佛山市佛利建设工程有限公司 528000
[摘 要] 本文主要介绍DN1200供水管道过河沉管施工技术的应用，DN1200供水管道在岸上焊接完毕，进行各项性能检测后，利用拖船将供水管道拖至河中间，再进行沉管施工，把管道沉到指定的位置上，并进行压水试验等各项检测，最后回填砂石压实供水管道，从而完成供水管道过河施工。
[关键词] 基槽开挖 管道拖运 横管 沉管 抛石回填压 水试验
一、工程概况
佛山市第二水源后续工程-丹灶加压泵站及配套管网建设项目之过南沙涌管道工程位于佛山市南海区丹灶镇南沙涌沙滘大桥下游126米处，起点为河道左岸南铁鼎围堤后（桩号约11+276处），终点为河道右岸为樵桑联围堤后（桩号约13+215处），铺设管道为DN1200联通管，管道总长为384.8米，其中沉管段178.2米，埋管段206.6米，沉管穿越南沙涌河，水管穿越河道处的航道设计最低通航水位为0.32米，埋设设计深度按有关文件规定执行。
二、沉管技术准备
1.资料准备
在开工前及时收集各种技术资料，包括工程地质资料、当地水文、水位和气象资料等前期技术资料工作。组织落实工作人员进行施工图熟悉和相关国家或行业验收规范的熟悉。施工设计图会审及技术交底工作和质量安全交底，使施工人员掌握操作工艺。编制并讨论施工方案及施工部署。
2.物资准备
材料构(配)件、制品、机具和设备是保证施工顺利进行的物资基础，这些物资的准备工作必须在开工之前完成，根据各种物资的需用量计划，分别落实货源，提前订货，安排运输和储备，使能满足连续施工的要求。施工沉管作业所需要大型设备，如起重船、176KW拖轮、110KW拖轮、59KW锚艇、潜水员工作船、交通船、海事警戒船等。
3.施工工艺
施工准备→施工放线→岸上钢管拼接→两岸轴线设置临时标杆→航道部门设置助航标志→警戒船进场→右边基槽粗开挖→移动助航标志→左边基槽开挖→左边基槽处理→移动助航标志→右边基槽清淤→右边基础处理→吊管下水→横管及沉管→管面标高验收→试压验收→回填压管→扫床验收→退场。
三、沉管施工
3.1 基槽开挖与基础处理
基槽开挖前应该办好海事和航道部门的施工许可，并通知他们开工时间，开工前必须抛设好助航标志，警戒船已经进场。右岸水边轴线已经打好拉森桩。
3.1.1基槽开挖
在基槽开挖前，为确保基槽轴线走向的准确性，根据设计图纸在岸上分别设立四组管轴线的导线标，同时，在开挖前由专业测量人员对河床顶面高程进行一次全面的测量，在两岸设立水尺以保证开挖深度的准确性。
每天开工前复核水尺有否变动，避免开挖误差。
（1）水深测量（原始地形复核）
土方开挖前，对施工区域进行全面的水深测量，特别是需开挖的水域。测量时每5m一个断面，在断面上每1-2m测一个水深值，并派专人记录水位变化值，测量完成后，绘制测量图。
（2）土方开挖
水下开挖采用3m³抓斗船1艘从岸边处向主航道开挖。弃土采用200m³泥驳外运。基槽开挖底宽设定3.2m，按照设计图纸要求，开槽边坡度暂按1：3。
工程处河宽约150m，基槽开挖分两段进行，先从右岸拉森钢板桩边开始往左挖，开挖水域迎水面宽约50m，垂直水流方向宽约70m，预留宽60m的水域进行通航。右半基槽的开挖是粗开挖，就是把管基础底部以上的部分挖去后，边坡相对稳定就挖左半基槽。提前通知航道部门移动助航标志，把原左边通航改为右边通航。挖泥船从新抛锚，移至左岸，开挖左边基槽，左边基槽的开挖一定要挖至基本稳定，开挖过程要不断的进行测量，控制开挖深度和底宽，掌握每天的回淤量，当基槽达到设计要求，且边坡基本稳定，每天的回淤量少于10cm，则基础处理。
