一种污水海域排放管海陆连接段的施工方法
技术领域
本发明涉及一种污水海域排放管海陆连接段的施工方法。
背景技术
污水海湾排放是污水排放出口设在海湾并向海水中排放的一种污水排放形式。目前污水排海管道由浅海逐步向深海发展。深海排污管道的铺装一般里程长,铺装工艺难度大。
由污水处理厂引出的排海管由陆域段管道和海域段管道连接而成。陆域段管道要在陆地上进行埋设至海岸,再通过海陆连接段管道与海域段管道连接。为了能够不开挖或者少开挖而实现陆域段排海管的埋设,就要采用一种非开挖施工方法,即采用顶管施工工艺。通常陆域段管道的尾部是沙滩段管道并位于海岸边的沙滩上,沙滩段管道的海侧端要与海陆连接段管道的前端连接,而沙滩段管道若采用顶管施工工艺,会有碰到礁石而产生无用功的风险,因此沙滩段管道不适合顶管工艺,所以是采用明挖基坑施工,即在沙滩上开挖一个沙滩段沟槽,用于埋设沙滩段管道。海陆连接段管道的安装位置位于靠岸侧的浅水区域。通常海陆连接段管道的施工是采用起重船,由于起重船的吃水较深,因此不适合在浅水区域作业,若要采用起重船施工就要动用挖泥船在施工区域的海床上开挖出一块适合起重船作业的沟道,这样不仅费时费力,而且施工成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种污水海域排放管海陆连接段的施工方法,它不仅省时省力,还能节省施工成本。
本发明的目的是这样实现的:一种污水海域排放管海陆连接段的施工方法,在陆域段管道和海域段管道铺设完成后进行;陆域段管道的尾部为埋设在沙滩段沟槽内的沙滩段管道,沙滩段沟槽具有海侧壁且沙滩段沟槽的围护结构为咬合桩,沙滩段沟槽的外围设有与驳岸边线闭合的凹形围堰;海陆连接段管道安装在海陆连接段沟槽内并由若干段管节拼接而成;海陆连接段管道的前端通过前抱箍与陆域段管道的海侧端连接,海陆连接段管道的后端通过后抱箍与海域段管道的岸侧端连接;
所述施工方法包括以下流程:安装现场准备、海陆连接段管道溜放下水、海陆连接段管道海上拖运、交付钢浮箱和海陆连接段管道安装;
进行安装现场准备流程时,包括以下步骤:
步骤一,沙滩段沟槽回填,先在沙滩段沟槽的海侧壁的咬合桩破除一个洞门,接着在沙滩段沟槽内回填粗砂并留出一定长度的沙滩段管道的海侧端接头;
步骤二,海陆连接段沟槽开挖,采用海上挖泥船由海侧向岸侧开挖,并对沙滩段沟槽外侧一定范围内的围堰进行破除,直至海陆连接段沟槽与沙滩段沟槽连通;海陆连接段沟槽的底面还通过抛填碎石找平;
步骤三,钢浮箱制备,采用第一钢浮箱和第二钢浮箱;第一钢浮箱和第二钢浮箱的结构相同并各自包括两个浮箱体、两个吊机、两台前锚机和两台后锚机;两个浮箱体以间距大于海陆连接段管道的直径的方式平行设置,使两个浮箱体之间具有预留通道;每个浮箱体的顶面中部沿纵向平行地设置两根纵梁,并在两个浮箱体的两根纵梁顶面的前部之间、中前部之间、中后部之间和后部之间一一对应地连接前横梁、中前横梁、中后横梁和后横梁,中前横梁和中后横梁均由两根平行设置的H型钢构成,两个吊机一一对应地安装在中前横梁的中部和中后横梁的中部,每个吊机的吊钩从两根H型钢之间的间隙中向下伸出;两台前锚机安装在两个浮箱体的前部顶面上并一一对应地两个前锚连接;两台后锚机安装在两个浮箱体的后部顶面上并一一对应地两个后锚连接;第一钢浮箱和第二钢浮箱被拖运至施工现场并沿海陆连接段沟槽一前一后就位,将第一钢浮箱的两个前锚和第二钢浮箱的两个前锚各自呈八字形抛设,将第一钢浮箱的两个后锚和第二钢浮箱的两个后锚也各自呈八字形抛设;
