時(shí)應(yīng)派專人進(jìn)行了望指揮。2.4.1施工工藝和溝槽開(kāi)挖（1）施工工藝流程：測(cè)量立標(biāo)設(shè)置錨墜浮鼓挖泥船定位挖泥船挖泥泥駁運(yùn)泥檢查驗(yàn)收溝槽。（2）溝槽開(kāi)挖：1）陸地基槽開(kāi)挖：根據(jù)測(cè)量放樣的支墩點(diǎn)位和基槽的軸線位置，進(jìn)行陸地土方開(kāi)挖，開(kāi)挖土方應(yīng)就近存放，以備后用。2）航道基槽開(kāi)挖：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和以往施工經(jīng)驗(yàn)，施工單位擬采用1M3液壓加長(zhǎng)式抓斗挖泥船開(kāi)挖，挖出的土方裝泥駁運(yùn)走上岸處理，卸土地點(diǎn)在施工區(qū)

9、東側(cè)的老駁岸邊。航道基槽施工采取先兩邊，后中間的開(kāi)挖方式；開(kāi)挖時(shí)先挖航道西岸岸邊，運(yùn)泥船?？吭谕鈾n，來(lái)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(shí)，運(yùn)泥船停在挖泥船的內(nèi)檔（岸邊側(cè)）以增加通航水域?qū)挾?。航道西?cè)的1/3水下溝槽挖好后，挖泥船調(diào)到航道東側(cè)進(jìn)行開(kāi)挖，方法和西側(cè)開(kāi)挖方式相同，來(lái)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(lái)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(biāo)志設(shè)置工作，包括挖泥基槽的縱向標(biāo)及斷面標(biāo)。立標(biāo)時(shí)應(yīng)注意標(biāo)志位置的選取要合理并且方便施工。開(kāi)挖過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)斷面尺寸要求施工，勤對(duì)標(biāo)、勤測(cè)水深，特別是挖至最底層或

10、挖至邊線時(shí)，要精確控制開(kāi)挖范圍，將超寬、超深控制在最小值。本工程基槽密點(diǎn)檢測(cè)，杜絕基槽淺點(diǎn)出現(xiàn)。基本開(kāi)挖后及時(shí)進(jìn)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(kāi)底駁船直接裝船運(yùn)輸，?？康轿缓箝_(kāi)底拋填、潛水員水下整平的施工工藝，標(biāo)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(kāi)底駁船運(yùn)輸自航開(kāi)底駁船拋填碎石墊層、潛水員整平測(cè)量驗(yàn)收移船定位拋填下一施工段。拋填施工要點(diǎn)：碎石墊層拋填進(jìn)勤測(cè)水深、標(biāo)高，拋填后由潛水員檢查，檢查時(shí)采取半幅通航，半幅檢測(cè)的形式，海事部門(mén)協(xié)助配合，以防漏拋

11、或局部隆起。碎石墊層頂面應(yīng)進(jìn)行整平，碎石墊層頂面寬度不小于設(shè)計(jì)寬度，每側(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(duì)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(cè)基槽斷面尺寸有無(wú)變化，若有變化，應(yīng)進(jìn)行處理；派潛水員下水檢查回淤情況，回淤厚度大于100mm時(shí)及時(shí)補(bǔ)挖。導(dǎo)標(biāo)標(biāo)位要準(zhǔn)確，勤對(duì)標(biāo)，以確保碎石墊層平面的位置和尺寸。勤測(cè)水深，防止漏拋或高差過(guò)大，在接茬處，應(yīng)在臨近接茬23m的已拋部位開(kāi)始測(cè)水深，并采取先測(cè)水深、后拋石、再測(cè)水深的方法進(jìn)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)

