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摘要：莱州电厂取水沟道为水下暗沟涵管。单个管涵最大重量为588t。如何在没有500t起重船和现成预制厂的情况下，完成管涵出运及安装是施工组织的难点。本工程采用在海边修建临时预制厂，管涵预制完成后由气囊顶升、横移，然后增加填充气囊和辅助气囊，由简易滑道出运，600t方驳辅助安装的工艺进行施工。
关键词：水下管涵；气囊顶升；气囊浮运；水下安装；
Abstract:Laizhou Power Plant’s water-taking culvert is the underground drain culvert pipes. The maximum weight of single-culvert is 588 tons. How to ship and install the culvert without 500-tons derrick boat and the ready-made prefabricated places is difficult for the construction. This project intends to use such process to construct: The culvert which is prefabricated on the beach temporary prefabricated places is shipped on the summary slide by lifting ,sliding air pocket ,and increase the fulfill and assisting air pocket ,and then ,use the 600-tons scow to install the culvert.
Keywords: underground culvert; lift air pocket; float air pocket; underwater installation
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
本工程为华电国际莱州电厂一期（2X1000MW）工程循环水取水管涵部分。工程采用取水口加钢筋混凝土预制引水暗沟方案取水。循环水引水暗沟，为钢筋混凝土结构，断面净尺寸3.6×3.6m，壁厚0.55m，内底标高-7.5m，水流过喇叭口后合并为一条2—3.6×3.6m的双孔引水管涵。至泵房前约20m处，分成两条3.6×3.6m的单沟，分别与循环水泵房前池相连。管涵总长约350m。为了方便预制安装，将管涵分15m一段。分段情况见表1。
表1.管涵分段表
3、施工工艺确定
莱州电厂附近没有成熟的可用于管涵预制的预制厂，业主只提供临海约9000平面的预制场地，根据现场情况，采用目前已在国内逐渐推广应用的气囊助浮工艺，使用气囊代替千斤顶顶升预制构件，利用气囊出运，简易滑道工下水，气囊助浮并保持涵管在水面的浮游稳定，用600t方驳辅助吊运安装。管涵拖运至安装位置大体就为后，对辅助气囊缓缓放气，使管涵缓缓下沉在基床上。然后由潜水员拆除辅助气囊，将辅助气囊拖走。600t方驳驻位，方驳横跨管涵，带缆，由600t方驳调整管涵使其精确就为。
4、主要工艺施工方法：
本工程中分项工程较多，其中部分为常规施工工艺，这里只对操作难度大，工艺较为复杂的分项进行分析，包括：预制厂建设，管涵预制；管涵出运；管涵海上安装等。
4.1管涵预制施工
4.1.1预制厂建设
本工程预制场建设需要业主提供场地，经与业主沟通，业主提供场地大体位置在取水管涵向东约250米位置的海岸线处。见图1。
4.1.2管涵预制施工
