浅谈大型过江管道沉放施工技术的应用

蓝琦

【摘 要】 以广西大型临海工业（钦州）园原水输水工程金鼓江过江管施工为例，介绍了过江管道沉管施工技术的施工工序及质量控制措施，该技术具有造价低、工期短等优点。

【关键词】 基槽开挖；管道沉放；水压试验

1 工程概况

广西大型临海工业（钦州）园原水输水工程是为工业园提供原水供应的引水工程，该工程实施后将向钦州港工业园近期输水规模为19万m3/d，远期输水规模为30万m3/d，可满足10～20年内工业园区的经济和城市发展对配套基础设施的要求。该工程采用泵站加压方法将金窝江水通过管道输送到工业园企业。其中过金鼓江管道为双排DN1400 mm和DN1200mm ，壁厚12mm 的钢制螺旋钢管，管道单根长815m（其中直线段509m，东岸斜坡段173m，西岸斜坡段133m） ，每根管道各设4个法兰和波纹管伸缩节。其施工流程管道出运→水上连接→定位下沉→试压验收。

2 主要施工工序

2.1 水下基槽开挖

水下基槽土方开挖施工机械采用1艘长臂挖泥船，配备1 艘294 kW 拖轮， 2艘280 m3 开底泥驳。挖泥船作业前，抛长锚将船体固定。沟槽开挖定位采用GPS系统和挖泥导标，同时设置起止断面导标，以确定沟槽开挖的方向，并设水位尺，用以观测施工过程中水位变化情况。沟槽施工時挖泥船由外侧向内侧平行于挖槽中轴线推进施工，并采用横挖分层24 h不间断施工作业。待第1层挖到设计标高以上1 m ，再进行第2层开挖至设计标高，施工过程中严格控制挖深，不超深、不漏挖。

2.2 管底粗砂垫层摊铺

水下沟槽砂垫层厚度为30 cm ，采用含泥量小于5%的粗砂。水下抛砂施工采用开底泥驳和人工串筒方式进行施填，砂垫层用砂用开底泥驳运至抛投地点，经串筒溜放至水下，由潜水员在水下按预先设定的高程将控制桩摊铺平整，且边检边抛砂，尽量减少回淤，重要点位经多次检查达到要求后方能确认为合格。

2.3 土工布铺设

由于工程所在地土质较软，地基承载力为20k Pa以下，为改善管道整体受力状态，减少不均匀沉降，采用水下土工布加强措施。施工时由潜水员（ 4人一组）水下完成摊铺，操作时注意保证摊铺连续，搭接牢固，不出现扭曲、褶皱，裹压片石时应注意压紧。

2.4 成品钢管制作及防腐

（ 1）钢管制作。工程采用由专业厂家制作生产的钢制螺旋钢管，所有钢管按照6 m 一节在厂家下料、卷管、组装、焊接而成，所有管节必须通过外观检测，且焊接表面不得有气孔、裂纹、焊瘤等缺陷，咬边深度小于0. 5 mm ，累计长度小于100 mm ，所有管节焊缝采用100% X 射线无损探伤检验，探伤等级为Ⅱ级。

（ 2）钢管内外防腐。管段防腐工作全部在钢管制作厂家完成，利用专门的除锈车间对卷制好的管段进行喷砂除锈，除锈标准达到国家通用标准Sa2. 5级。喷砂除锈完成后，用吊车将钢管吊至调速滚轮架上，进行防腐施工。内外防腐完成后，吊至防腐保养场地，待防腐固化后进行内外防腐的表观、厚度、电火花、粘着力等检测，检测合格后，运至工程现场进行管段组焊施工。

（ 3）管段组对连接。将成品管吊装到焊接平台上，用龙门吊配合12 t汽车吊组对钢管，按直管段、两岸斜管段设计长度将管道组对成6段，有法兰的用法兰盖封堵，无法兰的焊接钢板封堵，浮在发送道基槽中待拖牵。

2.5 过江管道安装

（ 1）管道出运就位。

单根钢管排列在施工场上，钢管底部均匀敷设枕木作钢管滚动时的轨道，在钢管牵引部位用橡胶板包裹，将钢丝绳绕在橡胶板上，受力时不破坏钢管防腐层。牵引力采用2台5吨的卷扬机，通过动滑轮组和导向滑动组产生20吨的作用力拉动钢管转动。在钢管滚动过程中，同样采用2台5吨卷扬机作后拉力，控制钢管在斜坡段时滚动速度，避免冲击力造成钢管失控。单根钢管出运到滩地后，安装气囊，根据单根管重量及管内水位比重，单根管共配置12m×1.2m，6层厚的气囊9组（18个，每个气囊浮力17.42吨），气囊安装完毕后，对气囊冲气，将压力控制在0.85～0.9kg，待潮水涨至气囊可以将钢管浮起时，用定位船搅锚机牵引到管槽上，在钢管两端各设两个锚，抛锚定位。以此同样的方法将其它钢管逐一运至管槽上排列。

