高密度聚乙烯污水管过河沉管施工技术应用

陈东风 夏崇徽 许思渊

高密度聚乙烯污水管过河沉管施工技术应用

陈东风 夏崇徽 许思渊

一、工程概况

镇江城市西区及金山湖片区的污水需通过引航道进入润州污水处理厂，管道在引航道水利枢纽内河侧约150m处穿越引航道过河，穿越管道采用DN800高密度聚乙烯（PE100）PN1.0MPa管，2根并排布置，一次沉管总长287m，管道最大埋深2.3m，最小埋深为1.5m。

管道处河道河床高程-2.6m，底宽 120m，边坡 1∶8，堤顶 10.85m，土质为淤泥质粉质粘土夹砂、粉细砂，河道内水流相对静止，保持常水位5.5～5.8m。根据现场实际情况，决定采用河岸组装管道，河床开挖沟槽，管道注水沉管下沟技术进行管道施工，过河沉管施工方案如图1所示。

二、沉管施工

1.工艺流程

施工工艺流程如图2所示。

2.施工准备及测量放样

按照设计要求测放管道中心线及开挖沟槽边线，在两侧河岸上设置控制桩，水上设置浮标精确定位。

3.水下管槽开挖

河床中管槽采用挖泥船开挖泥驳外运场外弃泥区，在水中开挖，沟槽容易塌方和回淤，且不容易控制。为了保证PE管能完全置于管槽内，开挖底宽为5.8m（含每侧各超宽1.5m）。根据地质情况，设计管槽开挖坡度为1∶6，施工中按实际情况确定。

图1 过河沉管施工简图

图3 下沉过程图

表1 施工曲率半径选用表

沟槽底高程的控制是个难点，两岸要作好醒目的标记，测量人员在开挖过程中随时检查沟槽高程。潜水员经常下水检查顺直情况和平整度，未达到要求的及时反馈补挖直至符合设计要求。全段沟槽开挖完毕后，潜水员要检查并进行清理、平整，保证管槽在水平方向顺直，垂直方向槽底必须顺滑，曲率半径不小于对应的PE管规定的转弯半径，不出现“驼峰”现象，才能进行沉管。

4.PE管制作连接

（1）管材必须有出厂合格证及出厂检验报告，规格、承压等级、环刚度、断裂伸长率、纵向回缩率、氧化诱导时间等各项指标达到设计要求，并抽样检测合格后方可使用。

（2）将生产好的PE管运到现场，先在河岸陆地上进行热熔焊接拼接，做成整条过河管道，下水前管道两端管口采用闷板封堵，并在闷板上设置进水管、排气管、阀门和吊耳。

（3）为保证焊接质量，严格焊缝检查，并抽样检测，合格后按要求进行整条管道的气压试验。试验合格后完全泄压，关紧各阀门待用。

5.配重块安装

为了管道的稳定性，沉管过程中配以混凝土配重块。配重块混凝土标号为C25，两个半圆环组成，重为428kg，连接采用M20×600螺栓，2个圆环一组，间距3m。安装前在混凝土半圆环内衬一层橡胶板，宽0.8m，厚5mm，起保护管道和防滑作用。

PE管在牵引过河时，采用25t汽车吊配合人工安装，混凝土配重块安装一组，PE管向河对岸牵引前进3m，再进行下组配重块安装，如此循环，直至沉管全部均布配重块。

6.沉管

（1）管道水上牵引就位

管道浮运牵引至对岸，使管道位于沟槽正上方，将管道两端闷板上的吊耳穿上钢丝绳，利用两岸的卷扬机配合浮吊将管道找正稳固，确保轴线准确。

（2）管槽水下检查平整

管道下沉前，潜水员再次进行管槽平整，采用钢刮尺水下刮平，管槽水平方向平直，垂直方向平整，不得出现驼峰。

（3）管道注水下沉

①管道浮水就位后，两艘30t浮吊在设定的吊点起吊管道段上浮15～30cm，两端卷扬机同时松动，防止起吊使管道轴向拉力过大对管道形成损伤。

②从管道一端以固定的流量向内注水，逐步赶出管道中的空气，使管道顺着管槽沉放着床。为防止注入的水在管路中来回流动，抬高岸端管道，水便会注入管道近岸端面而使其首先自行沉入，随着管道下沉近岸处1点位的A浮吊下放吊绳，另一艘在2点位的浮吊B不动，起到稳管的作用。待近岸处A浮吊吊绳将部分管路送至河床底，停止注水，松吊钩，A浮吊移至下一吊点。重新开始注水，如此循环，直到整个管道完全沉入沟槽。具体下沉过程如图3所示。

③沉管过程的监测和控制。为防止管道在沉入时过度弯曲（超过管道允许曲率半径），在所有配重块的位置均设置浮标，随着管道缓慢下沉，测读浮标读数，在电脑中绘制管道曲线形状，以此控制和调整浮吊的吊绳松紧，使管道不致过度弯曲受到损伤或破坏。管道沉放速度不宜过快，以300m/h为宜，控制下沉过程中的整体稳定性。

下沉过程的协调控制：各作业点和测控点利用对讲机互通信息，统一指挥、同步协调。通过浮标读数，控制各吊点的吊绳长度并控制注水速度，以保证管道在垂直面的曲线平稳、下沉可控。当下沉至离管底设计标高0.5～1.0m时暂停注水，再次校正管道轴线水平位置，并派潜水员下水检查PE管的间位情况。符合要求后，继续注水下沉，管道稳定着底，潜水员检查管底与沟底的接触均匀程度和紧密性。

④吊点布置。吊点的布置确定采用CAD作图，利用管道的允许曲率半径反复试算，结合现场施工条件求得。

对于PE管的曲率半径，国家及行业规范中都没有类似的规定，根据实际施工经验，按表1选用。

通过本工程的实施，吊点位置满足工程需要，符合试算结果，达到预期控制目标。

（4）管道镇压稳固

管道沉放到位，在两侧和中部采用水下充填砂袋呈骑马状覆盖管道，对管道实施镇压稳固。

7.水压试验

按照设计及规范要求对镇压稳固管道进行水压试验。

8.沟槽回填

采取充填砂枕袋结合充填砂对沟槽进行回填，回填时注意保护PE管，避免创伤管身，拆卸管道两端闷板，安装管道附件，完成沉管施工。

三、结语

PE管用作污水管，解决了防腐问题，提高了使用寿命，水下敷设不便于维护，因此对材料、焊接质量及沉管质量要求较高，牵引、拖拽、起吊等施工过程中须切实掌握材料性能，避免拉弯对管道的损伤。沉管中应避开河道动水、大风大雨天气的影响。本次沉管施工完全达到设计要求，取得较好的效益，为类似管道的施工提供了借鉴

江苏省镇江市城市水利管理处 212000 江苏河海建设有限公司 212000 扬州大学水利科学与工程学院 225000）