管涵混凝土分两层浇注，即先浇注底板，再浇注立墙和顶板，混凝土接茬采用高压水冲毛及凿毛相结合的工艺，模板采用大片钢模板施工，模板也分底层和上层，底层模板外模竖排板，高2000mm，内模高1500mm，外模底脚用螺栓与台座锚固圆台固定，上口用［10顶杠固定、调整内外模。在底墙体混凝土中，预埋M24＠750对拉圆台螺母。上层模板内外模均采用竖排板、横围檩、竖立柱结构，用两根槽钢［16（或［l4］作竖桁架，内外模底脚均用螺栓与预埋圆台固定，顶部采用连接螺栓对拉。内模采用行走内模，即内模板和顶模板作为一个整体支拆，内模立柱底部设有顶丝和行走轮，支拆模板利用16t轮胎起重机作业，内模的拖运通过卷扬机牵引，拖至引桥，移至下一个管涵。
钢筋在加工场加工，现场绑扎。混凝土由拌合楼集中拌合罐车运输。采用泵车罐车浇注工艺，覆盖潮湿养护。混凝土强度达到设计强度的100%后，采用气囊辅助简易滑道下水。牵引设备：在每个台座的两侧埋设地锚，利用5t卷扬机进行内模牵引拖拉出孔。
图1.预制场及管涵出运场地平面布置图
施工工艺流程：台座制作（钻孔锚固圆台，浇注底座混凝土地坪）→台座隔离层铺设→底板、墙体钢筋、第一层吊钩加强筋绑扎→橡胶圈预埋→底层模板支立→堵头模板支立→底层混凝土浇注→接茬冲毛、凿毛→墙体钢筋、吊钩加强筋绑扎、吊钩预埋→上层内模板支立→顶板钢筋、预留插筋绑扎、轴线标预埋圆台→橡胶圈、施工用圆台埋设→上层外模、堵头模板支立→浇注上层混凝土→拆外模板→养护→拆内模板→起吊、出运→下一循环
4.2取水管涵出运
取水管涵的出运和安装采用气囊方案，主要施工工艺如下：
取水管涵预制完成→顶升气囊顶升管涵→管涵横行移动至出运通道→管涵支垫→管涵安装填充气囊和辅助气囊→管涵出运→管涵拖运至安装现场→管涵安装→管涵接口防护
顶升气囊顶升：顶升气囊规格直径1米*16米，工作压力0.5MPA的高压气囊，顶升沟槽盖板厚度180mm，预制须配钢筋。每条气囊的承载力=500*0.79*16=6320KN，顶升沟槽底部的尺寸1500X250mm。
图2.管涵顶升沟示意图
管涵预制完成后，将顶升气囊放入顶升沟内，充气将管涵顶升起来，然后向管涵
底塞入横向移动气囊，将管涵横向移动至出运通道，横向移动时利用3#、4#地锚。
管涵横移至出运通道后，用枕木或钢架将管涵支垫起来，离地面约250~300mm，将横向移动气囊放气并取出，然后放置出运气囊，并安装填充气囊和辅助气囊。
图3.管涵顶升沟
图4. 安装填充气囊和辅助气囊
本工程双孔管涵截面积为41.59m2，孔洞面积为3.6*3.6*2=25.92m2。每段管涵地面重量为588t，水中重量为352t。填充气囊的填充率为80%~90%，本工程每个3.6*3.6m孔洞考虑安装4个直径1.5m，长15m的气囊，填充率按照80%计算，安装填充气囊后的管涵水中重量为41t（352-3.6*3.6*2*0.8*15=40.96t）。
辅助气囊同样安装直径1.5m，长15m的气囊，每个辅助气囊的助浮能力为30~35t，考虑安装8个辅助气囊，8*35=280t。增加辅助气囊后，管涵出水高度为：（280-41）÷（15*8.85）=1.8m。如果采用6个辅助气囊，管涵出水高度为1.27m。
辅助气囊的安装需要在管涵边预埋32mm拉环，抗拉强度200KN。辅助气囊在管涵两侧对称分布，每侧3~4个，并需要将每侧的气囊帮扎牢固。
填充气囊及辅助气囊安装见图5和图6。
待填充气囊及辅助气囊安装完成后，将出运气囊放置就位、充气，进行管涵出运下水。出运通道的坡度为1：17。
图5. 管涵填充气囊和辅助气囊示意图
图6. 管涵填充气囊和辅助气囊示意图（侧面捆绑）
在管涵出运的前阶段，即在至水深1m位置以前，出运气囊由人工向前倒运，继续向前至管涵浮游状态的出运气囊提前放置在指定位置，如下图，气囊固定在安装的导向板预埋环上，气囊不充气，待管涵向前移动至预先放好的气囊时，开始充气，充气完毕后管涵继续向前。直至气囊浮游状态。
图7. 管涵出运示意图
图8. 管涵出运
气囊浮游后，由拖轮拖航，至安装位置。拖航由一艘拖力60KN，功率551KW的拖轮拖航（按照公司交工14参考）。
4.3管涵安装
管涵拖运至安装位置大体就为后，对辅助气囊缓缓放气，使管涵缓缓下沉在基床上。
