CN114737609A - 一种水下沉管施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水下沉管施工方法，步骤包括：1)施工准备及测量放样；2)基槽开挖及抽砂；3)钢管组焊、试压、防腐；4)过河管吊装下水；5)横管及沉管；6)管道闭水试压；7)压管及砂石回填；8)河床整平、竣工验收。本发明优点在于：步骤清晰、实施方便，水下沉管法施工便捷，所需施工场地面积要求不高，且沉管施工管道为预制管道，结构质量好，施工效率高，在相当水深的条件下施工更安全，对施工断面也无特殊要求，特别适用于河道较宽河道施工。采用水下沉管施工法进行管道过河，在实际应用中证明了既可不影响船只正常通航，也能满足地质条件复杂、围堰施工困难的施工，产生了较好的经济效益和社会效益，为同类工程施工提供借鉴。
Description
技术领域
本发明涉及水下沉管技术领域，具体是指一种水下沉管施工方法。
背景技术
水下沉管施工主要适应于管道穿越江河、湖泊的情况，是管道穿越水深较深、地质条件复杂、围堰施工困难、有通航要求的水域的主要施工方法之一。在内陆湖泊取水工程、沿海地区生活污水处理和排污管道工程等水下管道施工项目中，常规施工方法采用水上边组对、边沉管，或在岸上整体组对使用大型工程船拖运至安装位置沉管的方式进行施工，前者由于一条管线只有一个作业点，施工周期较长，后者不适合于内陆浅水地区施工作业。
沉管技术是一种有关水下施工的工程技术。这种工程技术主要是应用于水底施工项目：它是把预制的工程部件通过水面运输到达预定施工地点的上方水面，然后将这个工程部件沉放进水底预定位置从而完成水下建造项目的技术。目前沉管施工主要是应用于越江隧道的建设上。沉管最大优点是现场施工工期短：即两岸工程，基槽开挖，管节预制可同时施工；管节的浮运，沉放，水下对接和基础处理等工序相对总工期来讲比较短。
因此，一种水下沉管施工方法亟待研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下沉管施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种水下沉管施工方法，具体包括以下步骤：
1)施工准备及测量放样：根据图纸及施工情况进行测量和放样；
2)基槽开挖及抽砂：过河管的基槽采用抓斗挖泥船进行基槽开挖，水下挖泥施工程序主要包括定位抛锚、挖泥、泥驳装泥、运泥、卸泥、泥驳返航，将挖槽后的实际断面绘成图，并验槽，后由潜水员进行水下冲吸泥，施工过程中根据实测数据，适当修正焊接爬坡管段的形状和尺寸；
3)钢管组焊、试压、防腐：运送管道至施工现场，采用100t汽车吊两点起吊可满足将钢管吊运至加工场地进行焊接，并适当修正焊接爬管段的形状和尺寸；将钢管内外表面清刷干净，做到表面无锈蚀、无油污，后进行防腐，防腐采用是有沥青涂料普通级防腐；焊接完成并通过焊缝检测合格后，进行水压实验，水压实验合格验收后方可进行吊装沉管；
4)过河管吊装下水：利用吊船配合混凝土地牛吊装管道下水，吊装过程中采用钢板、枕木、木质夹板，以保护钢管防腐层；
5)横管及沉管：水压试验合格后，进行横管操作，完毕后打开排气阀、进水口，用水泵向进水管内强制灌水至管道灌满；根据排气情况分多次放松钢丝绳，使钢管下沉，并在下沉中校测，同步沉放管道于槽底就位，并对折点进行初步固定；
6)管道闭水试压：钢管位置符合设计要求后，进行水压试压验收；
7)压管及砂石回填：经过验收后，对过河管进行回填作业，达到稳管目的后解除吊船吊络，吊船退场，继续回填碎石、块石、河床自然土至设计要求；
8)河床整平、竣工验收。
作为一种优选方案，所述步骤2)中为保证挖槽精度，事先在反铲挖泥船的挖机动力臂上标出刻度与水下开挖深度相对应，使操作工人和施工技术人员均做到心里有数，避免超挖和欠挖；施工时，为确保水下开挖的标高，施工员必须跟班作业，在施工时严格按施工放样标高来挖泥，同时施工员用测绳随时测量基槽的标高和底部宽度；挖泥时采取扇形开挖方式，可保证槽内不留死角；基槽开挖完毕后，采用GPS全球定位系统和回声测深仪进行检测，达到设计标高后由潜水员进行水下冲吸泥，冲吸泥采用空气压缩机和吸管吸头进行，并派潜水员下潜摆动吸头进行配合。