进行海陆连接段管道溜放下水流程时,包括以下步骤:
步骤一,搭设管道拼接平台,管节拼接平台是建造在海岸的沙滩上并包括多组沿海岸线方向间隔布置的焊接平台和溜放坡道;
所述焊接平台包括一根内侧承重桩、一根外侧承重桩和平台梁;所述内侧承重桩的上部安装一液压油缸;所述外侧承重桩的顶面安装一铰座;所述平台梁连接在液压油缸的活塞杆和所述铰座之间,使平台梁在水平状态或倾斜状态之间转换;
所述溜放坡道连接在焊接平台的海侧并包括岸侧承重桩、次岸侧承重桩、次海侧承重桩和海侧承重桩和一根坡道梁;所述岸侧承重桩与焊接平台的外侧承重桩共用;所述次岸侧承重桩的标高、次海侧承重桩的标高和海侧承重桩的标高依次减低;所述坡道梁架设在岸侧承重桩、次岸侧承重桩、次海侧承重桩和海侧承重桩上,使坡道梁由岸侧向海侧倾斜;
步骤二,管节拼接,将若干管节均吊到焊接平台上拼接,形成海陆连接段管道;
步骤三,安装管道附件,在海陆连接段管道上间隔地焊接多排阳极块;在海陆连接段管道的前部顶面和后部顶面上一一对应地焊接一对前吊耳和一对后吊耳,一对前吊耳的纵向间距和一对后吊耳的纵向间距相同并与第一钢浮箱上的两个吊机的间距相同;在海陆连接段管道的前、后端各自用一块盲板封堵,两块盲板各自通过法兰螺栓一一对应地与固定法兰片和活路法兰片紧固连接;每块盲板的外表面上还焊接一对拖运吊耳,在拖运吊耳上绑好拖缆绳;将海陆连接段管道前后端的拖运吊耳上的拖缆绳一一对应地与在海上待命的一艘主抛锚艇和一艘副抛锚艇连接;
步骤四,管道下水,驱动各个焊接平台上的液压油缸顶升,使各个焊接平台的平台梁向海侧倾斜,使位于焊接平台上的海陆连接段管道顺着溜放坡道滑动下水;
进行海陆连接段管道海上拖运流程时,包括以下步骤:
步骤一,由所述主抛锚艇和副抛锚艇将海陆连接段管道拖至深水区域,再将所述副抛锚艇换成一艘全回转拖轮,副抛锚艇则换位于海陆连接段管道的中部一旁作为护航;
步骤二,由主抛锚艇、全回转拖轮以及护航的副抛锚艇将海陆连接段管道拖运至施工现场附近水域前;
步骤三,先将副抛锚艇靠近海陆连接段管道,接着将海陆连接段管道捆绑在副抛锚艇的一侧边,使海陆连接段管道的前端伸出副抛锚艇的前端的长度与海陆连接段管道的后端伸出副抛锚艇的后端的长度相等,然后解除主抛锚艇与海陆连接段管道的连接及全回转拖轮与海陆连接段管道的连接,并撤离;
步骤四,由副抛锚艇单独将海陆连接段管道拖运到施工现场,即拖运至第二钢浮箱的后方;
进行交付钢浮箱流程时,包括以下步骤:
步骤一,通过控制副抛锚艇,使伸出副抛锚艇的前端一定长度的海陆连接段管道的前端对准第二钢浮箱的预留通道,再用小型交通船将第一钢浮箱上的两个吊机的吊钩一一对应地与海陆连接段管道的一对前吊耳连接,同步解除副抛锚艇对海陆连接段管道的捆绑,再通过第一钢浮箱上的两个吊机将海陆连接段管道依次缓慢拉入第二钢浮箱的预留通道和第一钢浮箱的预留通道;
步骤二,通过调整第一钢浮箱的位置,使海陆连接段管道上的一对前吊耳一一对应地与第一钢浮箱上的两个吊机处于同一个断面;通过调整第二钢浮箱的位置,使海陆连接段管道上的一对后吊耳一一对应地与第二钢浮箱上的两个吊机处于同一个断面,并将第二钢浮箱上的两个吊机一一对应地与海陆连接段管道上的一对后吊耳连接;
