第２２卷第３期２０ｌＯ年９月浙江水利水电专科学校学报Ｊ．Ｚｌ馋ｊｉａｎｇＷａｔ．Ｃｏｎｓ＆Ｈｙｄｒ．ＣｏｌｌｅｇｅＶ０１．２２Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１０大型钢管沉管施工技术分析王鹏飞，孔祥利，赵新义，李磊（河南省地矿建设工程（集团）有限公司，河南郑州４５０００７）摘要：沉管法作为管道穿越河流的一种方法，具有适用面宽、不影响通航、施工周期短及工程造价合理等优点，但拼管、吊管、沉管难度大；本文结合某实际沉管工程探讨了大直径（Ｄ３经验．关键词：大型钢管；沉管；施工技术中图分类号：ＴＶ７３２．４＋ｌ文献标志码：Ａ文章编号：１００８—５３６Ｘ（２０１０）０３．００３４－０４６８０ｒａｉｎｘ４０咖）钢管沉管的施工技术要点，特别对成型管段的平移、管段的水面对接和管道的整体沉放等施工工序进行了详细的论述，为类似工程提供施工ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＩｍｍｅｒｓｅｄＰｉｐｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒＬａｒｇｅ－ｓｃａｌｅＳｔｅｅｌＰｉｐｅＷＡＮＧＰｅｎｇ—ｆｅｉ，ＫＯＮＧＸｉａｎｇ—ｌｉ，ＺＩ－ＩＡＯＸｉｎ・ｙｉ，ＬＩＬｅｉ（ＨｅｎａｎＧｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥ唔ｎｅｅｒｉｎｇ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．１ａｄ．，Ｚｈｅｎｔ灿４５０００７，Ｃｈｉｎａ）ｆｉｔｓＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｍｍｅｒｓｅｄｐｉｐｅｍｅｔｈｏｄａｂｌｅａｓａｗａｙｏｆｆｉｖｅｒｃｒｏｓｓｉｎｇｆｅａｔｕｒｅｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃ丑ｔｉｏｎ，ｓｈｏｒｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄａｎｄ１３Ｐ。ａｆｉｏｎ．ｐｒｏｊｅｃｔｃｏｓｔｗｉｔｈｏｕｔａｆｆｅｃｔｉｎｇｎａｖｉｇａｔｉｏｎ．Ｂｕｔｔｈｅａｐｍｅｅ鹤ｏｆｊｏｉｎｔｉｎｇ６８０ｐｉｐｅ，ｈａｎｇｉｎｇｐｉｐｅ，ａｎｄｉｍｍｅｒｓｅｄｐｉｐｅｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．Ｔｈｅｂａｓｅｄ０１１ａｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆｌａｒｇｅ－ｄｉａｍｅｔｅｒｐｉｐｅ（１）３ｏｎｌ珊ｘ４０ｍｍ）ａ陀ｄｉｓｃｕｓｓｅｄｐｒａｃｔｉｃｅａｔｅｐｒｏｊｅｃｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｉｐｅｓ，ｔｈｅｐｉｐｅａｒ｛ｅｊｏｉｎｉｎｇｗａｔｅｒｓｕｒｆａｃｅａｎｄｉｎｔｅｇｒａｌｉｔｙｉｍｍｅｒｓｉｎｇｏｆｔｈｅｐｉｐｅｓｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｏｆｇｒｅａｔｕｓｅｆｏｒｔｈｅ８ｉｍｉｌａＦｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａ警ｓｔｅｅｌｐｉｐｅ；ｉｍｍｅｒｓｅｄｐｉｐｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ０引言３．６ｍ的钢管沉管工程探讨了大型钢管的沉管施工技术要点，为类似工程提供施工经验．１管道过河一般采用河底穿越和河面跨越两种形式，河底穿越有顶管法、围堰法和沉管法，河面跨越有沿公路桥过河和管桥过河法．管道过河方法的选择应综合考虑以下几个因素：河床断面的宽度、深度、水位、地质等条件，过河管道水压、管材、管径，河岸工程地质条件，施工条件及作业机具布设的可能性等．沉管法有其自身的优点：适用面宽，一般河流均可采用；不会影响通航与水流的正常流动，这尤其适用于有通航要求的河流．