浅水环境下水下安装管涵施工技术

宋源生 中交四航局第三工程有限公司

1.工程概况

循环水引水沟道管涵为3.5 m×3.5m的双、单孔钢筋混凝土方形管涵，总混凝土方量为4891.6m3，双孔管涵为19件，单件最大重量达483t，单孔管涵为5 件，单件最小重量达223t。双孔部分长366.2m，单孔部分1条长30m，另1条长47m。管涵分为A～ H共9种类型，其中A、B、C三种为单孔管涵，D为分岔管涵，E～H为双孔管涵。管涵预制任务安排在钦州金鼓江预制场。

2.施工环境

循环水引水沟道本期工程陆域段引水沟道、海域段永久护岸下及本期取头水附近的引水沟道已与一期工程同时建设完成。二期施工任务主要是将一期已建取水头与海域段永久护岸下引水沟道接通，投入二期码头生产运营。

二期引水沟道东侧为已建一期码头泊位，结构为重力墩式码头，北侧为已建一期接岸引桥，结构为高桩梁板式，西侧为已建一期海域段永久护岸，结构为斜坡式防波堤，南侧为开敞水域。二期引水沟道沟槽开挖底标高取水头端单孔管涵段为-12.43m，开挖底宽8.2m，近岸双孔管涵段标高-8.93 m，开挖底宽12.05m，设计坡度1∶1挖至原泥面，沟道基床抛石厚度均为1m。单孔管涵安装顶标高为-7.23m，双孔管涵安装顶标高为-3.73m。沟道双孔管涵端部通过设置长71.648m，坡度5%斜坡段顺接单孔管涵。

根据施工前对该区域进行扫海测量，施工区域水深情况为靠近已建一期海域段永久护岸160m里程段内引水沟道原泥面标高为-0.4～-1.9 m，浅点集中在沟道两侧近岸80 m 里程段范围内；引水沟道南侧160 m 里程段外原泥面标高为-1.5～-1.9m，水深较为平均；引水沟道北侧位于已建一期码头后沿原泥面标高为-2.2～3.2m，水深条件较好。

本港潮流类型以全日潮流为主，仅在小潮期间出现不正规半日潮流，潮流在海流中占主导地位，拦门沙以外开阔海域潮流具回转流性质，主流线与潮波传播方向一致，流速小。湾内受地形影响流速增大，拦门沙以内基本上为往复流，沿航道轴线附近流速较大。拦门沙以内航道东侧略为左旋，西侧为右旋。施工区域潮流情况涨潮过程流向为自南向北，退潮流向为自北向南，涨退潮过程中施工区域受已建一期码头泊位及接岸栈桥影响，潮流断面减小导致该区域流速大，对船舶近岸施工抛锚稳定性及水下安装控制影响大。

3.施工重难点

循环水引水沟道近岸里程160m段施工区域位于浅水区，起重船近岸侧前后锚由于距离永久护岸，起重船需赶潮进入并完成调头及抛锚操作，采用锚艇抛锚受水深条件限制，抛锚距离短，而当地海况在涨退潮时流速大，加上施工区域狭小周边建筑物多，船舶施工过程中如发生走锚情况将造成严重后果。对此，安装管涵施工前，在永久护岸坡脚四角块体上及一期栈桥根部灌注桩上布设二个地锚，采用钢丝绳接长至锚艇可进入区域，利用救生圈标示连接绳头位置，保证船舶锚缆长度；起重船调头待船头防台锚越过沟道后抛防台锚固定船体，利用锚艇协助起重船完成调头及抛锚带缆作业。

起重船进入浅水区作业且均为赶潮施工，特别对于近岸80 m里程内的浅点区需确保船舶施工安全。对此，安排潜水员使用钢纤及交通船采用长竹杆两种方法探测该区域地质情况，掌握该区域水下覆盖层情况，根据探测结果显示该区域水下覆盖层均为淤泥，厚度平均0.85 m，对船舶处于临界潮位施工作业安全有一定富裕量，为现场实际施工或者安排船舶撤离提供参考。

水下安装管涵包括二部分，分别为一期已建管涵及取水头和本期安装段管涵，如何确保本期安装管涵与一期已建管涵及取水头实现水下安装满足规范要求，同时斜坡段的水下安装质量控制对施工技术及测量控制要求高。对此，施工前对一期已建管涵及取水头进行测量复核，确定偏差数据。水下安装利用测量杆控制安装轴线，潜水员水下控制管涵接缝缝宽及错牙，并利用水下整平钢轨作为轴线复核参考。

