发布时间：2013-04-25所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 论文主要介绍给水排水工程水下管道施工概况，重点分析水下过江管道工程管道预制场地的布置、水下过江管道的制作及防腐、管道焊接拼装、水下管道沟槽开挖及沉管施工过程的具体步骤，同时对各关键环节的质量监控方法和措施予以探讨。
摘要：论文主要介绍给水排水工程水下管道施工概况，重点分析水下过江管道工程管道预制场地的布置、水下过江管道的制作及防腐、管道焊接拼装、水下管道沟槽开挖及沉管施工过程的具体步骤，同时对各关键环节的质量监控方法和措施予以探讨。
关键词：过江管道 防腐 焊接 沟槽开挖 沉管施工 质量监控
Abstract: The paper mainly introduces the water supply and drainage engineering underwater pipeline construction situation, focus on the analysis of underwater crossing pipeline project pipeline prefabrication site layout, underwater crossing pipeline, pipeline welding, assembling production as well as anti-corrosion, water pipeline trench excavation and pipe sinking construction process of concrete steps, discussed the key link quality monitoring method and measure.
Key words: cross river pipeline; corrosion; welding; groove excavation; immersed tube construction; quality control
中图分类号：TL353+.2 文献标识码：A 文章编码：
在城市供水、供气、污水收集、排水等市政工程建设中，在工矿企业取水管道建设、输油管道工程建设中，管线常常要穿越河流、湖泊及海底。给排水过江管道工程与临江居民生产生活息息相关，涉及到千家万户的切身利益。
一、过江管道工程管道预制场地的布置
过江管道工程管道预制场地的布置直接关系到工程的施工成本、进度。管道预制场地布置需做到以下几点：应与岸上工程相关施工不发生干扰；应使预制好的管道比较易于拖人江中，且能使管道迅速就位；应布置在挖方、填方量较小，且满足管道预制所需要的尺度。具体实施步骤如下：
1、设定管道预制场地高程。利用江河水文情势周期性的特点，推算施工期间的水位变化及可能情况，确定出一个高于施工期间该段河流的年平均高水位、挖填方少的预制场地高程。
2、确定管道预制场地的尺度。 正式施工之前，应尽可能熟悉施工现场的地形、地质情况，制定出一个适应河岸地形条件，又能满足管道预制所需要的尺度，使管道预制分段满足河岸条件。
3、管道预制场地的布置型式。一种是顺岸式布置。土质和淤泥质河岸一般可采用顺岸式布置。为减少挖、填方量亦可采用顺岸阶梯式布置。顺岸式布置的管道预制场地，管道预制完毕后，一般可采取直接拖入河中就位对接、下沉。为减少损伤管道，在拖人河中时可以在管底铺设枕木，减少管道与地面的摩擦力。另一种是伸人河漫滩腹地的布置。石质河岸在顺岸式布置不能满足要求时，可采用此。可采用铺设轨道，在轻轨滑车上进行预制而后拖入河中。
二、管道的材质选择
过江给水管道的材料，最常用的是钢管，但近几年来，已有不少过江管道采用玻璃钢管材，因为玻璃钢管具有与钢管同等的强度和抗变形能力，而且具有水力条件好、极耐腐蚀、质量轻的优点，是一种很有前途的过江管道材料。
三、管道制作及防腐
施工测量完毕后，根据已形成的管槽轴线情况，确定管段的制作。管段制作在河滩上进行，其制作工艺与陆上常规管道安装基本一致。但沉管的管段制作需要确保管道的挠度、抗扭能力，需要对管道安装进行加强。其主要要点为：管道必须内外双面焊接；管道焊接部位加横向角铁加强；管道吊环布置必须按中轴线校准；吊环位置采用环形抱箍加强；管道两端用封板封闭；管道在陆上分段进行水压试验。
