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1、. . . .浅谈过河沉管施工技术 记平望DN900沉管过京杭大运河给水管道工程吴江华衍水务有限公司 张哲绪论：现今，随着社会环境、景观、环保等设计要求的提高，过河沉管这个较为特殊的施工工艺已逐渐被广泛应用，特别适用于大型管道施工，它较顶管工艺在施工的安全性、工艺的成熟性方面具有其独特优势。在其过程中，吊装和沉管两个步骤尤其需特别重视。2010年11月至2010年12月的平望DN900沉管过京杭大运河给水管道工程中，管道（外径为920mm）、长度（总长度约257米）、重量（最重约为699.04吨），其长度和重量对施工技术要求比较高，项目中的吊装与沉管尤其困难、复杂，经过精心组织设计，克服了许多
2、技术难题，为今后施工积累了一定经验。作为此工程的甲方代表，我参与了整个工程的项目管理，下面谈谈我在这个项目中对于吊装和沉管的一些心得体会。关键词：吊装、沉管、平望大运河、给水管道过河沉管，顾名思义，就是通过特殊工艺及工具使管道沉放至水下指定位置的一个过程。在这个过程中，其重点在于吊钢管离开支墩并使管道不变形损坏、以及如何解决使管道顺利沉放至沟槽。一、 工程概况：本工程位于京杭运河吴江段318国道平望运河大桥南侧约250米处，是因苏南运河改造拓宽，原有的过河供水管道不能满足运河的通航宽度要求，根据目前的运河规划设计宽度，在原位重新铺设1根DN900过河供水倒虹管（沉管）。沉管分为两段施工，第一段
3、（水下跨越运河段）总长度为118.383M（实长122M），钢管外径920mm，壁厚12mm，中间直管段为90米，管道中心底高程为-7.5米(黄海高程)，东西两端平管段底高程各为-1.0米。第二段（过内河鱼塘段）总长度为71.5M（实长80M），钢管外径920mm，壁厚12mm，中间直管段为55米，管道中心底高程为-3.5米(黄海高程)，东西两端平管段底高程各为-0.5米（估），与原埋地管道对接。本工程分2次施工完成即第一段和第二段，先施工第一段，该段施工在运河上，要到海事部门去办理水上水下作业施工许可手续，沉管前还要报省海事局申请全封闭断航，沉管沟槽开挖完成后槽内回填0.5米厚的碎石垫层用来
4、稳管，沉管到位后，先回填素土到管顶上0.5米后按设计要求回填块石压顶，再在其上覆盖土方直至满足航道要求。第一段施工基本完成后在鱼塘内做第二段，考虑到鱼塘里面的施工较简单，这里只谈第一段的施工范围。根据施工图纸要求和现场实际土质情况，最终新管位定在老管位平行向北10米处，东岸管头位置在老驳岸向东36米处，西岸管头在已修复驳岸向西12米处，沟槽深度距离新驳岸3米外为-7.5米（见附图）沟槽开挖坡比为1：2.5，东岸驳岸口的上宽约为50米，下宽为2.5米左右，施工工期为25天，开挖方式为大开挖方式。如老管道处塌方较严重，影响老管道的安全需对老管道进行保护。由于沉管施工和驳岸施工在同一时间，所以在沟槽
5、开挖时驳岸施工方需留出新管位南、北两侧各25米的距离，供沉管沟槽的开挖，待沉管结束后再做留下的50米驳岸。并且通知驳岸施工方做好对已方已建驳岸的保护工作。沉管沟槽开挖时水上部分沟槽由水上挖泥船进行施工，挖出的土方装船运至岸边老驳岸处，由陆上挖机卸土在平望运河大桥的东岸南侧老驳岸与新驳岸之间的空地上。新管位处陆上土方由陆上挖掘机直接进行翻挖，土方堆放在管道东侧的小河边。沉管结束后进行沟槽回填，余土运走，恢复原状。二、 主要施工步骤及施工艺2.1主要施工步骤（1） 现场准备及测量放线（2） 沉管电焊制作、吊攀、闷板制作安装，探伤试压合格（3） 沉管两岸围堰，抽水、破碎、拆除驳岸基础（4） 挖掘机、