图9. 管涵出运安装
然后由潜水员拆除辅助气囊，将辅助气囊拖走。
600t方驳驻位，方驳横跨管涵，带缆，由600t方驳调整管涵使其精确就为。
600t方驳（参考公司方驳57）长33m，宽12m，空载吃水0.55m，满载吃水2.0m，所需拖轮功率441KW。本工程管涵长15m，管涵顶标高为-3.35m，600t方驳可以横行跨过。600t方驳上安装两台20KN卷扬机，用作管涵调整动力。
图10. 方驳驻位示意图
图11. 方驳安装及精确就为示意图
方驳调整管涵时，用全站仪监测管涵安装轴线。在管涵侧壁上预埋圆形套环，将6m长镀锌钢管插入套环，使其出水，便于仪器监测。
待管涵安装完成后，对填充气囊进行放气，取出填充气囊。
进行下一个管涵的安装。
管涵安装完成后，需要对管涵接缝进行处理，你采用模袋混凝土包裹。模袋宽0.4~0.5m，长20m，由细石混凝土填筑。
图12. 模袋混凝土处理接缝示意图
5、方案实施效果
该工程施工方案打破传统的出运和安装工艺，技术思路合理，整套工艺成熟可靠，工序间衔接顺畅，工效高，施工安全。
充分利用现场的场地，解决了在没有现成预制场、没有500t起重船的前提下完成重达588t的涵管的出运、安装技术难题。
目前，项目已经顺利实施完成，据初步估算，若与租用码头预制、500t起重船吊安工艺比较，按工期一年计，可节省直接成本约200万元。
采用气囊工艺，完成管涵顶升、平移、出运、助浮并保持涵管在水面的浮游稳定。在本工程中都得以实现。
通过调整助浮气囊内的空气调整浮力大小的方法，达到了控制涵管平稳沉放入水的目的。
采用气囊和简易预制厂结合的方法，在预制构件吃水较小的条件下出运、安装有着广泛的应用前景。比如沉箱、 涵管、桩架、大型梁板等构件的搬运、船舶下水、打捞沉船等等。
6、结束语
莱州电厂取水管涵施工采用气囊辅助工艺，不仅解决了附近无成熟预制厂的难题，还创新了在没有500t起重船的情况下进行重型管涵水下安装的方法，为下一步深水构件安装提供了经验；同时气囊工艺得到了充分的应用，也为今后气囊工艺在水工领域的应用提供了新的思路。
參考文献
[1] 《港口工程施工手册》
[2] 《莱州电厂一期（2x1000MW）工程岩土工程勘测报告书》（取、排水构筑物地段）
关键词：水下管涵；气囊顶升；气囊浮运；水下安装；
Abstract:Laizhou Power Plant’s water-taking culvert is the underground drain culvert pipes. The maximum weight of single-culvert is 588 tons. How to ship and install the culvert without 500-tons derrick boat and the ready-made prefabricated places is difficult for the construction. This project intends to use such process to construct: The culvert which is prefabricated on the beach temporary prefabricated places is shipped on the summary slide by lifting ,sliding air pocket ,and increase the fulfill and assisting air pocket ,and then ,use the 600-tons scow to install the culvert.
Keywords: underground culvert; lift air pocket; float air pocket; underwater installation
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
