漯河取水头沉管施工方案.doc

漯河取水头沉管施工方案
一、工程概况
1.1 项目背景
本工程位于漯河市某取水工程河段，主要建设内容为取水头沉管安装，包括水下沟槽开挖、管道预制与焊接、浮运沉放、水下接口处理及沟槽回填等关键工序。工程区域河床覆盖层以黏性土、淤泥质土为主，局部存在风积沙层，厚度1～15m，需针对性制定开挖及地基处理措施。施工段河道宽度约120m，平均水深6m，水流速度0.8m/s，施工期间需协调航运管理部门进行临时封航。
1.2 主要工程量
· 沉管管道：DN1200mm钢管，总长280m，分6段预制，单段长45～50m
· 取水头：钢制蘑菇型结构，重量52t，直径4.5m
· 水下沟槽：底宽3.2m，平均开挖深度5.8m，边坡1:2.5
· 支墩浇筑：C30水下混凝土，共18个，单个体积8.5m³
二、施工总体部署
2.1 施工流程
施工准备→水下地形勘测→沟槽开挖→管道预制与防腐→取水头预制→浮运拖航→管道沉放→水下接口→支墩浇筑→沟槽回填→验收
2.2 施工分区
· 预制区：河岸平整场地，设置管道焊接平台（长60m×宽8m）及取水头加工区，配备2台50t龙门吊。
· 水上作业区：划分管道浮运通道（宽20m）、沉放区（长60m×宽15m）及船舶锚泊区，采用4艘拖轮配合作业。
· 监测区：两岸布设3个全站仪观测点，实时监控管道沉放姿态及取水头定位精度。
2.3 设备配置
设备类型
规格型号
数量
用途
挖泥船
抓斗式2m³
1艘
水下沟槽开挖
起重船
150t全回转
1艘
取水头吊装、管道沉放
拖轮
800马力
2艘
管道浮运拖航
潜水设备
KM370氦氧潜水装具
4套
水下接口、清淤作业
全站仪
Leica TS60
2台
三维定位监测
三、关键施工技术
3.1 水下沟槽开挖
3.1.1 开挖工艺
· 土层段：采用抓斗式挖泥船开挖，分层厚度2m，挖至设计底标高以上30cm时改用人工潜水清淤，确保槽底平整度误差≤150mm。
· 岩石段：采用水下控制爆破，钻孔直径90mm，孔距1.5m，排距1.2m，单孔装药量0.8kg，采用乳化炸药（抗水型），爆破后潜水员使用风镐修整槽壁。
3.1.2 质量控制
· 沟槽轴线偏差≤100mm，底高程偏差±200mm，采用测深杆每5m检测一次。
· 爆破飞石控制：覆盖1cm厚胶皮炮被+主动布鲁克网，爆破振动速度≤5cm/s。
3.2 管道预制与防腐
3.2.1 管道焊接
· 钢管材质Q235B，采用双面埋弧焊，焊接前进行坡口加工（V型60°），对口错边量≤1.5mm。
· 每道焊口进行100%超声波探伤（UT）和20%射线探伤（RT），Ⅰ级合格率需达98%以上。
3.2.2 防腐处理
· 外壁：喷砂除锈达Sa2.5级，喷涂聚脲防水层（干膜厚度2mm）+玻璃纤维布（3层），电火花检测电压25kV无漏点。
· 内壁：涂刷无毒环氧涂料，干膜厚度≥300μm，附着力测试≥5MPa。
3.3 取水头安装
3.3.1 预制与运输
· 取水头分3瓣在岸上焊接成型，内部设置8道加强肋（∠100×8角钢），完工后进行2.0MPa水压试验。
· 采用气囊法下水：在轨道上铺设6条Φ1.2m气囊，充气压力0.6MPa，通过卷扬机牵引滑入水中。
3.3.2 吊装定位
· 起重船主钩挂设4根Φ32mm钢丝绳（安全系数6.5），辅助钩吊平衡梁控制姿态，起吊速度≤0.5m/min。
· 定位误差控制：平面位置±50mm，高程±30mm，采用全站仪极坐标法实时监测，潜水员水下辅助调平。
3.4 管道浮运与沉放
3.4.1 浮运工艺
· 管段两端安装钢制堵板（厚度16mm），顶部设Φ50mm排气阀，底部设Φ100mm进水阀。
· 浮运时管段吃水深度控制在1.2m，采用2艘拖轮呈“八字形”牵引，航速≤1.5kn，避开流速大于1.2m/s时段。
3.4.2 沉放控制
1. 注水下沉：打开两端进水阀，同步向管内注水，初始注水速率0.5m³/min，当管道下沉至距槽底1m时减速至0.2m³/min。
2. 姿态调整：通过两岸3个手拉葫芦（50t级）微调管道轴线，确保坡度偏差≤0.3%，每下沉1m校核一次坐标。
3. 着床验收：管段着床后，潜水员检查管底与槽底接触间隙，局部间隙＞300mm处采用袋装碎石回填找平。
3.5 水下接口处理
3.5.1 法兰连接
· 接口采用榫槽式法兰，密封面填充丁腈橡胶垫片（厚度10mm），螺栓采用316不锈钢材质（M24×80mm），扭矩控制450N·m。
· 潜水员水下对称紧固螺栓，分3次循环施拧，每次扭矩递增30%，完成后进行0.6MPa水压试验，保压30min无泄漏。
