沉管技术在给水工程穿越河道施工中的应用.pdf

第6 期 2 6 年6 月 广 东土 木与建 筑 GUANGD ONG ARC HI T EC T URE C I VI L E NGI NE ERI NG N o 6 J I J N 2 0 0 6 沉管技术在给水工程穿越河道施工中的应用 邓迎 芳 ( 广州市建筑集团市政路桥分公 司 广州 5 1 0 0 3 0 ) 摘要 ： 通过对珠 海某供 水工程 中过 河钢管采 用沉管技术进行施工的 实例 阐述 了过河管道沉管施工 中应 注意 的 问题以及在 类似 工程 中的借鉴作用。 关键词 ： 沉管；给水工程：施工 1 T程 概 况 珠海市某给水工程在穿越南水河段时采用直径 1 2 m的钢管从河底穿过 ， 在河滩两岸设置弯管及阀 门井与两端混凝土给水管道连接。过河钢管总长约 2 3 0 m， 管道材料为 1 2 2 0 x 1 2钢管直缝焊接钢管 ， 该 过河钢管采用沉管法进行施工 需要进行两次水压 试验 ， 即在管道陆上成型后和沉管稳定后各试验一 次 ， 压力均为 1 0 MP a 。 经现场勘查 ，南水河落潮时水深仅约 1 1 5 m 会影响管道的浮运和沉放 ， 两岸为冲积滩头 西岸为 砂石场码头河堤 ， 该块空地面积较大 可作为钢管的 成型场地 ， 河道淤泥较深 ， 每天有两次潮汐 基槽开 挖时回淤量较大 ， 开挖施工难度较大。 本工程的主要施工难点和重点如下： 钢管的 焊接 和防腐 处理是保 障本工程施 工质量 的关键 ： 由于管径较大且管道较长 进行管道吊装时整体 偏软， 沉管施工是本工程的施工重点和难点； 管道 两岸边滩头的基槽开挖和管道的横管。 2沉管施工过程 2 1 施工准备 在工程开工前安排专业人员对施工范围内作全 面探查 ， 以了解地下原有地下管道、 设施的走 向和位 置 。根据开料情况供应足够 的钢管材料 并按施工 方案配备水上、 陆地的起重机械 、 运输机械 、 焊接设 备 、 发电设备等。配备足够的焊接操作人员及管理 人员 ， 施工前 由项 目部技术负责人及安全负责人对 施工班组进行技术交底和安全交底 ， 确保施工质量 和安全。 44 2 2 钢管成型施工 通过对现场条件 的调查 由于西岸河堤不能提 供足够长的成型场地 故拟将 2 3 0 m管道分成两段 进行焊接成型 其施工工序为： 平整场地一放样定线 一 中线控制一高程控制一对 口校核一焊接、 防腐及 试压一钢管内防腐洒水养护。 2 3 基槽开挖及基底处理 ( 1 )基槽开挖施工 两岸滩头段 的基槽开挖深度约为 4 5 m， 可采用 9 m长拉森钢板桩支护开挖 ， 支护长度各 6 0 r n 往外 则为通航河道。滩头段基槽 开挖前 用钢制浮箱上 安置的挖掘机先将两岸滩头平整 然后用 吊机垂吊 振锤施打 9 m拉森钢板桩 ， 钢板桩之间宽 4 m 挖掘 机在浮箱上进行基槽开挖 边挖边 向河道中心后退 开挖出的淤泥通过水上运泥船运至岸边 。 该河通航河道段开挖深度约为 6 m 在开挖位于 通航段 的基槽前必须办理水上施工许可证 正式开 挖时还必须由海事部门进行封航。 施工中采用 l m 3 挖 泥船进行开挖施工 ，直至管底基础标高以下 0 5 m， 基槽边坡为 1 ： 3 ， 基槽底宽 2 m。 ( 2 )管道基础处理 基槽开挖完成并经验收合格后 ， 对基槽进行清 淤 由一艘铁驳船上的泥浆泵进行吸排 潜水员水底 检查符合要求后才能进行基础施工。 管道基础为抛石 ， 宽 2 m， 长 2 3 0 m， 抛石时运石 船上 由测量人员指挥 岸上 由测量组监控轴线 相互 之间用对讲机联系， 抛石前测量抛石点基槽标高 ， 如 低于管底标高 0 9 m及以上时则先抛块石后抛碎石 ： 如低于管底标高小于 0 9 m时 ， 则抛碎石 ， 并 由潜水 员潜入水底对基底抛石面进行整平及粗细平 。 维普资讯 http:/ 2 6 年6 月 第6 期 邓迎 芳： 沉管 技术在 给水工 程穿 越河道施 工中的 应用 J U N 2 帅 6 N o 6 2 4 横管及水上焊接施工 ( 1 )吊管下水 吊管下水时共使用 2艘吊力 3 0 t 以上的吊船 和 3部 3 0 t 吊车 ， 吊管前 吊船抛好后锚 ， 在岸上系好前 缆 ， 以控制船舶的后退速度。