作为一种优选方案，所述步骤4)中管道吊装下水前，应检查管内积水是否排清、出口是否密封、吊船的船位水深是否满足要求等合格后。先在管道上进行吊点编号，吊船根据自己的编号，分别对准钢管的编号就位，并抛好后锚。
作为一种优选方案，所述步骤6)水压试验完毕，应将压力泄放；如果压降过大时，由潜水员重新对进水封板进行紧固，两岸人员同时处理试压管件的泄漏，直至试压验收达到合格要求。
作为一种优选方案，所述步骤7)中回填回填15-30级配碎石，当回填达到稳管目的后即解除各吊船的吊络,吊船退场，完成整个吊装工程；继续回填15-30级配碎石至管顶以上0.7m，然后回填粒径150mm～300mm的块石0.8m厚至管顶以上1.5米，最后回填河床自然土至设计要求。
本发明优点在于：步骤清晰、实施方便，水下沉管法施工便捷，所需施工场地面积要求不高，且沉管施工管道为预制管道，结构质量好，施工效率高，在相当水深的条件下施工更安全，对施工断面也无特殊要求，特别适用于河道较宽的河道施工。采用水下沉管施工法进行管道过河，在工程实际应用中证明了既可不影响船只的正常通航，也能满足地质条件复杂、围堰施工困难的施工，产生了较好的经济效益和社会效益，可为今后同类工程施工提供借鉴。从直接费用、实际施工情况、现场实际通航情况分析，均具有很好的市场推广价值。
附图说明
图1是本发明的方框图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种水下沉管施工方法，具体包括以下步骤：
1)施工准备及测量放样：根据图纸及施工情况进行测量和放样；
2)基槽开挖及抽砂：过河管的基槽采用抓斗挖泥船进行基槽开挖，水下挖泥施工程序主要包括定位抛锚、挖泥、泥驳装泥、运泥、卸泥、泥驳返航，将挖槽后的实际断面绘成图，并验槽，后由潜水员进行水下冲吸泥，施工过程中根据实测数据，适当修正焊接爬坡管段的形状和尺寸；
3)钢管组焊、试压、防腐：运送管道至施工现场，采用100t汽车吊两点起吊可满足将钢管吊运至加工场地进行焊接，并适当修正焊接爬管段的形状和尺寸；将钢管内外表面清刷干净，做到表面无锈蚀、无油污，后进行防腐，防腐采用是有沥青涂料普通级防腐；焊接完成并通过焊缝检测合格后，进行水压实验，水压实验合格验收后方可进行吊装沉管；
4)过河管吊装下水：利用吊船配合混凝土地牛吊装管道下水，吊装过程中采用钢板、枕木、木质夹板，以保护钢管防腐层；
5)横管及沉管：水压试验合格后，进行横管操作，完毕后打开排气阀、进水口，用水泵向进水管内强制灌水至管道灌满；根据排气情况分多次放松钢丝绳，使钢管下沉，并在下沉中校测，同步沉放管道于槽底就位，并对折点进行初步固定；
6)管道闭水试压：钢管位置符合设计要求后，进行水压试压验收；
7)压管及砂石回填：经过验收后，对过河管进行回填作业，达到稳管目的后解除吊船吊络，吊船退场，继续回填碎石、块石、河床自然土至设计要求；
8)河床整平、竣工验收。
所述步骤2)中为保证挖槽精度，事先在反铲挖泥船的挖机动力臂上标出刻度与水下开挖深度相对应，使操作工人和施工技术人员均做到心里有数，避免超挖和欠挖；施工时，为确保水下开挖的标高，施工员必须跟班作业，在施工时严格按施工放样标高来挖泥，同时施工员用测绳随时测量基槽的标高和底部宽度；挖泥时采取扇形开挖方式，可保证槽内不留死角；基槽开挖完毕后，采用GPS全球定位系统和回声测深仪进行检测，达到设计标高后由潜水员进行水下冲吸泥，冲吸泥采用空气压缩机和吸管吸头进行，并派潜水员下潜摆动吸头进行配合。
所述步骤4)中管道吊装下水前，应检查管内积水是否排清、出口是否密封、吊船的船位水深是否满足要求等合格后。先在管道上进行吊点编号，吊船根据自己的编号，分别对准钢管的编号就位，并抛好后锚。
所述步骤6)水压试验完毕，应将压力泄放；如果压降过大时，由潜水员重新对进水封板进行紧固，两岸人员同时处理试压管件的泄漏，直至试压验收达到合格要求。
所述步骤7)中回填15-30级配碎石，当回填达到稳管目的后即解除各吊船的吊络,吊船退场，完成整个吊装工程；继续回填15-30级配碎石至管顶以上0.7m，然后回填粒径150mm～300mm的块石0.8m厚至管顶以上1.5米，最后回填河床自然土至设计要求。
本发明工艺原理
基槽开挖及抽砂
过河管的基槽采用抓斗挖泥船进行基槽开挖,基槽的水下开挖采用每天两班制。
