广西百色右江水务股份有限公司 广西百色市 533000
摘要：主要介绍百色市迎龙片区给水管网工程中拉域大桥过江管、东合大桥过江管、竹州大桥管道施工过程中的管道制作、防腐，沟槽开挖和管道沉管、回填的施工方法和技术要点，为再次施工积累宝贵经验。
关键词：水下管道，沟槽开挖、沉管
一、工程概况及施工工艺
1.1工程概况
随着百色市龙景片区的飞速发展，龙景片区供水需求量急剧增加，龙景片区仅有两根过江输水管从旧城区向该片区供水，分别为百林大桥上游约400m处的DN400管和那毕大桥附近的DN800管，供水已出现瓶颈现象。因百色市三座水厂分别座落在百色市三个不同的方向，三座水厂向城区供水，为了充分调度三座水厂的供水能力，保证百色市的供水安全，本项目拟在拉域大桥下游210m处增设一条DN800过江管，在东合大桥上游250m处增设DN800过江管，在竹洲大桥上游250m处增设DN800过江管。使旧城区、迎龙片区供水管网与龙景片区供水管网通过上述三条过江管连接，保障百色市主城区及龙景片区、迎龙片区的供水系统更加安全可靠。
1.2施工工艺
由于水下管道施工条件的特殊性，管道采用整管吊装充水翻转下沉就位的施工工艺。施工流程为：
图1过江管道施工工艺流程图
2、给水过江管道预制场地的选择、管道预制焊接、管道防腐、整管水上焊接拼装
2.1管道预制场地的选择
为满足管道运行期间承受的各种应力及沉管时吊船的拉力，迎龙片区给水工程水下管道材料采用D820*12螺旋焊接钢管，管道在岸边分3段进行拼装焊接后再浮运至沉管位置进行水上最终连接，预制的场地根据管道所在的地势和地形情况，选择在左岸较为平坦的旧航运货场平台，并设置专用平台，以便钢管在平整、稳固地平台上拼装、焊接。预制场地要搭设临时工作棚，以确保施工时管道焊接、除锈和防腐的质量。
2.2管道的拼装焊接
钢管拼装时，应注意对端头无坡口的钢管按照技术规范要求进行坡口加工，坡口型式为“V”型。焊接前，应将焊接端的坡面及外管壁200mm范围内的锈蚀和污垢清除干净；焊缝的焊接应分多层进行，第一层焊缝的根部必须均匀焊透，但不得烧穿，且留有内凹表面；在焊下一层前，必须先清除上一层的焊渣和金属飞溅物，以保证焊缝呈整齐的直鱼鳞状，且无裂纹、气孔和夹渣等现象。管道接口的焊接，应考虑焊接的操作顺序和方法，防止因受热过于集中而使钢管产生内应力。管道接口焊接好后，应对接头焊缝进行100%的超声波探伤检查，经检查合格后在钢管对接焊接处采用加强钢包箍焊接附于钢管外壁，以增强管道接口处的强度。
2.3加强钢包箍
在管道牵引下水沉管铺设时，为避免钢管焊缝应力集中而遭受破坏，应在管道接口处加焊加强钢包箍，以增强管道接口处的刚度。加强钢包箍选用原管材割制，包箍长0.4米，焊接包箍前，应对环向焊缝进行探伤。探伤合格后，加强包箍所覆盖的焊缝处必须铲平，要求焊缝表面与钢管表面齐平，然后才焊接加强钢包箍。
2.4管道防腐
由于钢管埋深于河床以下，将会不同程度地受到水和各种含有化学成份的物质的腐蚀影响。为了保证供水钢管的使用年限要求，水下钢管的防腐应采用防腐性能高、粘附能力强的涂料进行防腐。经调查、分析和比较，本工程中供水钢管采用特加强级防腐，防腐涂料选用GZ-2新型高分子防腐涂料，涂装结构外壁为“三布五油”，干膜厚度≥400μm，内壁为“四油”，干膜厚度≥80μm，涂料的涂装施工采用手工涂装的施工工艺。施涂施工之前，涂料的配比一定要严格按产品的使用要求进行称量，使涂料的粘度达到最佳。
