宁波市镇海雄镇建设投资有限公司 315200
摘要：本文笔者结合梅山污水送出干管工程实例分别从水下基槽的开挖及基础处理、管道沉放、预制混凝土压块水下安装和水下抛填施工等方面对其海上水下作业的技术要点进行分析，可供同类工程参考！
关键词：污水送出干管；海上作业；水下基槽开挖；沉管
一、工程概况
本工程为梅山污水送出干管工程Ⅱ标，主要为陆上顶管及梅山港湾海底管道。污水压力流至距春晓污水处理厂进水井约18m处的消力井，经消力井消能后转成重力流，最终流入春晓污水处理厂进水井。其中过梅山港湾段采用两根Dn600钢骨架聚乙烯塑料复合管；其余段压力管采用一根D920×14管道。消力井后的重力流管采用DN1200PE缠绕B型结构壁管，环刚度≥12.5N/m2。本工程主体基本为海上施工作业，海上作业受自然环境影响大，施工的专业性强，施工前编制切实可行的施工方案，是工程顺利实施的关键。本工程海上作业包括水下基槽的开挖和基础处理，管道沉放安装，预制混凝土压块水下安装，水下抛填碎石、砂、膜袋混凝土等环节，涉及到水下土建和水下安装两个方面的内容，以下我们针对各个施工环节，详细阐述海上水下施工的关键技术。
二、水下基槽开挖施工方法
水下基槽开挖采用分层法开挖，上层采用环保型吸泥工艺，减少对沉积物的扰动，减少施工引起局部海域悬浮物场变化对海域生态环境、底栖动物造成影响。下层采用船舶抓斗式开挖。
1、管道基槽开挖前，在海事和海洋等相关部门办理水上水下作业施工许可证以及海洋倾废许可证等相关手续，在指定的位置进行临时倾倒。
2、在开挖过程中除去回填需求，产生的多余弃土要抛至国家海洋局指定的抛泥区抛泥。
3、临时抛泥区域应设立明显的标志，尽量把挖泥产生的影响控制在施工范围之内，减少政策处理范围。
4、导标布设：在基槽开挖轴线和边线上设置导标，并在导标顶部设置红色的指示灯，便于夜间施工，同时采用全站仪及GPS校核轴线位置。
5、管道基槽开挖：基槽开挖分段进行，根据施工布署，分为2段，挖泥施工由一艘抓斗挖泥船结合两艘两栖挖泥船一起施工。以抓斗挖泥船为基槽开挖主要施工船舶，两栖挖泥船为近岸段开挖及临时围堰修筑等施工。
图1
三、管道沉放
1施工作业流程
本工程管道敷设采用沉管法进行。沉管分段进行，即一段基槽开挖完成，一段管段制作完成后，进行该管段的沉放工作.故根据该工艺，将海底沉管分成2段，第一段管道沉下后，将待熔端漂浮于水面，以备与下段管道的水上熔接。第二段管道与首段管道在水面熔接完成后，进行沉管，至此整条管道全部敷设完成。
每段管道的沉放均选在低平潮施工。
沉放设备：采用30T浮吊船固定管线位置，控制管段形态。
其他事项：
管段沉放期间，应提前做好近段时间的潮汐水流和天气情况信息收集。管道沿线浮运、沉放期间严格警戒制度，非施工人员严格控制出入，协同好同基槽开挖船舶的互不干扰工作。
沉管作业：
前一段管道下沉端设置进水阀门，另一段（对接段）设置排气阀。沉放控制采用两艘30t起重船控制管道的两端，中间以定位桩控制钢管段的轴线。
2沉管作业海上施工平面布置图
四、水下安装砼压块
1砼压块的预制
将预制好的砼块，每隔5米一个，压于管道上部。砼块在预制场地进行现场预制，待达到标准强度后运载至合适的码头进行装载，再由船运至施工场地进行压载。
2砼压块水下安装
砼压块沉放拟用30T浮吊，水下两组潜水员配合安装。首先浮吊靠全站仪就位于安装位置，垂下主吊。砼压块运输船缓慢靠上，浮吊吊起一块砼压块。砼压块重量约2.5T左右，30T浮吊完全能够满足起重要求。吊起砼压块后，进行下沉前的水面精确定位。待沉箱完全稳定在设计平面位置上方时，缓慢放下主钓。在这个过程中，仪器跟踪测量砼压块的位置，若有偏差，应及时停止，重复定位过程。砼压块下至水下，由潜水员辅助砼压块入位。后备人员马上进行GPS引导测量，据测量结果，由潜水员配合浮吊进行调节。重复这一过程，直至砼压块精确入位。砼压块精确入位后，必须马上进行水下稳固工作，由潜水员在砼压块四周抛填粗砂。在砼压块沉放前，必须整平槽底。