但是沉管法的缺点在于水下挖槽与吊管难度大，施工技术要求工程概况某工程位于广州市和佛山市境内，是该市保障供水水源安全、提高供水质量的重点工程，同时该工程对于满足和促进该市城市化建设的要求，扩大城市供水范围，保障居民身体健康都具有十分重大的意义．沉管工程是该工程的重点和难点，其共有２条过江管，２根并行Ｄ３６８０×４０钢管沉管施工，过河管长５１０ｍ，见图１，两管管中心间距１５ｎｌ，成型管线成倒梯形．管道地基采用抛石处理后的复合地基，管道基础采用管底回填４０ｃｍ的５～３０级配碎石，每隔１０ｍ设置一个钢筋预制混凝土板（规格４ｍｍＸ５００ｍｍｘ２０００００较副１Ｉ．目前我国沉管多是小直径的钢管（大型隧道沉管除外），直径多为１～３ｍ的钢管，而对于＞３ｍ尤其接近４ｍ的钢管还属少见，本文结合某直径收稿日期：２０１０－０４．１１作者简介：王鹏飞（１９８２一），男，河南安阳人，助理工程师．主要从事岩土及水利工程施工．ｍｍ）或砂包，沉管完成后抛１５—３０级配碎石１１１１＿，再抛３０一５０级配块石１ｍ，再回填原土３～４ｍ．根据过江管的设计形状、水上拖运的河道情况和过江管成型地的地形，将每条过江管分为２段制作成型，要求一次下沉．万方数据第３期王鹏飞等：大型钢管沉管施工技术分析３５图ｌ过江沉管平面布置图２施工工序管段在靠近江边的预制场地预制成型，预制成位，按事先指定的位置连接沉放吊点，两端部起吊，管段两头的弯起部分及江中左侧的水平段吊离水面，使管段江中右侧的水平段绕水面旋转，扳正管段；灌水下沉，调整好位置后，将管段沉放在基槽上；管段两端临时固定，安装楔形块；做水压试验，验收．沉管施工程序见图２．型后，用气囊将管线平移至岸边，用３条吊船将其吊放下水，进行寄放，然后在水面进行管段对接．拖航与沉放时间，选择在高平潮时段．首先，将管段拖航到沉放水面，拖航过程中管尾横摆；然后吊船就与岸卜－管连接Ｈ冲洗淌毒Ｈ竣—Ｌ验收Ｈ场地复原Ｈ退场—曜Ｌ．ｔ囊蠢兰＝一复测河床断向及地质情况并通知没汁Ｈ管椅升挖测盛欣线Ｈ水Ｆ管槽施ｆ：Ｈ管槽骑收Ｈ管槽基础处理Ｈ管槽荩础验收预制场地测量Ｈ预制场地建造卜————＿Ｊ阿司４磊面弧面蕊卜压爵厅卜匦丽画而耍讣丁面话爵稠—晤面磊菘耳斗丽赢图２沉管施工程序３沉管施工技术要点分析３．１钢管管段平移当近岸边的管段被吊放下水后，远岸边的管段将通过气囊拉移至岸边．平移气囊采用４组，约５０ｍ设置一组．气囊所经过的场地，在下面铺设钢板，气囊上设置托架，托架两侧用垫块将钢管固定，托架前进方向的牵引钢丝绳由起重船提供，横移时，要注意对管段的防腐层进行保护，见图３．３．２压力试验管段需进行三次压力试验，第一次是管段在预制场拼装焊接完成后，在下水前进行的水压试验，试验压力为０．９ＭＰａ；第二次是在管段吊至水面后进行的气压试验，压力为０．１ＭＰａ；第三次是在管段沉放后回填前进行水压试验，压力为０．９ＭＰａ．由于管段分段预制，所以第一次压力试验必须在预制场分别对每条管段进行水压试验［２１．图３管段平移示意图万方数据３６浙江水利水电专科学校学报第２２卷３．３水面对接受预制场地的限制，管道计划分两段成型，在水面对接成设计的管段，水面对接须有起重船配合．管段的水面对接是非常关键的工序，也是施工难点，直接影响管道成型质量和施工安全．水面对接时，若管段扰动过大，会影响定位，焊接困难，最终影响管道成型质量；焊接施工时，若不注意施工工序，有可能造成重大的质量和安全事故．因此，对接水域必须选择在水流缓、风浪小的地方，并选择合适的时机施工．施工过程中，必须注意外来船舶的干扰和影响，密切注意天气的变化情况．管段在预制焊接完成后，用起重船吊至水面．水面对接选择在预制场对开的水面进行．水面对接见图４．水面对接工序：（１）对接工作舱设计与制作：水面工作舱的尺寸设计为４ｍ×７Ｉｉｌ×２．４ｍ．对接工作舱和管外壁之间必须有良好的水密性，因此，制作时必须达到设计要求的精度．（２）对接工作舱试验：为确保密封可靠，工作舱制作好后，必须进行与管段之间的吻合试验．（３）管段定位：用７艘起重船定位．（４）水面对接工作舱的安装：利用起重船在管段对接口处安装水面对接工作舱．安装后，用４个１０ｋＮ手拉葫芦将工作舱和管段收紧．（５）用２台晓０ｍｎｌ潜水泵抽干工作舱内的积水．（６）管口铆接：用板条将两管焊接拉合在一起．