6、水上挖泥船开挖沉管沟槽，浇砌管道支墩（5） 人机配合铺设砂石垫层（6） 汽吊、打捞船吊装倒虹管下水就位（7） 二次筑钢管桩围堰恢复驳岸，两段沉管接拢（8） 沉管到位试压，回填沟槽土方、块石2.2 测量放线 用全站仪从基准桩引测出过河管道的起止桩，并做好护桩。开挖前放出沟槽开挖放线，并在两岸用花杆做标记，以便开挖船上的操作人员随时确定开挖范围及方向。开挖过程中管道轴线用经纬仪控制，水下管沟及管道高程用量水绳测出距水面的距离，再用水准仪测出水面高程。2.3 沉管两岸驳岸的拆除由于航道驳岸基础较深，又是在水下破碎，破碎机械无法在水中施工，故施工单位计划先在需要破碎驳岸的地方进行围堰，然后将围堰内的水
7、抽出，再用破碎挖机把驳岸逐层进行破碎，然后用挖机进行开挖，直到挖到沟槽设计的高程。按设计要求，沉管的两头需要浇筑混凝土支墩，在开挖沟槽之前需要完成此项工作，支墩的尺寸及形状标准将严格按照相关规范及设计的要求。支墩的位置及高程要严格根据设计图纸的尺寸进行放线。得到监理及业主的认可后方可进行浇筑。2.4沟槽开挖 （1）申报施工航行通告，告知广大船民该航道段实施施工。计划于2010年12月5日开始施工，12月5日12月25日采取现场维护交通安全通航施工。 （2）在距离施工点上下游2KM、1KM处各设立一块安全警示牌。提醒船民前方施工，减速航行，注意安全。 （3）施工期间业主方协调海事部门现场维护水上
8、交通秩序，引导船舶从施工船的单侧通行，以保证船运及施工的安全。 （4）在通告发布日期始，海事部门管理到位后，开始施工。 （5）禁止雨雾天气，能见度低的恶劣天气施工及夜间施工。无海事维护航行安全时杜绝冒险施工。 （6）施工时应派专人进行了望指挥。2.4.1施工工艺和沟槽开挖（1）施工工艺流程：测量立标设置锚坠浮鼓挖泥船定位挖泥船挖泥泥驳运泥检查验收沟槽。（2）沟槽开挖：1）陆地基槽开挖：根据测量放样的支墩点位和基槽的轴线位置，进行陆地土方开挖，开挖土方应就近存放，以备后用。2）航道基槽开挖：根据现场情况和以往施工经验，施工单位拟采用1M3液压加长式抓斗挖泥船开挖，挖出的土方装泥驳运走上岸处理，卸
9、土地点在施工区东侧的老驳岸边。航道基槽施工采取先两边，后中间的开挖方式；开挖时先挖航道西岸岸边，运泥船停靠在外档，来往船只在挖泥船的东侧航道通行（双向）。挖到1/3航道宽度时，运泥船停在挖泥船的内档（岸边侧）以增加通航水域宽度。航道西侧的1/3水下沟槽挖好后，挖泥船调到航道东侧进行开挖，方法和西侧开挖方式相同，来往船只航行于挖泥船的西侧（双向通航），最后挖航道中心的1/3水下沟槽，来往船只在工程船的两侧通行。质量控制措施：基槽挖泥施工前应做好标志设置工作，包括挖泥基槽的纵向标及断面标。立标时应注意标志位置的选取要合理并且方便施工。开挖过程中要严格按照设计断面尺寸要求施工，勤对标、勤测水深，特别
10、是挖至最底层或挖至边线时，要精确控制开挖范围，将超宽、超深控制在最小值。本工程基槽密点检测，杜绝基槽浅点出现。基本开挖后及时进行沟槽基底碎石垫层抛填等后续工序施工，以防基本槽回淤。2.5 沉管基槽铺碎石垫层本工程沟槽基底处理采用在沟底铺上0.5M厚碎石垫层。碎石垫层采用自航开底驳船直接装船运输，停靠到位后开底抛填、潜水员水下整平的施工工艺，标高不足部分利用自航平板驳船、反铲找平。施工工艺流程：碎石装船自航开底驳船运输自航开底驳船抛填碎石垫层、潜水员整平测量验收移船定位抛填下一施工段。抛填施工要点：碎石垫层抛填进勤测水深、标高，抛填后由潜水员检查，检查时采取半幅通航，半幅检测的形式，海事部门协助
