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【摘 要】水下沉管是一项具有投入少、工期短、利于环境保护的水下施工技术，这对于管道需要穿越水下地质情况复杂、水深较深、不方便围堰施工等工程比较适用。本文选取珠江流域番禺某一水下大型沉管工程作为案例，具体介绍该工程大型钢管沉管技术的具体实施办法和相关的质量控制要点，为更多大型钢管的沉管工程提供相关借鉴。
【关键词】沉管；大型钢管；施工技术；质量控制
1 前言
水下沉管是一项具有投入少、工期短、利于环境保护的水下施工技术，这对于管道需要穿越水下地质情况复杂、水深较深、不方便围堰施工等工程比较适用。目前国内已有工程成功实施该项技术，例如赣州市的污水处理厂某段截污干管工程、东莞市范围某段供水管道等，这两个工程的钢管都是2m以下的，当前我国实施大型钢管的沉管技术的工程很少，本文所要介绍的番禺东涌水厂沉管工程就是一个先例，具体的施工技术如下。
2 工程概况
番禺东涌水厂需要扩建，该工程二标某段途经紫坭河，整个工程的水下管道全部使用36×DN2500的钢管。这个河段最深处约10m，而河床的宽度大约200m。河道的底部主要以淤泥为主，含沙量大；河道水流相对平缓，属于通航河段，为了施工期间确保河道的正常通航，而且施工需要避免污染水体，经过多个方案的比较，最终确定采用沉管施工技术。
3 大型钢管沉管施工过程
大型钢管的沉管施工过程主要分为以下5个工序，即钢管制作、开挖基槽、吊管下水及运输就位、钢管下沉、填砂保护和抛石回填。
3.1 钢管制作
由于大型钢管体积大、重量比较重，为避免焊接完成的管道，需要经过长距离运输才能到达沉管现场，考虑在河道岸边滩地顺水流方向布设钢管焊接制作场地。在钢管制作阶段，需要做好相关的钢管制作质量控制措施，以确保焊接制作的质量。一般的程序有：利用枕木搭建一个承托钢管的焊接平台，用水准仪进行测量控制，使每一处平台都在同一个高程，使用激光测距仪沿钢管制作平台纵向每20米施放一个方向控制点，在纵向高程起伏变化处设加密控制点，以此做为整根钢管制作的基准线。首先将钢管端面设置为过河管竖直面，使用汽车吊配合人工进行稳管和粗对管，使用连接钢板将稳管和粗对管完成的管口临时焊接固定，然后使用铁楔和连接钢板进行精细对管，做到纵向管底高程相同，环向管口对接平顺，管缝均匀，确认满足质量要求后，开始管缝焊接。管口焊接严格按照相关技术规范进行，确保焊接质量，焊接完成后，对全部管口进行质量检验。合格后，对整根管道进行水压试验，试验压力为工作压力的1.5倍，试压合格后，对整根管道的外防腐层检查，有破损的部位与管缝一同进行防腐处理。制作完成的管道经检验满足质量要求后，即具备了下水条件。
3.2 开挖基槽
开挖基槽主要利用抓斗挖泥船进行。基槽的挖掘深度以深于管底标高0.5m为标准，基槽边坡的比例为1:3。开挖的过程按照“粗开挖——细开挖——基槽清理”三步进行，而粗开挖是定位基槽和初步成型的首要步骤，细开挖则是完善成型基槽的主要工序，让基槽完全成形，,基槽清理则是对挖掘时落在基槽上的污泥进行清理，与此同时将钢管的砼枕木垫点放置好。在挖掘过程中，在河道两岸设置标杆，使用卫星定位仪全程跟踪监测开挖质量，确保平面位置准确，开挖高程满足要求。
3.3 吊管下水及运输就位
基槽开挖完成后，进行吊管下水施工。在下水前，务必检查钢管的全部阀门和进出水口有没有关紧，以免下水后，有河水渗漏到管道内；钢管吊点按照设计要求设置并且焊接牢固，采取可靠措施，预防吊装过程中破坏外防腐层；在水底基槽铺设的砼枕木上固定放置木板， 以保护钢管的防腐层。钢管下水使用7台100吨汽车吊同时起吊，将整根钢管缓缓放入水中。使用六艘拖船将其拖入沉管区域，进行管道沉管就位，做好临时固定，防止漂移。这就是所谓的横管就位基本完成。
3.4 钢管下沉
根据本工程的设计图纸知，该段下沉管道共长 214m，总重量大概为480t，为了确保施工安全和沉管质量，需要使用8艘100t吊船，另外两岸需要两台100t的吊机配合施工。横管完成后，每艘吊船和吊机在设计停靠的位置就位，由于涨潮时水流比较缓慢，所以横管可以在潮水涨到最高位的时候进行。当横管施工完毕后，打开钢管两端的排气阀和中间预留的进水口，根据统一指挥信号，把钢管缓慢吊起，然后各吊船和吊机同时收紧或者放松吊绳以保持吊船和钢管同步移动，直到钢管完全放到基槽的上方。