3.5.2 防腐补强
· 接口外侧缠绕三层聚乙烯冷缠带（宽度500mm），搭接宽度≥100mm，采用专用压辊压实，表面涂刷防腐面漆。
3.6 沟槽回填与支墩浇筑
3.6.1 分层回填
· 采用粗砂垫层+袋装碎石”回填方案：底层铺设300mm厚中粗砂，采用导管法水下灌注；中层回填袋装碎石（粒径5～10cm），每层厚度500mm，潜水员水下整平；顶层覆盖200mm厚素土，形成自然河床形态。
3.6.2 支墩施工
· 支墩采用钢模板水下安装，混凝土通过导管浇筑（坍落度200mm），导管埋深控制2～6m，浇筑完成后采用冷却水管降温，确保内外温差≤25℃。
四、质量控制措施
4.1 关键参数控制
· 管道焊接：每日首道焊口进行焊接工艺评定，环境温度低于-5℃时采取预热措施（预热温度80～120℃）。
· 沉放精度：管道轴线偏差≤150mm，高程偏差±100mm，取水头法兰面水平度≤2mm/m。
· 混凝土质量：水下混凝土初凝时间≥6h，28d抗压强度≥35MPa，抗渗等级P8。
4.2 检测方法
· 沟槽验收：采用多波束测深仪进行三维扫描，每10m生成横断面图，确保无超挖、欠挖。
· 接口检测：潜水员使用水下摄像机记录法兰连接全过程，提交影像资料存档。
· 防腐层检测：电火花检漏仪（电压30kV）沿管道外壁匀速扫描，漏点修复后重新检测。
五、安全与环保措施
5.1 水上作业安全
· 船舶管理：所有施工船舶配备AIS定位系统，夜间开启警示灯（红闪灯，间隔50m），锚泊系统采用“八字锚+尾锚”固定，锚缆长度为水深的6倍。
· 潜水作业：潜水员下潜前进行压力测试，水下工作时间≤60min/次，水面设置减压舱（工作压力0.6MPa），配备2名潜水医师全程值守。
5.2 施工安全防护
· 爆破作业：设置三级警戒区（半径300m），爆破前15min鸣笛警示，采用导爆管雷管起爆网络，延期时间控制在50ms以内。
· 用电安全：水上平台配电箱设置防雨罩及漏电保护器（动作电流30mA），电缆采用YJV22-10kV防水型，埋深0.8m敷设。
5.3 环境保护
· 施工船舶配备油污分离器（处理能力0.5t/h），生活污水经生化处理达标后排放。
· 弃土处理：沟槽开挖弃土运至指定弃渣场（距离15km），运输车辆覆盖篷布，防止扬尘。
· 生态恢复施工完成后，在两岸边坡喷播狗牙根草籽（混合比例70%），覆盖无纺布防护，确保植被覆盖率≥80%。
六、施工进度计划
6.1 关键节点控制
· 第1～15天：施工准备及预制区建设
· 第16～45天：管道焊接、防腐及取水头加工
· 第46～60天：水下沟槽开挖及清淤
· 第61～70天：管道浮运、沉放及接口施工
· 第71～85天：支墩浇筑、沟槽回填及设备退场
6.2 工期保障措施
· 雨季施工：配备2台大功率抽水泵（流量150m³/h），沟槽两侧设置排水沟（宽0.5m×深0.8m），防止雨水倒灌。
· 夜间施工：沉放区配备4盏3000W投光灯（照度≥50lux），每艘作业船舶设置LED显示屏，实时显示施工状态。
七、应急预案
7.1 管道浮运遇险
· 突发风浪：风速≥12m/s时，立即启动应急拖轮，将管段拖至避风锚地，采用4点锚泊固定，管段两端增加临时浮筒（浮力5t/个）。
· 泄漏处理：发现管段堵板渗漏，潜水员水下采用快速封堵剂（初凝时间＜5min）临时止漏，返港后更换密封垫重新试压。
7.2 潜水事故救援
· 减压病处置：现场减压舱立即启动，按“2.8MPa×30min”方案进行治疗，同步联系120急救车转运至专业医院。
· 水下失联：潜水员配备应急信标机（作用距离5km），水面监护员每3min通话确认，失联超过10min立即组织打捞队救援。
7.3 环境污染应急
· 油品泄漏：立即停止作业，投放吸油毡（储备量500m²）围堵泄漏区域，使用防爆泵回收油污，泄漏量超过0.5t时启动环境应急预案。
八、验收标准
8.1 主控项目
· 管道轴线偏差≤100mm，高程偏差±50mm（规范允许值±200mm）
· 取水头定位误差≤50mm，法兰面平整度≤2mm/m
· 水下接口水压试验0.6MPa，保压30min压降≤0.02MPa
8.2 资料提交
· 竣工图（含管道轴线、高程曲线图）
· 隐蔽工程验收记录（水下影像资料）
· 管道防腐层检测报告、焊缝无损检测记录
· 取水头结构强度试验报告
本方案通过系统性整合水下开挖、浮运沉放、精密定位等关键技术，结合漯河河段地质水文特点，确保施工全过程安全可控、质量达标。施工期间需严格执行航运管制、潜水作业规程及环保要求，各项工序验收合格率需达到100%。