本工程为华电国际莱州电厂一期（2X1000MW）工程循环水取水管涵部分。工程采用取水口加钢筋混凝土预制引水暗沟方案取水。循环水引水暗沟，为钢筋混凝土结构，断面净尺寸3.6×3.6m，壁厚0.55m，内底标高-7.5m，水流过喇叭口后合并为一条2—3.6×3.6m的双孔引水管涵。至泵房前约20m处，分成两条3.6×3.6m的单沟，分别与循环水泵房前池相连。管涵总长约350m。为了方便预制安装，将管涵分15m一段。分段情况见表1。
表1.管涵分段表
3、施工工艺确定
莱州电厂附近没有成熟的可用于管涵预制的预制厂，业主只提供临海约9000平面的预制场地，根据现场情况，采用目前已在国内逐渐推广应用的气囊助浮工艺，使用气囊代替千斤顶顶升预制构件，利用气囊出运，简易滑道工下水，气囊助浮并保持涵管在水面的浮游稳定，用600t方驳辅助吊运安装。管涵拖运至安装位置大体就为后，对辅助气囊缓缓放气，使管涵缓缓下沉在基床上。然后由潜水员拆除辅助气囊，将辅助气囊拖走。600t方驳驻位，方驳横跨管涵，带缆，由600t方驳调整管涵使其精确就为。
4、主要工艺施工方法：
本工程中分项工程较多，其中部分为常规施工工艺，这里只对操作难度大，工艺较为复杂的分项进行分析，包括：预制厂建设，管涵预制；管涵出运；管涵海上安装等。
4.1管涵预制施工
4.1.1预制厂建设
本工程预制场建设需要业主提供场地，经与业主沟通，业主提供场地大体位置在取水管涵向东约250米位置的海岸线处。见图1。
4.1.2管涵预制施工
管涵混凝土分两层浇注，即先浇注底板，再浇注立墙和顶板，混凝土接茬采用高压水冲毛及凿毛相结合的工艺，模板采用大片钢模板施工，模板也分底层和上层，底层模板外模竖排板，高2000mm，内模高1500mm，外模底脚用螺栓与台座锚固圆台固定，上口用［10顶杠固定、调整内外模。在底墙体混凝土中，预埋M24＠750对拉圆台螺母。上层模板内外模均采用竖排板、横围檩、竖立柱结构，用两根槽钢［16（或［l4］作竖桁架，内外模底脚均用螺栓与预埋圆台固定，顶部采用连接螺栓对拉。内模采用行走内模，即内模板和顶模板作为一个整体支拆，内模立柱底部设有顶丝和行走轮，支拆模板利用16t轮胎起重机作业，内模的拖运通过卷扬机牵引，拖至引桥，移至下一个管涵。
钢筋在加工场加工，现场绑扎。混凝土由拌合楼集中拌合罐车运输。采用泵车罐车浇注工艺，覆盖潮湿养护。混凝土强度达到设计强度的100%后，采用气囊辅助简易滑道下水。牵引设备：在每个台座的两侧埋设地锚，利用5t卷扬机进行内模牵引拖拉出孔。
图1.预制场及管涵出运场地平面布置图
施工工艺流程：台座制作（钻孔锚固圆台，浇注底座混凝土地坪）→台座隔离层铺设→底板、墙体钢筋、第一层吊钩加强筋绑扎→橡胶圈预埋→底层模板支立→堵头模板支立→底层混凝土浇注→接茬冲毛、凿毛→墙体钢筋、吊钩加强筋绑扎、吊钩预埋→上层内模板支立→顶板钢筋、预留插筋绑扎、轴线标预埋圆台→橡胶圈、施工用圆台埋设→上层外模、堵头模板支立→浇注上层混凝土→拆外模板→养护→拆内模板→起吊、出运→下一循环
4.2取水管涵出运
取水管涵的出运和安装采用气囊方案，主要施工工艺如下：
取水管涵预制完成→顶升气囊顶升管涵→管涵横行移动至出运通道→管涵支垫→管涵安装填充气囊和辅助气囊→管涵出运→管涵拖运至安装现场→管涵安装→管涵接口防护
顶升气囊顶升：顶升气囊规格直径1米*16米，工作压力0.5MPA的高压气囊，顶升沟槽盖板厚度180mm，预制须配钢筋。每条气囊的承载力=500*0.79*16=6320KN，顶升沟槽底部的尺寸1500X250mm。
图2.管涵顶升沟示意图
管涵预制完成后，将顶升气囊放入顶升沟内，充气将管涵顶升起来，然后向管涵
底塞入横向移动气囊，将管涵横向移动至出运通道，横向移动时利用3#、4#地锚。
管涵横移至出运通道后，用枕木或钢架将管涵支垫起来，离地面约250~300mm，将横向移动气囊放气并取出，然后放置出运气囊，并安装填充气囊和辅助气囊。
图3.管涵顶升沟
图4. 安装填充气囊和辅助气囊