进行海陆连接段管道安装流程时,包括以下步骤:
步骤一,先由第一钢浮箱上的两个吊机抬高海陆连接段管道的前端,并通过一艘小船将管道海陆连接段前端的盲板拆除,再由第二钢浮箱上的两个吊机抬高海陆连接段管道的后端,并通过所述小船将管道海陆连接段后端的盲板拆除;
步骤二,同步指挥第一钢浮箱上的两个吊机和第二钢浮箱上的两个吊机将海陆连接段管道缓慢没入水中,待接近海陆连接段沟槽的底面时,向岸侧移动第一钢浮箱和第二钢浮箱,使海陆连接段管道从沙滩段沟槽的破除好的洞门进入,与沙滩段管道对正,并由潜水员潜入水下探摸海陆连接段管道的实际位置,指挥第一钢浮箱和第二钢浮箱调整海陆连接段管道的位置,将海陆连接段管道坐落在海陆连接段沟槽的底面,使海陆连接段管道的轴线及管口与已安装好的沙滩段管道的轴线和管口平直、平齐;
步骤三,由人工配合位于岸上的履带吊机将所述前抱箍吊到海陆连接段管道的前端并放置到水下,接着由两名潜水员协作完成前抱箍的安装,同时由人工配合小型交通船将所述后抱箍吊到海陆连接段管道的后端并放置到水下,再由两名潜水员完成后抱箍的安装;最后将第一钢浮箱上的两个吊机以及第二钢浮箱上的两个吊机与海陆连接段管道松钩,拆除吊装钢丝绳。
步骤四,在安装完成的海陆连接段管道上按设定的间距安装混凝土压重块,由预制场预制的压重块运到施工现场,再由小型交通船吊装下水,潜水员水下配合安装;
步骤五,在水下对海陆连接段管道的前后端接头进行混凝土包封施工;
步骤六,先在海陆连接段管道外围的海陆连接段沟槽内回填粗砂,再在粗砂的顶面铺设模袋混凝土。
上述的污水海域排放管海陆连接段的施工方法,其中,进行沙滩段沟槽回填步骤时,在距沙滩段管道的海侧端接头2m处以由外向内放坡的方式回填粗砂。
上述的污水海域排放管海陆连接段的施工方法,其中,两个浮箱体的内侧面与前横梁的中部底面之间、中前横梁的中部底面之间、中后横梁的中部底面之间和后横梁的中部底面之间各自设置一根斜撑杆;所述纵梁、前横梁和后横梁均为双拼H型钢。
上述的污水海域排放管海陆连接段的施工方法,其中,进行交付钢浮箱流程的步骤二时,通过第一钢浮箱上的两台前锚机和两台后锚机调整第一钢浮箱的位置;通过第二钢浮箱上的两台前锚机和两台后锚机调整第二钢浮箱的位置。
本发明的污水海域排放管海陆连接段的施工方法具有以下特点:采用吃水较浅的抛锚艇拖运,并采用两艘特制的钢浮箱进行安装,不仅省时省力,节省施工成本,还能大大减小对管道的损伤,保障了管道的水下安装质量,并且还能大大提高施工效率。
附图说明
图1是本发明的施工方法完成安装现场准备流程的步骤二后的海陆连接段沟槽的平面图;
图2是本发明的施工方法完成安装现场准备流程的步骤三时制备的钢浮箱的平面图;
图3是图2中的P-P向视图;
图4是本发明的施工方法完成安装现场准备流程的步骤三时第一钢浮箱和第二钢浮箱的就位平面图;
图5是本发明的施工方法进行海陆连接段管道溜放下水流程的步骤一时采用的管节拼接平台的平面图;
图6是图5中的A-A向视图;
图7是图5中的B-B向视图;
图8是本发明的施工方法进行海陆连接段管道溜放下水流程的步骤三时海陆连接段管道上前吊耳和后吊耳的布置结构图;
图9是本发明的施工方法进行海陆连接段管道海上拖运流程的步骤一时的状态图;