（2）、水上连接

将排列好的单根钢管通过定位船调整锚绳，按顺序定位调整方向，当法兰连接口出现高低误差时，调整气整压力使法兰连接口水平，由专业潜水员进行连接。连接顺序由东向西分段连接，顺序编号为1～5。当整管连接好后进行气密性试验，试验压力为0.3MPa，检查合格后定位沉管。

（3）、管道沉放

1）准备

沉管时间选择在潮汐大潮过后几天平潮时间较长的时间段进行，沉管控制由4艘工作船定位，辅助船2艘（机动使用），岸上由经纬仪控制定位，钢管直线两端及中间各段1个距离控制绳，控制沉管过程中读数一致，保持管道下沉速度和调整使用4艘工作船按气囊组的位置均等定位，每艘船上操作手6人（指挥1人，气囊排气手1人，充气手1人（必要时气囊排气人起作用），机械操作手2人，控制标尽读数1人，潜水员2人）。由辅助工作船来回检查气囊与管道定位准确性。

2）沉放

直线段先沉。排气手排气，第一次排气气压控制在0.7kg后停止，对管道进行全面检查，检查完毕后，根据管道下沉量下达第二次排气将气压排至0.65kg的气压，按此顺序逐步减少气压至0.5kg时停止排气，根据各标尽读数调整管道水平，潜水员下水检查气囊在水中的浮力及气囊变形状况，检查情况完好后，排气手根据指令排气气压每减少0.005kg后（气压读数为0.495kg）停止，各排气手操作完毕后，检查下沉速度和沉管水下位置，准确计算出钢管至槽底的高度。当确认管道下沉平稳正常后，检查气囊是否处于正常位置，测量检查轴线位置是否准确，有偏差时，由定位船缓慢调整。

当调整定位全部完成后，严格控制各排气手排气的气压，按顺序从管中“1”开始排气减压至0.005kg停止，观察管道下沉情况。当管道稳定后由管中“2”开始排气减压0.005kg停止后，再次对管道下沉情况进行进行检查，按此顺序逐一排气控制，各个工作船潜水人员必须在管道平稳时，下水检查气囊受压状况并回报给指挥员。当管道下沉至管槽基础时，停止排气，对整个管道进行全面检查，检查落地平稳后，固定两端上仰管口段。进行水压试验合格后，拆除气囊。

（4）东西两段的斜管安装。

待最低潮位时，在东岸、西岸的法兰连接处修筑围堰，在围堰之内用50T的吊车辅助安装，两端采用法兰盘连接。

（ 5）管腔中粗砂回填。

管道安装结束后，将预先装好中粗砂的开底泥驳拖至基槽上，按前述砂垫层施工方法回填管腔中粗砂稳管。

2.6 水压试验

（ 1 ）试压程序及要求。试验前，检查清除管道内杂物，保证管件、支墩强度符合设计要求，打压用水与排水设施通畅、牢固，排气装置安装无误，管道满水浸泡已达24 h，试验压力表校核无误。

试压程序：

1）在管道低标高端灌水，浸润24 h，灌水前打开试验段两端排气阀。

2）低压泵灌水，观察排气阀溢水情况，当溢水水流连续且不带气泡时可关闭排气阀阀门。

3）低压泵打到一定压力，关闭低压泵及进水阀门，开启高压泵及进水阀门，增压至工作压力，暂停增压，观察稳压情况。若无异常，继续加压至试验压力1. 0M Pa，关闭高压泵及进水阀门，记录下降压力0. 05M Pa所需时间t1 ，若t1 <10 m in，则试压合格。

2.7 管顶砂袋及抛石回填

人工灌砂袋后装进驳船中，驳船在管道轴线上就位，人工将砂袋溜放入基槽中，由潜水员下水将砂袋按设计要求形状摆放好。在此基础上抛填符合设计要求的石料入基槽中，起到防冲保护的作用。

3 结束语

沉管施工技术具有造价低、工期短、防腐质量有保证、管道有较确定的设计预期寿命并且安全性高的特点，经过十几年的发展，该技术日趋成熟，在水利、市政供排水及污水治理工程中运用越来越广泛。广西大型临海工业（钦州）园原水输水工程金鼓江过江沉管的成功实施，为今后同类工程建设提供了较好的参考实例。