为保证挖槽精度，事先在反铲挖泥船的挖机动力臂上标出刻度与水下开挖深度相对应，使操作工人和施工技术人员均做到心里有数，避免超挖和欠挖。施工时，为确保水下开挖的标高，施工员必须跟班作业，在施工时严格按施工放样标高来挖泥，同时施工员用测绳随时测量基槽的标高和底部宽度。挖泥时采取扇形开挖方式，可保证槽内不留死角。
水下挖泥施工程序：定位抛锚→挖泥→泥驳装泥→运泥→卸泥→泥驳返航。
当第一遍水下开挖完毕后，必须进行第二次清扫以免出现回淤和欠挖段而影响后续的水下整平及安装施工。为减少返工，必须在第二次清扫中，用测深仪测量水深，以便随时掌握挖泥断面的底标高，每个断面挖完后，派潜水员下水探视，并将挖槽后的实际断面绘成图，并请监理等有关单位进行验槽。
基槽开挖完毕后，采用GPS全球定位系统和回声测深仪进行检测，达到设计标高后由潜水员进行水下冲吸泥，冲吸泥采用空气压缩机和吸管吸头进行，并派潜水员下潜摆动吸头进行配合。冲吸泥时利用压缩空气通过吸头产生的负压带动水、泥、砂由吸管排出。
根据过河管设计图纸要求，过河管两侧为爬坡段，施工时挖泥船挖出的爬坡段位置、角度与设计会存在一定的偏差，施工时应仔细实测开挖河床弯头处的位置、标高与设计进行对比，根据实测数据，适当修正焊接爬坡管段的形状和尺寸，以便管道安装时顺利落槽。
沉管基槽浚挖及管基处理的允许偏差
钢管组焊、试压、防腐
施工制作分一段制作，制成后进行无损探伤工作，检验合格后对管道吊放要求安装吊耳(吊点)，安装试压，封板进行水压试验(按给水排水管道工程施工)及验收规范，试验完成后对管道外表面补涂防腐层，吊耳处对焊接位置应严格补涂防腐层。
钢管的组焊
经与管道供货商联系，运送至施工现场，采用100t汽车吊两点起吊可满足将钢管吊运至加工场地进行焊接。
过河管爬坡段的长度、角度应根据开挖河床实测数据，适当修正焊接爬管段的形状和尺寸(与设计比较)，以便管道安装时顺利落槽。钢管的组焊在施工现场河边边滩上进行，以保证钢管安装过程中安全、平稳、缓慢地浮运就位。
(1)参加管道焊接的焊工，为从事一、二类焊缝焊接焊工，必须经过考试合格，并取得焊工合格证，并报送监理单位。
(2)钢管定位接口采用小型龙门架，人工采用千斤顶和拉力葫芦配合。为保证焊接质量，应对焊口内100mm范围内的油漆、污垢、铁锈、毛刺等清扫干净，检查管口不得有夹层、裂纹等缺陷。有风天气焊接时工作坑周围应用瓦楞铁设置防风棚，四级以上风力时停止焊接。
(3)钢管对口前必须首先修口，使钢管端面坡口角度、钝边、圆度等，均符合对口接头尺寸要求
(4)对口时应使内壁齐平，可采用长400mm的直尺在接口内壁周围顺序找平，错口的允许偏差为0.2倍壁厚且不大于2mm。
(5)焊条使用前的12小时对焊条进行烘干处理(烘干温度150度-200度)，现场使用时，使用保温筒装焊条，保证焊条干燥。管道接口采用手工电弧焊，焊条规格必须符合设计要求，当管径大于800mm时采用外三内二外共五层焊接，每道焊口由两个焊工同时施焊。
(6)点焊时焊条应与焊接时采用的焊条性能相同。钢管的纵向焊缝端部不得进行点焊，点焊的厚度应与第一层焊接厚度相同，底部必须焊透。点焊间距50-60mm，点焊焊点5点。焊接第一层前应对点焊点进行检查，如发现裂纹应铲除重焊。
(7)焊缝表面的咬边深度δ≤0.5mm，连续长度≤100mm，焊缝两侧咬边总长不得超过该焊缝长度的10％，且不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，并不得有熔渣、飞溅物。管道接口采用多层焊接，第一层焊接必须均匀焊接，并不得焊穿；在焊接以后各层时，将前一层的熔渣全部清理干净。每层焊缝厚度一般为焊条直径的0.8—1.2倍。各层引弧点和熄弧点均错开。
(8)管道闭口施工时，夏季在夜间管内温度20℃±3℃下进行，冬季在中午温度较高的时候，且管内温度在10℃±3℃下进行。
(9)钢管对接纵向焊缝位于中心垂直线上半圆45度左右，相邻管段连接处两管纵向焊接间距不小于管外经30°弧长。管道中心偏差为10‰，高程偏差为±20mm。
(10)所有焊口必须按设计和规范要求进行超声波和射线检测。
管道焊接完毕后进行沉管前水压试压，水压实验合格后方可进行防腐处理及后续沉管。
钢管防腐
1、在进行防腐涂漆之前，应先将钢管内外表面清刷干净，做到表面无锈蚀、无油污，按《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级标准》Sa2.5级.
