摘要：绞吸式挖泥船在港口、航道、江河施工时，排泥管线需跨越港区、航道、江河而影响往来船只通行，为确保生产、通航两不误，挖泥船需采用水下潜管施工。文章结合八卦洲项目疏浚施工潜管深度、堤防爬高高度大。在此水域超深水域长运距潜管的实践应用缺乏经验参考，如何高效、安全推进管线布设施工（关键工序）是整个工程顺利推进的关键。
关键词：潜管 深水 爬高 长运距 绞吸船
1、工程概况及实施背景
八卦洲左汊夹江水道疏浚工程是浦仪公路过江通道上坝桥梁行洪断面补偿项目，位于八卦洲左汊右岸部分，距上游长江大格约7KM左右。由于上坝段大桥建成后，桥墩在防洪设计水位下的阻水面积要占用部分长江行洪面积，在百年一遇水文条件下，将造成左汊进口分流比减少，为确保左汊河势的稳定，需要采取疏浚措施补偿行洪过水断面，使其对左汊进口分流比影响降至最低。
本工程河道疏浚土方疏浚开挖总量为442000m3，运距为3500~6000m，弃土区为A5、A6、A9排泥场，排泥场总容积为47万m3。按平均开挖厚度3m布置疏浚断面，根据规范并结合河段相应疏浚土质，疏浚区左侧设计边坡距离疏浚区左边线40m内为1：8，40m范围之外为1：17，疏浚底标高为-11m，疏浚区右边线位于深槽，考虑横向挖通至原有泥面。疏浚区上下游两侧纵向边坡取1：10。
拟采用绞吸式挖泥船不断流、不断航施工。按照本工程的特点和不断航要求，计划安排现有1艘1000m3/h绞吸式挖泥船施工。所选用挖泥船具有挖掘、输送、排出和处理泥浆等疏浚工序一次完成的优点。主要施工工艺为：施工布点→下放绞刀至水下泥面→挖泥施工→管线输送泥土→排泥场。
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图1 绞吸船平面布置图
2、潜管施工技术的应用
为保证施工期不断流、不断航，排泥管线的设计与施工至关重要，根据总体施工方案安排，本工程在疏浚区至弃土区的适当位置布设排泥主管线。完整的排泥管线由挖泥船水上浮管、水下潜管、陆地岸管组成。潜管施工技术作为疏浚吹填的重要环节之一，其质量好坏关系疏浚吹填质量的高低。
3、潜管施工方法探索
（1）、潜管的准备工作
1）依据2017年11月10日施工区域水下地形测量图，河床走势分析，潜管敷设路线选在疏浚区中间开始，确定管线走向控制点A1点和D1点（A1点为浮管和潜管交接点，D1点为潜管和岸管的交接点）；
2）水下管线采用橡胶软管柔性连接。一根钢管（12m）加一根橡胶软管（1.8m）的组合，经过计算浮管与潜管连接点（A1点）到潜管与岸管连接点（D1点）为251m，计划用20组，长度为276m[（12m+1.8m）×20=276m]的潜管，完全满足通航最低宽度200m的要求。
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图2 水下潜管布置图
3）潜管、浮体、工程船在疏浚浅水区顺流一条线接好，做潜管压力试验，各处均达到无漏气、漏水要求时，将管线一头接在工程船上，到达A1点待命，另一头用盲板封好，吊在锚艇鑫岳华016#上。与海事部门联系协商好沉管实施的具体时间。
（2）、潜管沉放方法
1）潜管下沉选择在风浪、水流较小平潮时进行。
2）征得海事部门同意后，锚艇鑫岳华016#（360马力）顶推潜管头部到D1点，拖轮鲁济宁拖1182#（250马力）和拖轮扬州188#（180马力）顶推潜管中部，到达潜管下沉区域；与此同时，潜管顶至D1点，拆除潜管盲板，与岸上地锚连接固定好后，通知工程船开机注水沉管，注水下沉时间需要约20分钟。计划拖带固定用时70分钟，整个沉管施工过程需要用时约90分钟。