本工程双孔管涵截面积为41.59m2，孔洞面积为3.6*3.6*2=25.92m2。每段管涵地面重量为588t，水中重量为352t。填充气囊的填充率为80%~90%，本工程每个3.6*3.6m孔洞考虑安装4个直径1.5m，长15m的气囊，填充率按照80%计算，安装填充气囊后的管涵水中重量为41t（352-3.6*3.6*2*0.8*15=40.96t）。
辅助气囊同样安装直径1.5m，长15m的气囊，每个辅助气囊的助浮能力为30~35t，考虑安装8个辅助气囊，8*35=280t。增加辅助气囊后，管涵出水高度为：（280-41）÷（15*8.85）=1.8m。如果采用6个辅助气囊，管涵出水高度为1.27m。
辅助气囊的安装需要在管涵边预埋32mm拉环，抗拉强度200KN。辅助气囊在管涵两侧对称分布，每侧3~4个，并需要将每侧的气囊帮扎牢固。
填充气囊及辅助气囊安装见图5和图6。
待填充气囊及辅助气囊安装完成后，将出运气囊放置就位、充气，进行管涵出运下水。出运通道的坡度为1：17。
图5. 管涵填充气囊和辅助气囊示意图
图6. 管涵填充气囊和辅助气囊示意图（侧面捆绑）
在管涵出运的前阶段，即在至水深1m位置以前，出运气囊由人工向前倒运，继续向前至管涵浮游状态的出运气囊提前放置在指定位置，如下图，气囊固定在安装的导向板预埋环上，气囊不充气，待管涵向前移动至预先放好的气囊时，开始充气，充气完毕后管涵继续向前。直至气囊浮游状态。
图7. 管涵出运示意图
图8. 管涵出运
气囊浮游后，由拖轮拖航，至安装位置。拖航由一艘拖力60KN，功率551KW的拖轮拖航（按照公司交工14参考）。
4.3管涵安装
管涵拖运至安装位置大体就为后，对辅助气囊缓缓放气，使管涵缓缓下沉在基床上。
图9. 管涵出运安装
然后由潜水员拆除辅助气囊，将辅助气囊拖走。
600t方驳驻位，方驳横跨管涵，带缆，由600t方驳调整管涵使其精确就为。
600t方驳（参考公司方驳57）长33m，宽12m，空载吃水0.55m，满载吃水2.0m，所需拖轮功率441KW。本工程管涵长15m，管涵顶标高为-3.35m，600t方驳可以横行跨过。600t方驳上安装两台20KN卷扬机，用作管涵调整动力。
图10. 方驳驻位示意图
图11. 方驳安装及精确就为示意图
方驳调整管涵时，用全站仪监测管涵安装轴线。在管涵侧壁上预埋圆形套环，将6m长镀锌钢管插入套环，使其出水，便于仪器监测。
待管涵安装完成后，对填充气囊进行放气，取出填充气囊。
进行下一个管涵的安装。
管涵安装完成后，需要对管涵接缝进行处理，你采用模袋混凝土包裹。模袋宽0.4~0.5m，长20m，由细石混凝土填筑。
图12. 模袋混凝土处理接缝示意图
5、方案实施效果
该工程施工方案打破传统的出运和安装工艺，技术思路合理，整套工艺成熟可靠，工序间衔接顺畅，工效高，施工安全。
充分利用现场的场地，解决了在没有现成预制场、没有500t起重船的前提下完成重达588t的涵管的出运、安装技术难题。
目前，项目已经顺利实施完成，据初步估算，若与租用码头预制、500t起重船吊安工艺比较，按工期一年计，可节省直接成本约200万元。
采用气囊工艺，完成管涵顶升、平移、出运、助浮并保持涵管在水面的浮游稳定。在本工程中都得以实现。
通过调整助浮气囊内的空气调整浮力大小的方法，达到了控制涵管平稳沉放入水的目的。
采用气囊和简易预制厂结合的方法，在预制构件吃水较小的条件下出运、安装有着广泛的应用前景。比如沉箱、 涵管、桩架、大型梁板等构件的搬运、船舶下水、打捞沉船等等。
6、结束语
莱州电厂取水管涵施工采用气囊辅助工艺，不仅解决了附近无成熟预制厂的难题，还创新了在没有500t起重船的情况下进行重型管涵水下安装的方法，为下一步深水构件安装提供了经验；同时气囊工艺得到了充分的应用，也为今后气囊工艺在水工领域的应用提供了新的思路。
參考文献
[1] 《港口工程施工手册》
[2] 《莱州电厂一期（2x1000MW）工程岩土工程勘测报告书》（取、排水构筑物地段）