钢管下沉作为水下沉管施工最重点的工序，需要严格控制施工过程，包括人员的配合、人机的配合，吊机动作速率的控制等，做好控制工作，能防止钢管变形过大而被损坏，每一次起吊都要留意各个吊船的吃水深度变化，有利于及时调整，并且钢管下沉时，速度不能过快，均匀下沉。
沉管落地后，由潜水员对进水口封堵，进行第二次水压试验。试验合格后即可进行粗砂保护回填和抛石压填。
3.5 粗砂保护回填和抛石回填
管道沉放施工完毕后，需要根据设计要求实施粗砂保护回填和抛石回填施工。一般是在自管底面至管顶面以上500mm 范围内全部抛填中粗砂，管顶面500mm以上采用块石压顶至原河床标高。抛石前应由潜水员到水底将粗砂整平捣实；对抛砂不足的地方，由潜水员指挥补抛。抛石时，需要按照管线的水位、水深、水流速度以及石块大小等情况确定抛石的位置，确保抛石的位置准确。最好采用人工办法或者开底泥驳实施填石施工，抛石时要边移船边抛填，并由潜水员在水下检查，若遇抛填过高的点，由潜水员用高壓水冲平。铺设施工完毕后，需要在管道的上下游河堤上埋设“禁止船舶下锚”的标志。
3.6 注意问题
整个管道下沉施工过程需要注意两个问题，一是由于沉管是在水下进行施工，可见性很差，所以选择过河位置前要进行相关的水底地质勘探，同时考虑河宽、水流速度、河底土质情况等；二是在沉管过程中，做好质量控制，包括做好过河定位线控制、基槽开挖质量控制、钢管制作控制、防腐质量控制以及抛石回填、铺设质量控制等；三是整个水下沉管施工过程组织协调非常重要，是整个工程能否顺利进行的关键。对外协调航道断航，对内在钢管下沉过程中，统一指挥、同步下沉同步操作。
4 结束语
水下沉管工程无需搭拆围堰，根据该工程的经验总结，实施水下沉管不但能节约工期、节约成本、还能减少对水体的污染，防止围堰施工受水位影响等不利因素，相对来说，比围堰施工更文明、更环保、更经济、更安全。
参考文献：
[1]王中荣.水下沉管施工技术[J].中国高新技术企业. 2007(07).
[2]朱林.隧道沉管法施工技术[J].技术与市场. 2011(08).
[3]申琪玉,邱峰,张海燕.广州洲头咀隧道管段浮运沉放关键技术研究[J].施工技术. 2010(05).
[4]杜朝伟,王秀英. 水下隧道沉管法设计与施工关键技术[J].中国工程科学. 2009(07).
[5]胡昌然.大型钢管水下沉管施工技术[J].建材与装饰(中旬刊). 2008(03).
【关键词】沉管；大型钢管；施工技术；质量控制
1 前言
水下沉管是一项具有投入少、工期短、利于环境保护的水下施工技术，这对于管道需要穿越水下地质情况复杂、水深较深、不方便围堰施工等工程比较适用。目前国内已有工程成功实施该项技术，例如赣州市的污水处理厂某段截污干管工程、东莞市范围某段供水管道等，这两个工程的钢管都是2m以下的，当前我国实施大型钢管的沉管技术的工程很少，本文所要介绍的番禺东涌水厂沉管工程就是一个先例，具体的施工技术如下。
2 工程概况
番禺东涌水厂需要扩建，该工程二标某段途经紫坭河，整个工程的水下管道全部使用36×DN2500的钢管。这个河段最深处约10m，而河床的宽度大约200m。河道的底部主要以淤泥为主，含沙量大；河道水流相对平缓，属于通航河段，为了施工期间确保河道的正常通航，而且施工需要避免污染水体，经过多个方案的比较，最终确定采用沉管施工技术。
3 大型钢管沉管施工过程
大型钢管的沉管施工过程主要分为以下5个工序，即钢管制作、开挖基槽、吊管下水及运输就位、钢管下沉、填砂保护和抛石回填。
3.1 钢管制作
由于大型钢管体积大、重量比较重，为避免焊接完成的管道，需要经过长距离运输才能到达沉管现场，考虑在河道岸边滩地顺水流方向布设钢管焊接制作场地。在钢管制作阶段，需要做好相关的钢管制作质量控制措施，以确保焊接制作的质量。一般的程序有：利用枕木搭建一个承托钢管的焊接平台，用水准仪进行测量控制，使每一处平台都在同一个高程，使用激光测距仪沿钢管制作平台纵向每20米施放一个方向控制点，在纵向高程起伏变化处设加密控制点，以此做为整根钢管制作的基准线。首先将钢管端面设置为过河管竖直面，使用汽车吊配合人工进行稳管和粗对管，使用连接钢板将稳管和粗对管完成的管口临时焊接固定，然后使用铁楔和连接钢板进行精细对管，做到纵向管底高程相同，环向管口对接平顺，管缝均匀，确认满足质量要求后，开始管缝焊接。管口焊接严格按照相关技术规范进行，确保焊接质量，焊接完成后，对全部管口进行质量检验。合格后，对整根管道进行水压试验，试验压力为工作压力的1.5倍，试压合格后，对整根管道的外防腐层检查，有破损的部位与管缝一同进行防腐处理。制作完成的管道经检验满足质量要求后，即具备了下水条件。