（７）焊工进入工作舱进行接口焊接，接口焊接达到设计和规范的要求，焊口打磨清理，焊口超声波检验，焊口清洁烘烤，焊口防腐处理．（８）拆除水面对接工作舱，水面对接工作结束．３．４管道整体沉放［４－５］管道基槽验收合格，管道驳接达到设计要求后，即可进行管道整体沉放安装．管道的沉放安装拟由１２艘起重船来完成，管道沉放吊装详见图５．施工程序如下：（１）起重船在管段进场前到达施工现场，并布置在过江管沉放轴线两侧．（２）管道进场：由４００ｈｐ“艇六”、４００ｈｐ“穗救拖２１”和４。５条２００ｈｐ锚艇拖带整条管道，在高平潮图４管段水面对接示意图图５管道沉放吊装图前的缓流时抵达安装现场．（３）横管就位：管道两端由小船拖带慢慢接近登陆点．（４）起重船就位：起重船抛前后锚，并穿挂吊络．（５）起重船吊着管段，使吊络保持受力，将整个管段按“着床位置”吊起，在测量员控制指挥下，管段慢慢移向基槽上方，进入粗就位状态．（６）潜水员下水，打开过河管段的两个进水阀门，同时打开管段两端的排气阀，管段进水．（７）此时管段开始下沉，控制好各起重船的受力，在测量监控下，缓慢沉放．在沉放的过程中，慢万方数据第３期王鹏飞等：大型钢管沉管施工技术分析３７慢后移扳正管体，将管体平缓地放在基槽的枕梁上．为了保证管道受力均衡，确保工程质量，每次动作的沉放深度不能超过０．２～０．３ｍ．管道下沉至一定深度（３ｍ）后，进行一次吊力的管位调整，调整完成后在统一指挥下，再将管道缓缓下沉，当管道下沉至距离基槽底５０ｅｍ时，再最后进行～次吊力和管位调整．在整个下沉过程中，要使管道受力平衡并且均匀，下沉要缓慢，不能过快．（８）复测管体里程、高程和方位，若有偏差由起重船配合移动管体纠正．（９）由有关部门按测量数据验收．（１０）潜水员下水，放好楔块，封好进水口法兰板．（１１）水压试验．合格后，固定好两端端头，稳定管体．（１２）解除吊络．３．５基槽回填试压验收合格后，两岸测量人员先行利用红外线测距仪定位，然后进行抛石回填（石料先行装船准备好，采用机械抛填）．抛填时，船上安排一名测量人员，岸上两边各一名测量人员，船上测量人员根据岸上测量人员的提供的数据，进行指挥抛石船的抛填方位，保证将石料准确抛填到基槽、管顶及管道周围，达到设计的要求．４结语沉管的整个施工技术难度高，重点在于各个工种的配合作业和统一指挥、协调作业．在施工工程中，施工单位要密切关注河流水位的变化，对比河流设计时的水深和实际施工时的水深，考虑吊船的吃水深度，合理论证是否需要进行船位的开挖．沉管时机的选择也至关重要，宜选择在高平潮时进行．沉管完成后及运行期必须保证沉管管道内处于满水状态，禁止抽排管道中的水体，防止浮管．根据施工方案，本工程于２０１０年年初分别对两条钢管实施了整体沉放，整个沉放过程安全有序，并达到了设计要求，为以后类似工程提供了实践经验．参考文献：［１］张勤，李均奇．水工程施工［Ｍ］．北京：中围建筑工业出版社。２００５．［２］国家技术监督局，中华人民共和国建设部．ＣＢ５０２６８—９７给水排水管道工程施工及验收规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社。１９９７．［３］石泉，张立德，李红伟．大型倒虹吸设计与施工［Ｍ］．北京：水利水电出版社，１９９７．［４］金友昌，关龙．实用给水排水工程施工手册［Ｍ］．２版．北京：中国建筑工业出版社，２００６．［５］刘灿生．给水排水施工手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．声明为适应我国信息化建设需要，扩大作者学术交流渠道和促进科技成果的迅速转化，本刊已加入“万方数据资源系统（ＣｈｉｎａＩｎｆｏ）数字化期刊群”、《中国学术期刊（光盘版）》和“中国期刊网”及中国“北极星”等网站或电子出版物，并成为其全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据库》统计刊源．凡向本刊所投稿件，全体作者均视为愿意进入上述的数字化期刊群，并愿意将该论文的复制权、发行权、信息网络传播权、翻译权、汇编权等权利在全世界范围内转让给本刊．凡被录用的稿件，将同时通过因特网进行网络出版或提供信息服务．如有作者不同意上述事项，请在来稿时申明，本刊将作适当处理．浙江水利水电专科学校学报编辑部万方数据