当左边基槽开挖完成马上对左边基槽进行基础处理，左边基槽基础处理完成后，通知航道部门移助航标志，挖泥船回到右边基槽清淤，并做基础处理。
开挖过程必须留意来往船舶的动向，八字锚的抛设不得抛到通航区域。两岸边的开挖以及岸上基槽再利用挖机完成。基槽开挖期间需要安全警戒，在施工水域上、下游100m施工一侧航道边上设置2艘警戒船，并在相关施工水域设置临时助航标志，以防止过往船舶误入施工水域。余下基槽开挖同样可以预留宽约60m的水域进行通航。
（3）弃土的处理
开挖出的沙土运至有关部门指定地方堆放或弃之。
3.1.2 基础处理
3.1.2.1水下抛石
抛石之前预先算好各石点的距离以及标高，抛石过程岸上有测量人员监控距离，及水位。船上人员与潜水员配合控制石面标高。
为保证管道安装标高的精准，在水下基槽开挖完成后，每15米的位置抛石包，当石包面标高接近管底标高后，由潜水员对石包面进行整平。两石包之间再抛碎石，由潜水员协助。
3.1.2.2抛石
石点位置和高程经检验合格后，在石点之间回填碎石。垫层设置及抛石压管施工方案采用平板船运石，抓斗船放石，当石面接近设计标高后改用船上挖机抛，潜水员配合整平，石面标高不超过相邻两个石包的高度。
3.2 从岸上吊管下水
根据设计图纸对成型钢管的长度、弯度的要求，利用左岸二级平台作为制作场所，管道整体长度为约150m。
由于吊管下水时各吊船需要较大的跨度才能吊到钢管，计划使用3艘吊力大于70吨的吊船，每艘吊船平均受力为23吨，起吊用钢丝绳直径大于35mm，有大于6倍的安全系数。由于是双吊钩，吊点最大间距50米。
吊管下水前，必须确认管内水已经排清，各进出水口均已关闭，避免钢管下水后进水下沉。同时确认海事已经实施封航。
吊管前在管面上标明吊点号。封航以后各吊船根据自己的编号分别对准钢管的编号自行就位，并抛好后锚，在岸上系好前缆，以控制后退速度。
用于起吊的钢丝绳必须用麻袋包好，避免吊管时钢丝绳与管外壁直接接触，损坏钢管外防腐。
当各吊船就位完毕，各自挂钢丝绳并对起重滑轮预紧，总指挥对各吊船进行检查，无误后指挥各船一齐同步起吊，此时注意钢管是否平行，当全管离地，即停止起吊。所有吊船一齐松前缆，收后锚缆，各船同步后退，直至钢管全部处于水面，吊船停止后退，并在统一指挥下降钢管放于水面上，各吊船解钩，钢管交由拖轮拖离。
各吊船解钩后起锚离开现场在管的两端锚泊，起保护和锚定钢管的作用，注意抛锚不要碍航，晚上配警示灯光。
3.3 横管及沉管
根据施工计划，沉管时采用3艘吊力大于100t的吊船，按管长等距离布置3艘吊船，横管及沉管时需要封航，封航期间由海事部门在适合锚泊和掉头的河面设置封航点，或引导船舶绕道或锚泊。
3.3.1 横管
（1）横管时大部份吊船应已布锚并在各自的位置就位。在潮水较平缓并开始转流前l小时开始横管。用吊船将右边管端固定，使管端与堤岸保持一定的距离，避免管端的管件在横管时碰坏。
（2）横管时使用一艘176kw拖轮和2艘锚艇，将钢管右端从右岸向左岸拖出。当钢管拖至河面2/3时，应减慢拖管的速度，利用尚有的惯性慢慢将管横至左岸，此时的拖轮应控制钢管横管的速度。
（3）由于钢管的水平长度大于两岸的距离，自然横管是不能够使钢管横于基槽上的。当两管端将与两岸接触时，停止横管，各吊船趋前至钢管边，并在各自的吊点上执络，完成执络后待命。两岸工作人员打开两管端排气孔，并安装灌水设备。
