沉管施工技术在钢管穿越河涌工程应用

沉管施工技术在钢管穿越河涌工程应用

胡敏谊

广州市自来水工程公司

摘要：本文结合钢管穿越河涌污水工程中的沉管施工技术进行分析，分析了水下沉管的对接施工操作步骤，全面地介绍了沉管施工中的注意事项和重点问题，为以后的相关工作提供借鉴。

关键词：沉管施工；钢管穿越河涌工程；污水工程

引言

水下的沉管施工是穿越复杂的水域地质条件，这些地质水位较深，围堰施工难度较大，航行要求较高的主要措施之一。现在水下沉管的施工工艺已在水利工程中得到推广。本文介绍了广州市的污水管道的沉管工程项目，以探究此方法的实用性。

1工程概况

工程位于广州市某河涌距离珠江口段，离珠江堤岸较近，为确保安全，尽量减少与其他管线迁改和交通疏解工程场地协调，而且施工时正处珠江汛期，为此过涌管段采用沉管方式敷设两段D2200×22钢管，总长L=200m，管顶覆土厚度约3.2m，连接两岸顶管井形成污水管网系统。

在岸边进行管道焊接，两端封堵，完成通水试压，全段拼装好后根据潮水表，选择高潮时段进行施工，沉管管槽水面就位后灌水下沉→回填河床段→焊接钢管过渡连接段→管口段进行砼承台浇筑→堤岸口进行12mIV拉森钢板桩临时围堰→堤岸防护回填→堤岸沉箱修复→堤岸挡墙修复→布控沉降观测点。

2.2开挖基槽

本工程开挖分两部分，即浅滩岸坡部分、航道管槽部分。

浅滩岸坡部分施工，采用PC200挖掘机进行陆地岸坡和管槽开挖，开挖时可利用开挖土铺设施工便道供挖掘机行走。

航道管槽部分施工，河涌堤岸潜水线较深，采用水上浮台PC200液压长臂挖掘机配合水上浮台PC220挖掘机进行开挖，河涌内淤泥开挖到泥驳船上，由反铲转挖到岸滩，再由履带PC200挖掘机转挖到硬基岸上，在岸上再由反铲装车，自卸车进行淤泥外运。

2.3基槽垫层的施工

河涌沉管段管槽填筑采取水下抛填施工。管槽水下基础面开挖验收合格后，立即进行水下分层抛填施工。先进行管底换填500mm（1：1）碎石砂垫层，换填碎石砂垫层后进行沉管吊装施工。沉管安装验收合格后进行中粗砂回填至管顶800mm，再进行块石抛填1000mm，最后回淤至河涌底标高。岸上两端管段钢管采用C25水下混凝土包管抗浮保护。

2.4制作沉管

焊接管段钢管（每条长约6m，重量约7.2t），运至岸上现场临时拼装场，在现场拼装焊接成型。过涌管段有两条，单条长度约为100m，根据场地的长度和宽度以及机械设备操作空间，每条过涌管在岸上制作两段成型钢管。焊缝焊接完毕后按照要求进行质量检验，超声波无损探伤。再对岸上拼装钢管整段进行水压试验，合格后方进行管段防腐处理。

2.4沉放沉管

2.4.1沉管施工方法。采用整体浮运就位的方法，在拼装槽内，下水前管道两端管口采用堵板封堵，并在堵板上设置进水管、排气管和阀门。选择高潮时段，根据经验施工期高潮水位约在▽1.5m，将临江轴向出口全面挖开，将江水引入槽内，沉管受水浮力托起，再由分别停在两岸边的2台80t汽车吊用缆绳牵出拼装槽，到沉管管槽水面牵引就位。管在水中采用浮运时，应保护外防腐层不受损坏，当外防腐层局部损坏时应及时修补。

水面拼接。全部钢管拖到预定的水域区域后，管段交由现场的船舶进行排管，按过涌管的形状在水面组成型。将两端钢管的对接口慢慢对准，使两管的轴线重合，工作人员进入止水箱进行对接口焊接，焊接完成后进行检测及防腐。

下沉。先向管道中段的进水管用水泵强制灌水，当管道下沉至进水管浸过水面时，进水程序变为自然灌水法。当管底距基槽有0．3m时停止下沉，利用两岸的测量人员将钢管轴线重新调整，直至准确无误后，校测后沉放管道于槽底就位。

2.4.2下管前做好下列准备工作：

①设置管道下沉定位标志；

②沟槽断面及槽底高程符合设计要求；

③管道采用缆绳绑扎牢固，保持平稳；

2.4.3管下沉时注意事项：

①测量定位准确，并在管下沉过程中经常校测；

②管道充水时同时排气；

③下沉速度不得过快；

④两端起重设备在吊装时应保持管道水平，并同步沉放，于槽底就位，将管道稳固后，再撤走起重设备。

2.4.4下管以后，检查下列项目：

①检查管底与沟底接触的均匀程度和紧密性，管下如有冲刷，应采用砂或砾石铺填；

②检查接口情况；

③测量管道高程和位置要符合允许偏差内；

④管道验收合格后应及时回填沟糟。回填时，应投抛砂砾石将管道固定后，再均匀回填沟槽。

⑤沉管回填前再进行一次管道试压，合格后方可回填。

2.5管沟槽的回填

该项目采用分层抛填的施工工艺，主要分为三层：中粗砂回填层-块石层-碎石层。

（1）中粗砂回填。沉管安装验收合格后进行中粗砂回填至管顶800mm。采用驳船人工分两边同时进行抛填。测量放出沿管轴方向碎石抛填边线位置，并拉线标识。

（2）块石抛填。块石抛投层厚50cm，采用驳船人工按一层抛填至设计高程。块石选用重量15～100Kg、饱和抗压强度大于50Mp、无严重裂纹和不成片状的石料。抛投前进行试投，确定在水流、风浪、水位影响下抛石的落点规律。抛石过程中块石大小搭配，尽量减小投石体的孔隙率。抛石达到顶面高程后进行整理，确保顶面高程和宽度符合设计要求，局部不平处采用碎石找平。

（3）碎石层。碎石层位于块石层的上面抛投施工，直至抛填完成至设计顶面高度。

图5沉管开挖回填断面图

2.6堤岸段施工

待沉管河床段回填完成后，从临时道路两岸分别填筑一段临时围堰，给沉管两端上平段砼浇筑提供保护。采用水泵将管槽砼施工部位水排干，进行穿堤段管道进行外包砼施工。管道完成后按原设计河堤结构恢复河堤。

3结语

综上所述，该项目的沉管施工完全达到了设计要求，与顶管和架空渡河等施工方法相比，有以下优点和缺点。其优点主要有：施工期较短，对周围环境影响较小，不影响河流景观；另外，施工过程和后续工程中对河涌的航行影响较小，不会影响安全运行。其缺点主要有：对钢管的焊接和防腐处理要求非常严格，施工过程中质量控制要求较高，尤其对水下开挖和抛填施工的质量要求更高，必须不可以失败，后期的维护成本较高，且较为困难。

参考文献：

[1]刘敏林．大口径长距离顶管及水下沉管施工技术．西部探矿工程，2010，（9）：10-18．

[2]赵超祥，刘洪斌，李可欣等．过江管道沉管施工技术的应用．水利电力机械，2007，（14）：22-27．

[3]方建国．沉管施工技术在过河管道中的应用，城市建设理论研究，2Ol1，（5）：32-34．