3回填
（1）管侧回填砂
管道沉放完毕，位置准确无误，并完成其它工作后，向管内侧回填粗砂，粗砂由方驳拖运、人工抛填，潜水员水下平整，使用测深水砣或测深仪检测是否达到目的要求标高。
（2）回填土
在回填砂完毕后，利用泥驳回填土，回填质量达设计要求。
（3）膜袋混凝土护底
施工前，应根据设计图纸、现场地形和施工区段、异形段模袋加工尺寸图，委托厂家加工模袋混凝土。相连两块模袋混凝土接缝处，应设土工织物滤层。膜袋铺设前土坡坡面应按设计要求进行修坡或挖泥，坡面应平顺、无明显凹凸，无杂物。
五、水下抛填基槽碎石和砂
1基槽底抛填碎石和砂
基槽开挖结束，要按设计图纸对槽底进行抛填碎石和砂的处理，。抛填前必须检查基槽内有无淤泥和坍坡，如有必须清理干净。
1.1抛石方案：要根据施工要求和水流条件等实际情况制定有针对性的抛石方案。根据现场的实际情况，我方决定采用驳船定位，网袋抛石的方案。
抛石采用回旋吊网兜定向抛石船。该船可以自装自抛，机动性好，回旋吊网兜抛石保证了抛填准确性。
抛石船靠八字锚驳船定位，定位时应考虑到潮水流速、水深。驳船定位采用GPS定位系统，准确定出各抛石点位置。驳船靠八字锚来回移动，均匀抛石。
碎石抛填到一定数量后，由潜水员水下整理，并测量标高。达到要求后停止抛填。抛填时遵守宁低勿高的原则，如发现高低点，立即进行处理。
抛石应选择水流速小于1.0m/S的平潮时间。
1.2抛砂方案：由工程船结合喂砂斗进行水下抛填。
根据设计垫层数量，通过计算抛填量，利用工程船舶和喂砂斗相结合进行抛填，在陆上全站仪指引下沿基槽前移抛填砂垫层。然后用平整耙整平，潜水员水下跟踪检查。
根据基槽底宽，陆上架设边线标，工作船根据边线标调整船位。陆上设置水尺和全站仪，由专人记录并与工作船联系，工作船根据水尺记录和全站仪数据调整平整耙吊缆长度，保证平整耙保持在要求的砂垫层标高。平整耙随同工作船缓慢向前移动平整，同时潜水员在水下进行检查找平，并根据水下情况指挥工作船前进速度。平整后使砂垫层宽度、平整度、垫层顶面高程等符合设计要求，防止砂垫层高低不平影响管道安装质量。
2沉管完成后基槽抛填砂、膜袋混凝土及原土回填
按设计图纸，沉管完成后要进行粗砂回填原土回填。
粗砂回填前，在管两端设置好回填区标志。回填前要根据拟抛填区沟槽断面计算抛填的砂量。回填用砂运至抛填现场，根据抛填区标志，用喂砂斗将砂抛入沟槽。抛填船沿着基槽轴线将足量的回填砂抛入基槽。抛填时根据抛填量边抛边调整船位。抛填完一段后移船再抛填另一段，直至完成抛填区标志内的整段基槽。
抛填完成后，潜水工作船在抛填区就位，潜水员下水进行抛填检查，测量抛填层标高，并整理边坡。若有漏抛，厚度不足等现象则进行补填。
膜袋混凝土及原土回填在管道通过砂层隐蔽工程验收合格后进行，底层回填时不得回填淤泥腐植土及有机物质。不得含有大粒径块石，防止损坏管道的防腐。
总结
综上所述，海上水下施工比水上施工难度大，存在很多风险，而且完工后管道隐蔽水下维修不方便，要求严格控制施工质量，一次成功。经过检验，本工程的水下施工完全达到了设计要求，取得了较好的效益。这次施工的成功为以后管道施工提供了宝贵的施工经验。
论文作者:毛云波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/16
标签：水下论文; 管道论文; 作业论文; 潜水员论文; 浮吊论文; 工程论文; 海上论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;