吊船起吊时可能出现 拖拉现象 ， 在钢管底部分段铺设枕木 ， 使木板在枕木 上滑移 ， 避免钢管防腐层破坏。 吊船和吊车就位完毕后 ， 各 自执络并对起 吊滑 轮作预紧 ， 按指挥信号同步起 吊。当管 中部分离地 后 ， 吊船点停止起吊， 保持离地高度松开前缆 ， 并使 吊船缓慢后退 ， 吊车臂配合逐步外移 。当全管 吊离 地面后停止起吊， 调整钢管使其处于完全水平状态。 当钢管移 出堤岸 6 0 m时。 将离岸端放下水利用水浮 力一起作用 。 第 2艘吊船到岸边接 吊， 河岸的 l台吊 车和 2艘吊船负责起 吊( 如图 1 ) 。各吊船在统一指 挥下依次后退 ， 直至两管端完全离开堤岸时 ， 依次下 降将水管放至水面并将钢管浮运至适 当位置寄放 。 避免来往船舶对钢管造成损坏。另一段成型管道作 同样处理 。 南水河 桥 图 1 钢管下水施工平面示意 图 ( 2 )横管 横管施工时河道全面封航 。 使用 2艘机 动船将 横管拖至岸边 。 再在岸上用 3 0 t 吊车吊起一端往基槽 的起始点拖但不离开水面 ，利用水浮力使管处于半 浮 沉 状 态 ， 另 一 端用一艘机 动船护尾引导 使管道最终处 于基 槽 上 面 第 2条钢管 按 同样办法拖至 基槽上方的水 面 ， 如图 2所示。 日日3 0 t 吊 车 f横 西 岸 管后钢管 南岸 南水河桥 图 2 横管完成前、 后示意图 ( 3 )水上驳接 两段成型钢管横管至基槽上方水面后 。 开始进 行水面焊接驳接 ， 施工时必须进行封航。驳接时， 顺 航道方向用 2只吊船 分别泊于两管段管端 ， 钢制浮 箱上的吊船吊着焊接箱 ( 尺寸为 2 4 0 0 x 1 2 0 0 x 1 2 5 0 ) 在焊接位置安装好， 移动驳接管端 ， 使驳接 口对正 。 焊接时先对钢管上部进行修 口和焊接 。 然后抽 干焊接箱 内的水 ， 使两钢管端 E l 水下部分露出， 进行 修 El并焊接。 在管外全部焊好后 ， 焊工通过 6 0 0进 人 口进入管内焊接 内焊缝及切割两管端 6 m m封板 并将封板碎件搬至焊接箱 内 全部焊接完成后对焊 缝进行检查 ， 确认无气孔和渗漏后对钢管进行 内外 防腐处理 ， 并将进人 口封闭焊接和防腐， 完成水面焊 接驳接工作。水面接管施工如图 3所示。 A ： A = = - = 一A 图 3 水面对接立面示意图 2 5 沉管施工 经计算 。 整条沉管管道总重约 8 2 t ， 施工时在钢 管上方沿管道纵向绑扎气囊 ， 以保证钢管在水面的 稳定和均匀缓慢下沉 ， 管道中部 由钢制浮箱上的吊 船吊住 ， 两端各使用 l台 5 0 t 吊机配合沉放。 吊船及 吊机在各 自的吊点上执络 ， 在统一指挥 下预受力 。 此时各吊机和吊船同时收紧或放松锚缆与 钢管同步移动。 直至钢管完全处于基槽上方 ， 再打开 钢管两端的排气阀各用 1台 1 o o潜水泵抽水人管。 总指挥根据钢管两端的排气情况分多次指挥各 吊船放松或拉紧钢丝绳 ， 使钢管逐渐下沉 ， 当管底离 基槽约 0 8 m时停止下沉 ， 调整钢管轴线 ， 准确无误 后在统一指挥下分多次将钢管沉至管道基础上 。 各 吊船将 吊索放松至预紧状态 。 测量人员确认钢管位置达到设计要求后 。 潜水 员下水检查钢管就位情况 ， 并安装楔子 ， 岸上人员安 装试压管道 ， 准备进行试压验收， 当试压验收达到要 求后 。 各吊船解络 ， 两管端由岸上人员用手动葫芦和 钢丝绳固定于钢桩将管道固定。 ( 下转第 6 2页) 45 _n Mu n N H ， 一 、 前 一 管 一 维普资讯 http:/ 2 舯6 年6 月 第6 期 广东土 木与 建筑 J U N 2 0 0 6 N o 6 体偏移一定距离 ( 大概为地脚螺栓偏位 的平均值 ) ， 以减小地脚螺栓的位置偏差 ； b 将弯曲的地脚螺栓调 直， 若地脚螺栓损伤严重 ， 可适当将螺栓部位混凝土 向下凿除 ； 在正确的轴线位置制作一个 3 0 0 m m高 的钢筋混凝土短柱 ，短柱截面可较柱底钢板每边大 5 0 m m； 新制作 2 4螺杆 ， 长度约为 3 0 0 mm加上露出 混凝土面的长度 ， 在短柱 内部与原螺杆双面焊接 ， 以 调整螺杆到达正确的位置 ， 必要时可将螺杆稍微弯 折 以调整位置， 调整后所有螺杆位置必须符合原设 计 图纸要求 ， 其位置偏 差应 小于 4 m m； 短柱按照构 造要求配置纵筋 、 箍筋 ， 纵筋通过植筋植入混凝 土 中；新 旧混凝土交接面需凿毛并涂刷 Y J 一 3 0 2界面 处理剂， 以加强新旧混凝土的粘结； 待短柱混凝土 达到一定强度后即可进行钢结构的安装 采用该法由于通过轴 网整体偏移减小 了螺杆位 置偏差 ， 并通过新增钢筋混凝 土短柱将螺杆位置恢 复到准确位置 ， 上部钢结构仍 可按照原图纸进行制 作 ， 只是将钢柱柱高降低 3 0 0 mm， 较其它方法减小 了钢结构的制作难度 ； 充分利用了原来预埋的螺栓 ， 使螺栓锚固更安全可靠 ； 钢筋混凝土短柱的纵筋数 量少和直径小， 植筋难度小 ； 只需将柱位处的表层混 凝土凿除， 施工对原结构影u C j , ； 加固处理施工可与 钢结构构件的制作同时进行 ， 有效地节省建设n ,-j - I q 。 通过以上分析可知 ， 该法与前两种方法相 比具 有较大的优越性 ， 故本工程采用该加固方案。 4结语 4 1 在钢结构工程施工中， 预埋地脚螺栓位置的准 确性非常重要 ， 若地脚螺栓位置偏差较大， 就可能导 致上部结构的安装困难 。对这种问题 的处理 ， 必须 综合考虑加固施工的难易程度、 加固效果的可靠性 以及对原结构的影响程度等各方面的因素 以选择 最佳的方案 4 2 对于工程事故造成 的钢结构地脚螺栓的变形、 锈蚀等损坏 ， 应视损坏的程度进行相应的处理 参考文献 1 C E C S 2 5 ： 9 0 混凝土结构加 固技术规范 S 2 卢铁鹰钢结构 M 西南师范大学 出版社 ， 1 9 9 3 ( 上接第 4 5页) 2 6 基槽回填 管道沉放施工完成后 ， 按照设计要求 ， 抛石时应 根据管线水位 、 流速 、 水深、 石块大小等参数确定抛 石落点 ， 以保证抛石到位。抛填时边移船边抛填 ， 由 潜水员在水下检查 ， 若遇高点 由潜水员用高压水冲 平， 对抛石不足之处则 由潜水员指挥补抛 。 垫点以外 部分不回填 ， 让其 自然 回淤。 3 施工过程中的主要技术措施 3 1 钢管焊接 将焊V I 两侧各 1 0 m m以上的范围进行清污。 露出金属光泽 ； 焊缝表面光洁， 无裂纹 、 气孔 、 弧坑 和灰渣 ， 宽窄均匀整齐， 无 明显的凹凸缺陷及咬边现 象； 焊缝加强面应高出管面约 2 ra m。 焊出坡口边 缘 2 3 m m， 每道焊缝均应经超声波探测 ， 最后一道 焊缝必须进行超声波探伤。 5 2 基槽开挖 基槽开挖过程中测量组对基槽轴线、 宽度及 标高进行监测， 并指导挖泥船进行开挖； 如在开挖 中发现 回淤量过大 。 应扩大边坡或在 回淤量大的一 6 2 侧边坡处挖出回淤带 ； 基槽开挖完成后要进行测 量验收， 分别从两岸拉出测绳 ， 以 l m间隔测出各点 水深 ， 并在断面图上标示出基槽底线 ， 直观地了解基 槽的开挖情况。 3 - 3 吊管质量技术措施 吊管下水时。 各 吊络与钢管接触部分均用胶 管或棉布套好 。 使钢丝绳与钢管隔开 。 避免破坏钢管 外防腐层； 各吊船掌握本船的吃水深度， 避免受力 不均匀而使钢管出现过大的变形； 控制各吊船的 起吊或下降速度 ，将每一动作控制在 0 2 0 3 m。 避 免钢管变形 。 3 4 横管及沉管的质量技术措施 每次起吊及下降时均需留意各吊船的吃水变 化， 并及时进行调整； 由于钢管是采用水泵灌水的 进水形式， 故沉管过程中应掌握排气情况， 以及 吊船 的吃水变化来控制沉管速度 ， 确保钢管受控下沉。 4结 语 通过该给水工程过河管道中沉管工艺的成功应 用 。 我们积累了沉管施工的初步经验， 并对我司今后 类似工程 的施工提供了参考。 维普资讯 http:/