图10是本发明的施工方法进行交付钢浮箱流程的步骤一时的状态图;
图11是本发明的施工方法进行交付钢浮箱流程的步骤二时的状态图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图11,本发明的污水海域排放管海陆连接段的施工方法,在陆域段管道和海域段管道铺设完成后进行;陆域段管道的尾部为埋设在沙滩段沟槽内的沙滩段管道,沙滩段沟槽具有海侧壁且沙滩段沟槽的围护结构为咬合桩,沙滩段沟槽的外围设有与驳岸边线闭合的凹形围堰;海陆连接段管道的长度为44m,直径为2.8m,海陆连接段管道安装在海陆连接段沟槽内并由若干段管节拼接而成;海陆连接段管道的前端通过前抱箍与陆域段管道的海侧端连接,海陆连接段管道的后端通过后抱箍与海域段管道的岸侧端连接。
本发明的施工方法包括以下流程:安装现场准备、海陆连接段管道溜放下水、海陆连接段管道海上拖运、交付钢浮箱和海陆连接段管道安装;
进行安装现场准备流程时,包括以下步骤:
步骤一,沙滩段沟槽回填,先在沙滩段沟槽的海侧壁的咬合桩破除一个矩形洞门,洞门的两侧要各自距海陆连接段管道500mm,利于海陆连接段管道穿入洞门内,接着在沙滩段沟槽内回填粗砂并留出一定长度的2m长的沙滩段管道的海侧端接头,方便在沙滩段沟槽内进行前抱箍的安装;回填粗砂时,在距沙滩段管道的海侧端接头2m处以由外向内放坡的方式回填粗砂,防止前抱箍安装时回填的粗砂塌落;
步骤二,海陆连接段沟槽开挖,采用海上挖泥船由海侧向岸侧开挖,并对沙滩段沟槽外侧一定范围内的围堰进行破除,直至海陆连接段沟槽与沙滩段沟槽连通(见图1);海陆连接段沟槽的底面还通过抛填碎石找平;
步骤三,钢浮箱制备,采用第一钢浮箱1A和第二钢浮箱1B;第一钢浮箱1A和第二钢浮箱1B的结构相同并各自包括两个浮箱体1、两个吊机2、两台前锚机3和两台后锚机4;每个浮箱体10的长度为12m,宽度为2.8m,高度为2.2m,浮箱体1的顶面中部沿纵向平行地设置两根纵梁10,每根纵梁为H型钢;两个浮箱体1以间距大于海陆连接段管道100的直径的方式平行设置,使两个浮箱体1之间具有宽度为3m的预留通道;在两个浮箱体1的两根纵梁10顶面的前部之间、中前部之间、中后部之间和后部之间一一对应地连接前横梁11、中前横梁12、中后横梁13和后横梁14,中前横梁12和中后横梁13均由两根平行设置的H型钢构成,前横梁11和后横梁14均为H型钢,两个浮箱体1的内侧面与前横梁11的中部底面之间、中前横梁12的中部底面之间、中后横梁13的中部底面之间和后横梁14的中部底面之间各自设置一根斜撑杆15;斜撑杆15也为H型钢;两个吊机2一一对应地安装在中前横梁12的中部和中后横梁13的中部,每个吊机2上通过钢丝绳连接的吊钩20从两根H型钢之间的间隙中向下伸出;两台前锚机3安装在两个浮箱体1的前部顶面上并一一对应地两个前锚连接;两台后锚机4安装在两个浮箱体1的后部顶面上并一一对应地两个后锚连接(见图2和图3);第一钢浮箱1A和第二钢浮箱1B被拖运至施工现场并沿海陆连接段沟槽一前一后就位,将第一钢浮箱1A的两个前锚和第二钢浮箱1B的两个前锚各自呈八字形抛设,将第一钢浮箱1A的两个后锚和第二钢浮箱1B的两个后锚也各自呈八字形抛设(见图4);
进行海陆连接段管道溜放下水流程时,包括以下步骤:
步骤一,搭设管道拼接平台,管节拼接平台是建造在海岸的沙滩上并包括多组沿海岸线方向间隔布置的焊接平台5和溜放坡道7;
焊接平台5包括一根内侧承重桩51、一根外侧承重桩52和平台梁50;其中,内侧承重桩51的顶面开设一个凹槽,该凹槽内嵌置一根工字钢530,该工字钢530的顶面中部安装一个液压油缸13;外侧承重桩52的顶面安装一铰座54;平台梁50采用36C双拼工字钢,平台梁50连接在液压油缸53的活塞杆和铰座54之间,使平台梁50在水平状态转或倾斜状态之间转换。
在相邻的两个焊接平台5之间还设置一搁置平台6,每个搁置平台6包括内侧桩61、外侧桩62和一根搁置梁60;内侧桩61的顶标高和外侧桩62的顶标高与外侧承重桩52的顶标高相同,内侧桩61和外侧桩62的间距小于内侧承重桩51和外侧承重桩52的间距;搁置梁60采用双工字钢并固定在内侧桩61的顶面和外侧桩62的顶面之间。
溜放坡道7连接在焊接平台5的外侧并包括岸侧承重桩、次岸侧承重桩71、次海侧承重桩72和海侧承重桩73和一根坡道梁70;其中,岸侧承重桩与焊接平台5的外侧承重桩52共用;次岸侧承重桩71的标高、次海侧承重桩32的标高和海侧承重桩73的标高依次减低;坡道梁70采用H型钢并架设在外侧承重桩52、次岸侧承重桩71、次海侧承重桩72和海侧承重桩73上,使坡道梁70由岸侧向海侧倾斜,并且倾斜角度为10°(见图5至图7);
步骤二,管节拼接,将若干管节均吊到焊接平台5上采用焊接拼接,形成海陆连接段管道100;
步骤三,安装管道附件,在海陆连接段管道100上间隔5m地焊接多排阳极块;在海陆连接段管道100的前部(距海陆连接段管道的前端12m)顶面上和后部(距海陆连接段管道的后端12m)顶面上一一对应地焊接一对前吊耳101和一对后吊耳102,一对前吊耳101的纵向间距和一对后吊耳102纵向间距相同均为2.5m并与第一钢浮箱1A上的两个吊机2的间距相同(见图8);在海陆连接段管道的前、后端各自用一块盲板封堵,两块盲板各自通过法兰螺栓一一对应地与固定法兰片和活路法兰片紧固连接;每块盲板的外表面上还焊接一对拖运吊耳,在拖运吊耳上绑好拖缆绳,拖缆绳采用直径为100mm的锦纶尼龙缆绳;将海陆连接段管道前后端的拖运吊耳上的拖缆绳一一对应地与在海上离海陆连接段管道约30m的位置待命的一艘主抛锚艇2A和一艘副抛锚艇2B连接;
步骤四,管道下水,驱动各个焊接平台5上的液压油缸53顶升,使各个焊接平台5的平台梁50向海侧倾斜,使位于焊接平台5上的海陆连接段管道100顺着溜放坡道7滑动下水;海陆连接段管道100下水后,阳极块自然翻转至最低处起到配重作用,防止海陆连接段管道100拖运过程中出现翻转;
进行海陆连接段管道海上拖运流程时,包括以下步骤:
步骤一,由主抛锚艇2A和副抛锚艇2B将海陆连接段管道100拖至150m外深水区域,再将副抛锚艇2B换成一艘全回转拖轮2C,方便海陆连接段管道100转向及刹车,副抛锚艇2B则换位于海陆连接段管道100的中部一旁作为护航(见图9),随时关注航道船舶的动向,防止无关船舶进入施工水域;
步骤二,由主抛锚艇2A、全回转拖轮2C以及护航的副抛锚艇2B将海陆连接段管道100拖运至施工现场附近水域前;