如果采用钢管材质，防腐是个重点，防腐处理的好坏，对管道使用寿命有很大的影响。首先，进行钢管除锈处理，可以采用喷砂处理等方法，将管材表面的铁锈、油污、泥土等除净，再对管材内外防腐层涂刷，涂层应厚度均匀，质地坚实，表面光洁并确保涂刷厚度和涂刷层数符合设计要求。施工时要保持良好的施工环境，不应在雨、雾、雪进行室外施工，若坚持要施工，应采取适当防护措施，气温低于-5摄氏度，应按冬季施工处理。防腐层应作外观、厚度检查和粘结力试验，合格后才能进行下一道工序施工。
四、管道焊接拼装
1. 管道拼装时，必须严格按照技术规范要求进行坡口加工，坡口型符合设计要求，接口组对2条管子接头的纵向焊缝必须错开。
2. 对接前应将焊接的坡面及管壁200mm范围内的铁锈、泥土、油脂等污垢清除干净。
3. 在焊缝上，填缝金属组织应成颗粒状，外表呈整齐鱼鳞状，不得有裂纹、气孔、夹碴等缺陷。
4. 管道对接焊缝处采用钢制包箍加强焊接，包箍所覆盖的焊缝必须铲平，焊缝与外壁一样平整，焊接时必须错开对称焊接，以免管道变形，包箍位置按设计规定设起吊环，以备吊管下沉使用。
5. 为确保管道焊接质量，管道对接每道焊缝按规定要求进行100％无损探伤检查，并按要求提供检查报告。
6. 过江管道按设计要求焊接、拼装及全面防腐完毕，即在两端各设密封板。然后进行气压试验，合格后，管道可浮运就位准备下一步充水下沉安装工序。
五、水下沟槽开挖
在管道制作的同时，进行水下管沟开挖，在管道中心线两端的江岸上设立标志，水下沟槽中心线设浮标显示，用潜水抽砂泵将管沟内的泥沙抽走，用经纬仪和超声波测探仪检测管沟纵向和竖向开挖情况，保证管沟开挖符合设计及有关规范要求。具体步骤如下：
1、确定现有管道(光缆等)位置和避让距离。
2、测量放线以预留管道施工作业面。测量放线常见质量问题：测量差错或意外地避让原有构筑物，使管道在平面上产生位置偏移，在立面上坡度不顺。采取措施：意外遇到构筑物须避让时，应要求监理单位和设计单位协商，在适当的位置增设连接井，其间以直线连通，连接井转角应大于135°。
3、人工堆砌沙包，形成沟槽。由于管道很长，可以由中部向两侧施工，也可以由一侧向另一侧施工。同时管道在地面进行焊接，以减少支撑数量和管道焊接工作量。
六、沉管施工
1、沉管施工前的准备工作
（1）设备器材的准备。①船舶：主浮吊船、交通船②潜水泵(充水用)③潜水设备:重潜、轻潜④通讯设备:所有船舶均配置手持对讲机。⑤测量器材:全站仪、经纬仪、水准仪、水准尺、水位尺。
（2）技术准备。施工前须对管道各吊点在下沉过程中的受力情况及运动轨迹进行准确的计算，作出详细的施工组织设计和技术设计。
2、管道浮运就位
（1）将制作好的整条管道浮在管沟一岸中。浮运时用机动船拖拉管道。当管段约三分之二的长度已拖到管沟轴线上游时，用机动船顶推管道插入一岸管沟，另一端则顺水下摆，插入另一岸管沟，而后各浮吊船按预案中的布置进入指定位置，抛锚定位，系绑好吊缆。
（2）局部加载：用汽车吊船将一艘（平板船） 的船头吊起搁在管道上，以达到管道局部加载预定吨数的目的，使此成为整管的最低点，从而保证此处最先进水下沉。为防止损伤防腐层，应在加载处铺上胶垫。
（3）在两岸轴线方向各固定好一台手动葫芦，以作为管道将要沉到沟槽底时轴线方向牵引移动之用。但在管道平面尚未竖直之前，此葫芦不能绑到管头，以避免影响管道转身。
3、沉管施工
（1）当沉管的各项准备工作就绪后，即打开管道两端的排气阀。浮吊船将管道两端吊离水面，放松其余浮吊船的吊缆，启动潜水泵从一岸进水口向管道内充水。随着管内进水量的不断增加，各船处的管道按下列顺序缓慢地下沉。在管道下沉的过程中，各船在放松吊缆的同时，均向管沟轴线作适当的水平移动。
（2）管吊入水中浮起,用拖船沿河道拖运到施工现场就位。沉管前首先进行定位线的标识,在两岸用油漆标注好管道里程位置,并清晰可见,弯头起弯点要定位准确;轴线利用开挖时作的标杆,沉管前要进行校准。沉管时速度要均匀,两端要平衡,为了便于观测,在两端弯头的弯起段每间隔200mm标注高程点,并清晰可见,这样通过两端的高程点的控制而控制管下沉的速度及管道的平衡。