4.施工方法

4.1 船机设备选择

船机设备选择主要根据构件重量及起吊作业工况确定最大起吊跨距，选择合适起重吨位起重船，保证起重船起重性能参数表额定起重量及跨距满足作业工况施工条件。

本工程水下安装管涵采用600t固定双扒杆式自航起重船及3000t自航平板驳船船组配合施工。

水下H型管涵最大自重483t、20m长，起吊时吊钩位于管涵长度方向中心位置。600 t 起重船扒杆脚距船头5m，需在起重时跨距＞18.5m，顺宏起1起重量500t时，吊臂角度60°，跨距27.89m，满足安装管涵施工工况要求。

4.2 船舶定位

安装管涵为赶潮作业，由于安装管涵轴线方向沿船长装驳，故运输船必须平行沟槽定位，沟槽水深可满足运输船在最低潮位时的吃水条件。起重船垂直于运输驳定位才能实现起吊平移安装，起重船必须进入浅水区域作业，起重船吃水深度4.0m，主要位置在船尾螺旋浆位置，搁浅将导致船舶无法正常航行，同时该位置维修困难且耗时较长，影响工期。

起重船抛锚定位时长1 h，进入抛锚定位潮位为+3.0 m。选择在-1.0m以上水深区域进行起吊管涵，施工过程中加强对潮水情况监控，无论安装管涵是否就位，确保退潮至船舶吃水警戒水位前移船至码头后沿深水区域，保证退潮至最低潮位时起重船船尾不搁浅。

4.3 安装方法

4.3.1 安装准备

按照确定的管涵安装装驳图进行装驳，潜水员对安装沟槽基床进行探摸检查，确保基床无回淤，在一期已建管涵与二期安装接头处设立水上浮标，测量人员在岸上设立沟槽基床边线标，有利于船舶参照设立的标志进行抛锚定位，同时防止船舶抛锚到基床，造成整平基床破坏影响后续安装。同时在低潮潮位时提前安装好测量观测定位杆。

4.3.2 起重船吊运管涵

待船舶定位好后将起重船船移到管涵吊距范围，下降吊具，专人联接吊索吊点，检查符合要求后通知船长可以起吊。起重船调整船位，起吊管涵20cm后暂停，观察吊船、吊索、吊点无异常后吊移管涵。在起重船吊运管涵前往安装位置时，将管涵下降到入水1m，以减轻起重船荷载。

4.3.3 定位安装

移船到大体安装位置后首先粗定位，开始粗定位时采用起重船调节锚缆，使得与起重船连接成一体的管涵纵向、横向和扭角均大致位于准确位置（偏差在20cm内），吊船下降吊索，使管涵顶面下降到距水面20cm处。再用钢丝绳将管涵顶的卡环与起重船的绞车连接，通过岸上观测仪器的指挥收放钢丝绳来调整较小的偏差，达到管涵安装精确定位。精确定位稳定后缓慢下降吊具使管涵落到沟槽上。

潜水员下水检查块体安装缝宽、错牙情况，发现不符合要求的地方重新起吊调整，在复测符合要求后才能脱钩。

安装第二个管涵时以前一个管涵为依托。首先测量前一个管涵的位置，根据管涵偏差量采用垫木板限制管涵的相邻边，移船位限制管涵的另一边的方法进行精确定位。安装完成后进行管涵与管涵之间的接缝处理，首先在管涵接缝处覆盖一层土工布，然后在土工布上铺一层橡胶胶皮，最后用块石压顶。

4.3.4 质量控制

按照设计和施工规范要求，水下安装管涵质量控制主要为轴线位置偏差50mm，相邻错牙30mm，接缝宽度20mm。施工过程中安装轴线采用观测测量杆进行控制，相邻错牙、接缝宽度控制采用潜水员水下探摸，潜水员配备水下对讲设备，可及时将信息反馈，加快了安装进度，同时利于船舶赶潮作业。预留段的关节长度潜水员使用水下测绳测量上下口四个数据确定。最终管涵安装经水下摄像检查，安装偏差均符合设计及规范要求。

5.结束语

通过本工程24件管涵的成功安装，不仅提前完成了业主工期要求，而且取得了良好的经济效益和社会效益，为今后同类型工程水下安装施工提供参考。