步骤三,先将副抛锚艇2B靠近海陆连接段管道100,接着将海陆连接段管道100捆绑在副抛锚艇2B的一侧边,由于副抛锚艇2B的船长为28.8m,海陆连接段管道100前后对称捆绑在副抛锚艇2B的一侧边,使海陆连接段管道100的前端伸出副抛锚艇2B的前端的长度为7.6m,海陆连接段管道100的后端伸出副抛锚艇2B的后端的长度也为7.6m,然后解除主抛锚艇2A与海陆连接段管道100的连接及全回转拖轮2C与海陆连接段管道100的连接,并撤离;
步骤四,由副抛锚艇2B单独将海陆连接段管道100拖运到施工现场,即拖运至第二钢浮箱1B的后方;
进行交付钢浮箱流程时,包括以下步骤:
步骤一,通过控制副抛锚艇2B,使伸出副抛锚艇2B的前端7.6m长度的海陆连接段管道100的前端对准第二钢浮箱1B的预留通道(见图10),再用小型交通船将第一钢浮箱1A上的两个吊机2的吊钩20一一对应地与海陆连接段管道100的一对前吊耳101连接,同步解除副抛锚艇2B对海陆连接段管道100的捆绑,再通过第一钢浮箱1A上的两个吊机2将海陆连接段管道100依次缓慢拉入第二钢浮箱1B的预留通道和第一钢浮箱1A的预留通道;
步骤二,通过第一钢浮箱1A的两台前锚机3和两台后锚机4调整第一钢浮箱1A的位置,使海陆连接段管道100上的一对前吊耳101一一对应地与第一钢浮箱1A上的两个吊机2处于同一个断面;通过第二钢浮箱1B的两台前锚机3和两台后锚机4调整第二钢浮箱1B的位置,使海陆连接段管道100上的一对后吊耳102一一对应地与第二钢浮箱1B上的两个吊机2处于同一个断面,并将第二钢浮箱1B上的两个吊机2的吊钩20一一对应地与海陆连接段管道100上的一对后吊耳102连接(见图11);
进行海陆连接段管道安装流程时,包括以下步骤:
步骤一,先由第一钢浮箱上的两个吊机抬高海陆连接段管道的前端,并通过一艘小船将管道海陆连接段前端的盲板拆除,再由第二钢浮箱上的两个吊机抬高海陆连接段管道的后端,并通过小船将管道海陆连接段后端的盲板拆除;
步骤二,同步指挥第一钢浮箱上的两个吊机和第二钢浮箱上的两个吊机将海陆连接段管道缓慢没入水中,待接近海陆连接段沟槽的底面时,向岸侧移动第一钢浮箱和第二钢浮箱,使海陆连接段管道从沙滩段沟槽的破除好的洞门进入,与沙滩段管道对正,并由潜水员潜入水下探摸海陆连接段管道的实际位置,指挥第一钢浮箱和第二钢浮箱调整海陆连接段管道的位置,将海陆连接段管道坐落在海陆连接段沟槽的底面,使海陆连接段管道的轴线及管口与已安装好的沙滩段管道的轴线和管口平直、平齐;
步骤三,由人工配合位于岸上的履带吊机将前抱箍吊到海陆连接段管道的前端并放置到水下,由两名潜水员协作完成前抱箍的安装,同时由人工配合小型交通船将后抱箍吊到海陆连接段管道的后端并放置到水下,由两名潜水员完成后抱箍的安装;最后将第一钢浮箱上的两个吊机以及第二钢浮箱上的两个吊机与海陆连接段管道松钩。
步骤四,在安装完成的海陆连接段管道上按设定的间距安装混凝土压重块,由预制场预制的压重块运到施工现场,再由小型交通船吊装下水,潜水员水下配合安装;压重块安装时应与海陆连接段管道表面的阳极块位置错开;
步骤五,在水下对海陆连接段管道的前后端接头进行混凝土包封施工;
步骤六,先在海陆连接段管道外围的海陆连接段沟槽内回填粗砂,再在粗砂的顶面铺设模袋混凝土。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。