12、生超高。采用標(biāo)的定位，超聲波深度檢測(cè)儀進(jìn)行基槽密點(diǎn)檢測(cè)，嚴(yán)格控制頂面標(biāo)高。嚴(yán)格控制填料指標(biāo)。2.6 管道焊接及壓力試驗(yàn)管道使用的鋼材為Q235鋼，提供鋼材的合格證及取樣試驗(yàn)分析報(bào)告。鋼管及鋼制件制作、安裝和拼接應(yīng)按GB50235-08標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。焊條采用422焊條，焊接制作完成后，請(qǐng)業(yè)主，監(jiān)理驗(yàn)收，并由相應(yīng)檢測(cè)資質(zhì)的檢測(cè)單位出具焊縫探傷報(bào)告，焊縫驗(yàn)收采用100%的超聲波檢測(cè)。完成后，由業(yè)主，質(zhì)監(jiān)，監(jiān)理會(huì)同施工單位對(duì)該管進(jìn)行泵水試驗(yàn)，管道泵壓的壓力為10kg/2。試壓合格后進(jìn)行內(nèi)外防腐，外防腐采用六油四布環(huán)氧煤瀝青，內(nèi)防腐采用IPN8710互穿網(wǎng)絡(luò)防腐涂料三道。防腐時(shí)應(yīng)注意，焊縫處的油污，灰渣，鐵

13、銹清除干凈，表面應(yīng)干燥，做到涂刷均勻，飽滿，無(wú)凝塊，起泡現(xiàn)象。管道焊接及壓力試驗(yàn)可以和溝槽開(kāi)挖工序同時(shí)進(jìn)行以節(jié)省施工時(shí)間。2.7 倒虹管下沉當(dāng)沉管制作、內(nèi)防腐處理結(jié)束，水壓試驗(yàn)合格交接并且河底溝槽開(kāi)挖完工檢測(cè)合格后，可進(jìn)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(jì)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(jìn)行吊裝，并申請(qǐng)海事部門(mén)全封閉斷航施工。斷航時(shí)間暫定為12月25日上午9時(shí)至中午12時(shí)30分。（1）現(xiàn)場(chǎng)制件好了的倒虹管順河擺放在岸邊，打撈船一字排開(kāi)，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

14、保證，必須分發(fā)對(duì)講機(jī)至各艘浮吊，分別編號(hào)1，2，3與浮吊編號(hào)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(duì)應(yīng)。在統(tǒng)一指揮下，待沉管離開(kāi)地面1M時(shí)，遠(yuǎn)端的打撈船開(kāi)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(jìn)器動(dòng)力拖運(yùn)至沉管現(xiàn)場(chǎng)并使沉管對(duì)正溝槽位置。沉管運(yùn)至下沉位置時(shí)，在下沉前應(yīng)做好下列準(zhǔn)備工作：）設(shè)置管道下沉定位標(biāo)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(shè)備布置及安裝完畢，試運(yùn)轉(zhuǎn)良好；）灌水設(shè)備及排氣閥門(mén)齊全完好；）潛水員裝備完畢，做好下水準(zhǔn)備。（）經(jīng)測(cè)量定位后，倒虹管開(kāi)始灌水下沉，管道一端進(jìn)水，另一端同進(jìn)

15、排氣；灌水時(shí)應(yīng)使管內(nèi)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(shí)不宜過(guò)快，應(yīng)設(shè)置計(jì)量水表控制注水，并防止管內(nèi)水流不均勻而產(chǎn)生集中于一端造成斜向下沉的事故。當(dāng)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(cè)量定位準(zhǔn)備，并在下沉中經(jīng)常校測(cè)量；2）管道充水時(shí)同時(shí)排氣；3）下沉速度不得過(guò)快；4）打撈船在吊裝時(shí)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(xiàng)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(cè)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(wú)損傷，管道位置、高程符合設(shè)計(jì)要求可進(jìn)行石料穩(wěn)管回填，我們采用機(jī)械和人工相結(jié)合方式，即用開(kāi)底船把土回填至規(guī)定標(biāo)高。再由鋼絲繩抓斗挖泥船回