2.4钢管管道的整管焊接拼装
水下管道段部分由于受施工场地的制约和拖管下水浮运就位的影响，施工中必须在岸边的制作平台上把过江管道分两至三段拼装焊接，并在两端焊上钢制封板（δ=15mm），按技术规范要求进行空气压力试验。经试验检查合格后，再通过下水滑道用拖轮将拼装焊接好的管道分段牵引下水。将管道分段浮运就位于管轴线上后，由于此时管道的两端均泡于水中，不能进行焊接拼装作业，必须制作一个水上焊接拼装平台把对接部分的管端与水隔离，再拆除封板并按要求将管道焊接拼装成整管。在浮运和沉管过程中，钢管外壁防腐层应有较好的防损措施进行保护，当外防腐层局部受损坏时应及时修补。
3、沟槽开挖、沟槽整平
3.1水下地质情况和沟槽要求
经现场勘察和地勘资料分析，拉域大桥下游、东合大桥上游和竹洲大桥上游管址处无深大断裂构造通过，两岸地形起伏较大，岸坡较稳定。无不良工程地质现象，场地和地基稳定。可以敷设给水管道。
根据拉域大桥过江管管址场地地质资料，场地地基岩土层由冲填土①、耕土①-1，冲击形成的粉质粘土②、圆砾③、漂石④和下伏基岩第三系泥岩⑤组成，结合分析拟建过江管底面标高特点，拟建过江管可以粉质粘土②层、圆砾③层、漂石④层或中风化泥岩⑤层作为基础持力层。
根据东合大桥过江管管址场地地质资料，场地土层为：第四系人工堆积层杂填土①-1层，第四系全新统湖积层淤泥①-2层，第四系全新统冲积层粉质粘土②层、细砂③层、圆砾④层，第三系全风化泥岩⑤-1层和强风化泥岩⑤-2层。给水管基持力土层主要为圆砾④层，均匀性较好，可直接作为天然地基，地基承载力特征值为280kPa，局部为粉质粘土②层，可直接作为天然地基，地基承载力特征值为160kPa。局部为细砂③层，可直接作为天然地基，地基承载力标特征值150kPa。局部填土，成份比较复杂，承载力较低，均匀性较差，不适宜直接作为天然地基。
根据竹洲大桥过江管管址场地地质资料，场地土层为：第四系人工堆积层素填土①-1层，第四系湖积层淤泥①-2层，第四系全新统冲积层粉质粘土②层、圆砾③层，第三系中风化泥岩④层。给水管基持力土层主要为圆砾③层，均匀性较好，可直接作为天然地基，地基承载力特征值为280kPa，局部为粉质粘土②层，可直接作为天然地基，地基承载力特征值为190kPa。
考虑地基承载力和船舶抛锚对管道安全影响的要求，河床段设计管顶覆土深度要求不小于2米（见管道设计断面图），要求恢复原河床地形。
水下管槽除按《疏浚工程质量检验评定标准》（JTJ324-96）有关规定开挖，并将弃方运往航管部门指定的深水河段抛卸，严禁随意抛卸，以免恶化河势而造成河道堵塞影响行洪。根据《疏浚工程土石方计量标准》（JTJ/T321-96）的规定，水下土方开挖边坡取1：4，岸上管槽土方开挖边坡取1：0.75。水下管槽开挖允许偏差详见下表所示：
3.2沟槽开挖施工
沉管施工河床开挖有预开槽法和后开槽法，不同方法的基础处理、施工方式、开挖坡度不同，主要取决于水底土质、水系宽度和深度因素。
预开槽法，该方法先进行水下开挖沟槽并整平或基础施工完成、经验收合格后及时下管，下管完毕，立即将管底两侧有孔洞的部分用砂石材料及时回填，并应保证一定的密实度。具有施工设备简单的优点；缺点是管线定位不易准确，槽底平整度差，沟槽准直度低，容易于回淤。