3）潜管与浮体连接部抛锚固定，在连接处上、下游各抛下一个4吨的锚固定潜管；潜管与岸管连接处用螺栓和岸管紧固连接，同时由钢缆与预先测定并埋设的两个不同角度的地垄固定，保证管线不漂入航道影响通航和潜管沉入江底时强力拉移岸管线，并且在浮体与潜管连接部位（约12m处）加装两个放气阀，用于排出管道中的空气。
3）潜管与浮体连接部抛锚固定，在连接处上、下游各抛下一个4吨的锚固定潜管；潜管与岸管连接处用螺栓和岸管紧固连接，同时由钢缆与预先测定并埋设的两个不同角度的地垄固定，保证管线不漂入航道影响通航和潜管沉入江底时强力拉移岸管线，并且在浮体与潜管连接部位（约12m处）加装两个放气阀，用于排出管道中的空气。
4）潜管铺设完成后在疏浚区开口线、开挖起迄点、设立包括标杆、浮标等清晰的标志，每隔50～100m设一组横向标志。
5）同时水下抛锚区设置浮标、灯标、岸标等标志，指示抛锚范围和抛锚顺序；
6）施工结束后，报告相关部门确定起管时间，同意后做好起管准备工作。
7）潜管起浮采用充气排水发，将潜管充气浮出水面，具体施工步骤如下：
①先将岸管、浮管与潜管分解，一头用盲板封闭，另一头连接气泵，以减少充气排水时间，此阶段对通航没有影响。
②用排气量为2m3/分钟的150马力大型气泵给潜管充气排水，让潜管上浮，预计耗时60分钟（0.375m×0.375m×3.14×276m÷2m3=60分钟）。
③潜管上浮后用1艘拖轮（鲁济宁1182#，250马力）与锚艇（鑫岳华016#，360马力）配合将潜管拖至航道外，预计耗时30分钟。
4、潜管稳定计算
1）潜管采用符合国家标准全新钢管，设计承载压为6Mpa，橡胶软管承载压为2Mpa，吹填时管道内的工作压力为0.45Mpa。杜绝了承压爆管的风险。
2）潜管重量计算：
①基本数据：潜管总长度276m，其中钢管240m，橡胶软管36m，总计20组，d内=0.75m，壁厚12mm，法兰连接。
②各部分重量：钢管54.12T，橡胶软管8.0T，法兰5.0T，总重量67.12T。
潜管内水重量0.375m×0.375m×3.14×276m×1T/m3=121.87T，整条管线重量67.12+121.87=188.99T。浮力：
a）空管总浮力121.9T。
b）钢管、软管及法兰体总浮力7.91T。
③浮沉度计算：
a）浮运状况，闭门空管121.9-67.12=54.78T，可浮运，外侧浸水约0.41m。
b）停工清水满管状况188.99-7.91=181.08T，下沉，不浮。
c）施工砂水满管状况192.65-7.91=184.74T，下沉，不浮。
况且潜管在注水沉到江底后，整条潜管加水的重量为188.99T＞浮力7.91T，达到23.9倍之多，即使在停工状态下管内始终处于满水状态，潜管在水底是相当平稳的，不会受水流与浮力的影响而上升，避免了潜管在水下起伏的可能。另外在潜管中部不影响通航的前提下上、下游各放一只2T重沉底锚，对防止潜管起浮更加有保障。
3 ）根据规范要求，绞吸式挖泥船在开机前先打开排气阀放气，开机时低速吹清水，确认正常再加速挖泥，以此保证潜管不会起浮。
5、潜管工艺技术验证
2017年11月11日疏浚开始施工，2018年1月31日吹填完成，用时82天，共完成水下疏浚量46.3万m3，提前30天完成八卦洲左汊夹江水道疏浚工程任务，也证明了本次潜管的设计与应用是成功且合理的。
6、结束语
依托八卦洲左汊夹江水道疏浚工程施工项目研究、实践了一整深水域潜管施工的创新工艺及工法，这些施工关键技术在工程中的成功研究应用，有效满足工程建设中安全、质量、效率的要求，为工程整体的顺利推进奠定了坚实基础，产生了相当的经济效益和社会效益，推广应用前景广阔。
论文作者:相昌伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：管线论文; 挖泥船论文; 工程论文; 水下论文; 夹江论文; 浮力论文; 软管论文; 《基层建设》2018年第29期论文;