3.2 开挖基槽
开挖基槽主要利用抓斗挖泥船进行。基槽的挖掘深度以深于管底标高0.5m为标准，基槽边坡的比例为1:3。开挖的过程按照“粗开挖——细开挖——基槽清理”三步进行，而粗开挖是定位基槽和初步成型的首要步骤，细开挖则是完善成型基槽的主要工序，让基槽完全成形，,基槽清理则是对挖掘时落在基槽上的污泥进行清理，与此同时将钢管的砼枕木垫点放置好。在挖掘过程中，在河道两岸设置标杆，使用卫星定位仪全程跟踪监测开挖质量，确保平面位置准确，开挖高程满足要求。
3.3 吊管下水及运输就位
基槽开挖完成后，进行吊管下水施工。在下水前，务必检查钢管的全部阀门和进出水口有没有关紧，以免下水后，有河水渗漏到管道内；钢管吊点按照设计要求设置并且焊接牢固，采取可靠措施，预防吊装过程中破坏外防腐层；在水底基槽铺设的砼枕木上固定放置木板， 以保护钢管的防腐层。钢管下水使用7台100吨汽车吊同时起吊，将整根钢管缓缓放入水中。使用六艘拖船将其拖入沉管区域，进行管道沉管就位，做好临时固定，防止漂移。这就是所谓的横管就位基本完成。
3.4 钢管下沉
根据本工程的设计图纸知，该段下沉管道共长 214m，总重量大概为480t，为了确保施工安全和沉管质量，需要使用8艘100t吊船，另外两岸需要两台100t的吊机配合施工。横管完成后，每艘吊船和吊机在设计停靠的位置就位，由于涨潮时水流比较缓慢，所以横管可以在潮水涨到最高位的时候进行。当横管施工完毕后，打开钢管两端的排气阀和中间预留的进水口，根据统一指挥信号，把钢管缓慢吊起，然后各吊船和吊机同时收紧或者放松吊绳以保持吊船和钢管同步移动，直到钢管完全放到基槽的上方。
钢管下沉作为水下沉管施工最重点的工序，需要严格控制施工过程，包括人员的配合、人机的配合，吊机动作速率的控制等，做好控制工作，能防止钢管变形过大而被损坏，每一次起吊都要留意各个吊船的吃水深度变化，有利于及时调整，并且钢管下沉时，速度不能过快，均匀下沉。
沉管落地后，由潜水员对进水口封堵，进行第二次水压试验。试验合格后即可进行粗砂保护回填和抛石压填。
3.5 粗砂保护回填和抛石回填
管道沉放施工完毕后，需要根据设计要求实施粗砂保护回填和抛石回填施工。一般是在自管底面至管顶面以上500mm 范围内全部抛填中粗砂，管顶面500mm以上采用块石压顶至原河床标高。抛石前应由潜水员到水底将粗砂整平捣实；对抛砂不足的地方，由潜水员指挥补抛。抛石时，需要按照管线的水位、水深、水流速度以及石块大小等情况确定抛石的位置，确保抛石的位置准确。最好采用人工办法或者开底泥驳实施填石施工，抛石时要边移船边抛填，并由潜水员在水下检查，若遇抛填过高的点，由潜水员用高壓水冲平。铺设施工完毕后，需要在管道的上下游河堤上埋设“禁止船舶下锚”的标志。
3.6 注意问题
整个管道下沉施工过程需要注意两个问题，一是由于沉管是在水下进行施工，可见性很差，所以选择过河位置前要进行相关的水底地质勘探，同时考虑河宽、水流速度、河底土质情况等；二是在沉管过程中，做好质量控制，包括做好过河定位线控制、基槽开挖质量控制、钢管制作控制、防腐质量控制以及抛石回填、铺设质量控制等；三是整个水下沉管施工过程组织协调非常重要，是整个工程能否顺利进行的关键。对外协调航道断航，对内在钢管下沉过程中，统一指挥、同步下沉同步操作。
4 结束语
水下沉管工程无需搭拆围堰，根据该工程的经验总结，实施水下沉管不但能节约工期、节约成本、还能减少对水体的污染，防止围堰施工受水位影响等不利因素，相对来说，比围堰施工更文明、更环保、更经济、更安全。
参考文献：
[1]王中荣.水下沉管施工技术[J].中国高新技术企业. 2007(07).
[2]朱林.隧道沉管法施工技术[J].技术与市场. 2011(08).
[3]申琪玉,邱峰,张海燕.广州洲头咀隧道管段浮运沉放关键技术研究[J].施工技术. 2010(05).
[4]杜朝伟,王秀英. 水下隧道沉管法设计与施工关键技术[J].中国工程科学. 2009(07).
[5]胡昌然.大型钢管水下沉管施工技术[J].建材与装饰(中旬刊). 2008(03).