（3）管道转身完成后，管道平面将铅垂于管沟轴并悬浮在其上方。用全站仪对管道纵向、横向的位置进行检查，并根据检查结果水平移动管道，经管道移到设计的管中心位置上来。
（4）管道下沉、就位。撤掉支撑，管道就位。由于管道很长，该步骤可以由河中部向两侧施工，也可以由一侧向另一侧施工。每次撤掉5-10cm支撑(该步骤需满足管道挠度要求)，当采用沙包支撑时，可采用三脚架与斤不落配合起吊管道；当采用沙支撑时，可采用水枪冲刷，逐步撤掉支撑，逐步使管道下沉达到设计标高，最后采用撼沙法使管道下部地基土密实达到设计要求。
4、管道试压
在管道连接严格要求、保证质量的基础上，为确保管道接口严密不渗漏，在挖砂沉管前，进行压力试验。管道焊接完成后进行第一次试压(陆上试压)，试验压力1. 2MPa(水压);沉管就位后进行第二次试压(水下试压)，试验压力为1. 2MPa(水压)，均按规范要求验收(按《给水设计手册》中对水下管道试验压力的要求，设计中取该管道试验压力为1. 2MPa)。
七、过江管道质量监控
1、管材的质量控制
（1）、钢管必须具有制造厂的合格证书。
（2）、钢管表面应无显著锈蚀，无裂缝重皮和压延等不良现象；
不得有扭曲，损伤，不得有焊缝根部未焊透的现象；不得有机械损伤等。
（3）、同一管节允许有两条纵缝，管径大于或等于600mm时，纵向焊缝的间距应大于300mm。
（4）、管节下水前必须检查管节的内外防腐层，合格后方可下管。
2、钢管焊接质量控制
（1）、焊接前应调整好点焊机的电流与电压，并按照管材采用相应型号的焊条，试焊满意后才能开始焊接施工，以免对管材造成焊伤。
（2）、管节焊接前应先清理管道内泥、污垢，清除管口边缘和焊口两侧10～15mm范围内的表面锈迹至露出金属光泽，管端端面的坡口角度，钝边，间隙，应满足规范规定。不得在对口间隙夹焊帮条或用加热法缩小间距施焊。
（3）、对口时应使内壁齐平，当采用长300mm的直尺在接口内壁周围顺序贴靠，错口的允许偏差应为0.2倍壁厚，且不得大于2mm。
（4）、对口调节好后既可进行对口、焊接，这时应将两端管段临时支承固定，避免钢管重量集中在焊缝位置。
（5）、纵向焊缝应放在管道中心垂线上半圆的45度左右处；纵向焊缝应错开。
（6）、焊缝质量必须符合GB50268-97中4.2的有关规定，焊
缝应平滑，宽窄一致，根部焊透，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毫米，焊出坡口边缘2～3毫米。
3、管道连接质量监控
管道的连接重点做好以下几点工作:下管前,一定要仔细检查管基中心线尺寸和高程是否符合图纸要求;严格按照管材的对接工艺和要求操作,坚决禁止“野蛮对接”;一定要重视管道对接后的质量检查,这一环节非常重要。要仔细检查对接的效果,任何细微的质量问题都不能放过,发现问题要及时补救;大口径管道对接后可采用多次检查的方法检验管道对接的质量,这样才能确保万无一失。
4、沉管施工的质量监控
（1）整管下沉的施工方法是可行的，关键是预先必须对管道下沉过程中各吊点的受力及运动轨迹进行准确的计算，并据此配置足够的吊力，对管道下沉进行有效地控制，始终使整条管道保持在一个平面上。从而避免局部管段因受到大的扭矩或弯矩而破坏。
（2）各吊点的水深及平面移动数据应及时汇集到技术组，技术组应及时将管道的位置、形状、充水量等反映到图表上，为指挥长决策提供依据。
（3）增加一个吊点，根据各吊点的受力计算结果，各吊点必须配置有足够大承吊能力的浮吊设备。而且，放松或收紧吊缆均应缓慢的进行，避免管道产生大的波动。
参考文献：
[1]周健：《城市给水过江管道设计与施工案例分析》[J]，《技术与市场》，2011年第4期。
[2]刘敏林：《沉管施工技术在过河管道中的应用》[J]，《西部探矿工程》，2004年第9期。
[3]莫志劼：《给水过河管道实例》[J]，《城镇供水》，2001年第2期。
[4]顾明如：《长江超大口径沉管施工技术》，《江苏水利》，2007年第4期。
[5]潘明岩：《柳西水厂供水管道穿越河底工程设计与施工》。
SCISSCIAHCI