（4）当全部吊船完成执络可在统一指挥下预受力。总指挥根据各吊船所处的位置，指挥各吊船的起吊，此时中间直管段的吊船要保持预受力。当两管端管底吊起至两岸高度时，可继续横管，直至钢管两端处于管中基槽内。
（5）当钢管横管完毕，开始灌水，打开排气口，此时需留意各吊船受力，当水平段沉下水后，在统一指挥下，将钢管翻身成形。
3.3.2 沉管
（1）进水
当横管、翻身完成后，继续灌水。整个灌水过程都是采用强制灌水。
（2）下沉
总指挥根据各吊船受力情况分多次指挥各吊船放松钢丝绳，使钢管逐渐下沉，每次下沉约0.2~0.3m。随着水不断灌入，管道逐渐下沉。
当管底距基槽有0.3m时停止下沉，利用两岸的测量人员将钢管轴线重新调整，直至准确无误后，在统一指挥下将钢管沉至管基础上，各吊船将吊索放松至预紧状态，留在原位置待命。
河道两岸设置管道中线控制桩及临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。过河管下沉时测量定位准确，并在下沉中经常校测。
（3）管面标高验收及试压验收
钢管沉放到位后，检查两管端轴线及标高，同时由航道部门进行管面与轴线验收，无误后可进行试压验收,试验压力为1.2MPa，无压力降则试压合格。
（4）定位
试压后各吊船解络，留在原位。
水管位置经确认后，留两端吊船保持管端位置后，其余吊船解络撤离现场，利用石船对过河管几个节点抛石以稳定过河管，当确认过河管稳定后，所以吊船撤离现场，航道解封。
3. 4 管槽回填压管
当过河管管面标高验收及试压验收完成后，按设计要求以及航道部门的控制线进行抛砂抛石回填。抛石时先抛两边的斜管段，以增加刚管的稳定然后再往中间抛。抛石过程要根据管面标高，流速，石块大小等参数确定抛石落点，以保证抛石到位，以达到设计要求。
四、结语
过河供水管道的拖运、横管及沉管工作是本工程最重要的工序，在施工中起到主心骨的作用，过河沉管施工，安全沉到制定位置，且不出现管道断裂，技术上的控制，不能有任何的闪失，因为其关系到整个供水工程的安全，对过河供水管道的每一个施工工艺步骤的控制，必须按照相关的施工专项方案来执行。过河管道质量控制的关键环节在于掌握好管道焊接、检测、管道拖运、横管、沉管、压水试验等工艺要点，严格把控管道每一个环节的质量，才能保证供水安全。经对管道相关各项指标的检测，检测结果显示其质量满足设计及规范要求，本工程质量在各环节控制取得了良好的效果。
参考文献
［1］佛山市第二水源后续工程-丹灶加压泵站及配套管网建设项目之过南沙涌管道工程设计施工图纸．
［2］佛山市第二水源后续工程-丹灶加压泵站及配套管网建设项目之过南沙涌管道工程地质勘探资料.
［3］给水排水设计手册 北京：中国建筑工业出版社，2004.
［4］给水排水管道工程施工及验收规范 北京： 中国建筑工业出版社，1999
［5］钢结构工程施工质量验收规范.
［6］给水排水施工手册 北京：中国建筑工业出版社。
论文作者:黄育川
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：钢管论文; 管道论文; 标高论文; 航道论文; 测量论文; 航标论文; 轴线论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;