后开槽法，先将管道全部敷设于河床上，然后采用所举法或液化法开挖沟槽将管道埋入河底下，管段应有足够的配重，使其密度大于液化砂浆的密度。具有工期短、投资省、不怕回淤的优点，但不宜用于黏土和较硬的河床。
本工程根据过江管地质勘察报告，场地地基岩土层由冲填土、耕土-1，冲击形成的粉质粘土、圆砾、漂石和中风化泥岩组成。开挖层为较硬的圆砾和泥岩层，不适宜采用后开槽法。预开槽法施工经验成熟，南宁有成功案例，因此推荐采用预开槽法。
水下风化泥岩的开挖一般采用分层爆破后用长臂钩机清理，但该工程施工中由于三条过江管的管线位置都比较靠近居民区，周边房屋老旧，采用爆破法对泥岩岩进行开挖，会影响周边建筑物安全，故由原方案的分层爆破改为用重锤破碎，该法施工速度虽较慢，但影响范围小，有利于保护周边构筑物。
3.3管道整平
管槽开挖完成后须对管槽进行整平，保证管道下沉就位后整条管道的受力均匀。整平时，先采用大粒径砾石进行粗平（对于管槽局部超挖较大的位置可先抛片石），最后采用2～4cm级配的砂砾石进行管槽整平，根据有关规范规定，水下管槽底部高程整平后允许偏差值为±100mm。水下管槽整平完后，必须经过有关部门验槽合格签认后方能进行沉管作业。
4、管道浮运就位、充水下沉、沟槽回填
由于三条过江管道沉管方法大致相同，因此本文以竹州大桥过江管为例介绍管道沉管工艺
4.1设备器材的准备
主浮吊船8艘，备用浮吊船2艘；交通船：机艇2艘；充水潜泵、潜水设备、通讯设备、测量器材等
4.2管道浮运就位
将制作好的整条管道浮在管沟下游，于河道平行并靠南岸放置，管道南端指向下游北端指向上游。浮运时用机动船拖拉管道的北端往上游，当管段约三分之二的长度已拖到管沟轴线上游时，用机动船顶推南端插入南岸管沟，北端则顺水下摆，插入北岸管沟，然后，各浮吊船按附图2的布置进入指定位置，抛锚定位，系绑好吊缆。
4.3充水下沉
当沉管的各项准备工作就绪后，即打开管道两端的排气阀，1、8浮吊船将管道两端吊离水面，放松其余浮吊船的吊缆，然后，启动潜水泵从北岸进水口向管道内充水。加载的4、5两船之间的管段首先下沉，当此处管段下沉至水深约0．30 m（管顶水深，以下同）时，随着管内进水量的不断增加，各船处的管道按下列顺序缓慢地下沉：45段→34段、56段→23段、67段→12段、78段。在管道下沉的过程中，各船在放松吊缆的同时，均向管沟轴线作适当的水平移动，整个沉管过程历时5个小时
4.4管道回填
管道试验合格后应及时回填管槽，首先抛投砂砾石将管道拐弯处固定。水下管槽采用砂卵石回填，要求管顶覆盖厚度不小于2米，岸上管槽管顶标高以下部分采用砂卵石回填，管顶以上部分采用原土回填。
5、结语
迎龙片区给水管网中的过江管道是百色市有史以来，第一次实施长距离、大管径、水下多工作同时施工的沉管施工，期间也遇到许多以往没遇到过的困难，如距离居民区近、沉管施工吊点设计、管道下沉控制等，我们在实际施工中都一一克服，希望能对今后的沉管施工提供一些经验，本文有不足之处，请各位专家指正。
参考文献：
周建 城市给水过江管道设计与施工案例分析
彭雄华 蒙贵红 浅谈给水过江管道工程施工
论文作者:甘露
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：管道论文; 过江论文; 水下论文; 百色市论文; 泥岩论文; 开槽论文; 大桥论文; 《基层建设》2018年第16期论文;