11、配合，以防漏抛或局部隆起。碎石垫层顶面应进行整平，碎石垫层顶面宽度不小于设计宽度，每侧超宽不大于1M。碎石垫层施工应考虑水深、水流和波浪对砂粒产生漂流的影响，采用分段施工，施工方向尽量与水流方向一致，以避免超高。质量保证措施：抛填前，复测基槽断面尺寸有无变化，若有变化，应进行处理；派潜水员下水检查回淤情况，回淤厚度大于100mm时及时补挖。导标标位要准确，勤对标，以确保碎石垫层平面的位置和尺寸。勤测水深，防止漏抛或高差过大，在接茬处，应在临近接茬23m的已抛部位开始测水深，并采取先测水深、后抛石、再测水深的方法进行抛填，以免漏抛或抛高。要顺流抛填，抛石和移船的方向应与水流方向一致，以免砂子漂流
12、到已抛部位而产生超高。采用标的定位，超声波深度检测仪进行基槽密点检测，严格控制顶面标高。严格控制填料指标。2.6 管道焊接及压力试验管道使用的钢材为Q235钢，提供钢材的合格证及取样试验分析报告。钢管及钢制件制作、安装和拼接应按GB50235-08标准执行。焊条采用422焊条，焊接制作完成后，请业主，监理验收，并由相应检测资质的检测单位出具焊缝探伤报告，焊缝验收采用100%的超声波检测。完成后，由业主，质监，监理会同施工单位对该管进行泵水试验，管道泵压的压力为10kg/2。试压合格后进行内外防腐，外防腐采用六油四布环氧煤沥青，内防腐采用IPN8710互穿网络防腐涂料三道。防腐时应注意，焊缝处的
13、油污，灰渣，铁锈清除干净，表面应干燥，做到涂刷均匀，饱满，无凝块，起泡现象。管道焊接及压力试验可以和沟槽开挖工序同时进行以节省施工时间。2.7 倒虹管下沉当沉管制作、内防腐处理结束，水压试验合格交接并且河底沟槽开挖完工检测合格后，可进行沉管的施工了。为防止倒虹管防腐层的破坏，在钢管外层要绑缠布带。本工程计划安排3条打捞船（另外增加一条打捞船备用）和50T汽吊二辆进行吊装，并申请海事部门全封闭断航施工。断航时间暂定为12月25日上午9时至中午12时30分。（1）现场制件好了的倒虹管顺河摆放在岸边，打捞船一字排开，间距均等地用钢丝绳系扣在倒虹管吊攀上缓慢起吊；为了便于指挥，使各吊装浮吊协调性、统一
14、性得以最大程度保证，必须分发对讲机至各艘浮吊，分别编号1，2，3与浮吊编号一致，在吊装钢管表面用油漆涂注1，2，3，使浮吊与吊装位置一一对应。在统一指挥下，待沉管离开地面1M时，远端的打捞船开始缓缓倒车，使沉管慢慢地转向垂直于河道，然后再利用打捞船推进器动力拖运至沉管现场并使沉管对正沟槽位置。沉管运至下沉位置时，在下沉前应做好下列准备工作：）设置管道下沉定位标志；）沟槽断面及槽底高程符合规定要求。）管道和施工船舶采用缆绳绑扎牢固，船体保持平稳。）牵引起重设备布置及安装完毕，试运转良好；）灌水设备及排气阀门齐全完好；）潜水员装备完毕，做好下水准备。（）经测量定位后，倒虹管开始灌水下沉，管道一端进
15、水，另一端同进排气；灌水时应使管内空气排尽，不得产生夹气现象，以防止管道产生扭转变形。灌水时不宜过快，应设置计量水表控制注水，并防止管内水流不均匀而产生集中于一端造成斜向下沉的事故。当管道下沉时，吊装管道的牵引钢丝绳必须受力，灌水下沉与牵引绳放松应密切配合，力求管道水平下沉。管道沉入槽底后，为防止管身位移或倾斜，打捞船不应立即拆除或放松，应采取措施将管道稳固扣再拆除。倒虹管下沉时应符合下列规定：）测量定位准备，并在下沉中经常校测量；2）管道充水时同时排气；3）下沉速度不得过快；4）打捞船在吊装时应保持管道水平，并同步沉放于槽底就位，将管道稳固后，再撤走打捞船。（3）倒虹管铺设之后，应检查下列项目，并作好记录。 1）检查管底与沟底接触的均匀程度和紧密性，管下如有冲刷，应由潜水员用矿石铺填； 2）检查接口情况； 3）测量管道高程和位置。2.8 沟槽回填倒虹管沉入槽底后检查管道无损伤，管道位置、高程符合设计要求可进行石料稳管回填，我们采用机械和人工相结合方式，即用开底船把土回填至规定标高。再由钢丝绳抓斗挖泥船回填块石。安排两条抓斗船及3条驳船分别将块石和土方抛入沉管沟槽内至设计标高。最后，在整个过河沉管过程中，还有几点需要重视：1、 在各道工序施工前，必须制定相关方案，