2、钢管除锈，先清除表面油污，焊渣等杂物，然后进行除锈，除锈采用砂轮机打磨到Sa2.5级标准。除锈后按设计要求进行防腐，外防腐采用石油沥青涂料普通级防腐(三油两布)，防腐层厚度大于等于4.0mm，内防腐采用食品级环树脂PN8710防腐材料，两底面。
岸上试压
焊接完成后并通过焊缝检测合格后，需进行水压实验，管道两端设置封板，管道两端高点各设置1个DN200排气阀，两端低点各设置1个排水阀，排水阀规格为DN400，排水阀可用于管道进水及排水用，水压实验合格验收后方可进行吊装沉管。
过河管吊装下水
安排3艘30吨吊力的吊船将分段从岸上吊至水面处放置。吊点按30米一个分布，起吊前要充分做好准备工作，对船舶设备及人员进行仔细检查，周密安排，并利用潮位进行作业，操作时要统一指挥，按程序操作，步调一致，确保人员设备及管段安全。组装吊船前，应对选用的船舶进行检验，对船舶的稳性、强度和尺度进厅计算，完全符合要求后，才能选择使用。将适宜工程施工需要的船舶调遣至施工现场附近的码头，进行吊船组装。组装吊船分为起重(人字耙杆等)系统，动力(发电机组、卷扬机等)系统、指挥系统及配置装备等，按照施工需要各就其位，检验合格后完成组装。管道吊装下水前，应检查管内积水是否排清、出口是否密封、吊船的船位水深是否满足要求等合格后。先在管道上进行吊点编号，吊船根据自己的编号，分别对准钢管的编号就位，并抛好后锚。在岸上系好前缆，以控制船帕的后退速度。吊装时趸船对应各处吊点就位于制管场地岸边，定位并设一定数量前缆吊住各自吊点，吊缆与管道间应设置木制夹板以保护管道防腐层。由于钢管不能由吊船直接吊起，两斜臂段必然出现拖拉现象，因此钢管底部应分段铺设枕木，并以钢板将钢管隔开，让钢板在枕木上滑移，以免钢管防腐层破坏。同时码头上利用配备的两台100吨吊机、电动千斤顶等设备配合，将钢管慢慢拖吊船的起吊范围内后才能正式起吊。预紧吊力，由总指挥发令一齐同步起吊，全管在此过程开始往外移。管道吊拖横移至吊船起吊范围内，各自趸船协调至平均受力，当管中部份离地后，该吊点即停止起吊，均衡吊起管道至一定高度。应注意管底钢板的滑移情况，必要时停止起吊，调整钢板与枕木的位置，当全管吊离地面后停止起吊，调整钢管的水平，使钢管处于完全水平状态。当钢管吊离地面足够高度后，调整各边的起吊高度和受力，岸上监测人员检查钢管向外平移是否有障碍物，松开前缆，各吊船在统一指挥下绞锚同步向后平移，将钢管平移至水面上方后停移。各趸船一起匀速后退至适宜水深。统一匀速将管道降至水面后解除吊缆，当钢管在水面处于自浮状态后，两端各留一艘吊船固定钢管，其它吊船尽快解缆，离开吊管现场，减少阻航的时间。
为确保过河管顺利下水、浮运及下沉，在河两岸沉管位置轴线上下游岸边200米左右分别埋设一个混凝土地牛，混凝土地牛采用开挖基坑后浇筑矩形混凝土块，混凝土方量在3立方左右，浇筑时在地牛上预埋2个φ32mm圆钢吊环，混凝土地牛用于系住钢丝绳来控制钢管的方向，同时可作为船舶抛锚定位和洪水来临时保证钢管不给水流冲走。
横管及沉管
横管
水压试验合格后用三台吊车配合吊入水中，根据计算整个沉管将浮于水面，吃水深度为28CM左右。因此，前面采用一艘24HP工作船拖拉，后面用一艘12HP的工作船稳管，就可以将沉管拖至施工区。
沉管
1、进水：当横管完成后，打开两管端的排气阀，打开进水口。在统一指挥下将钢管吊起成形，各吊船同时收紧或放松锚缆与钢管同步移动，直至钢管完全处于基槽上方，将管道呈半成型就位基槽的姿态。先向管道中段的进水管用水泵强制灌水，至管道灌满。
2、下沉：总指挥根据管道两端的排气情况分多次指挥各吊船放松钢丝绳，使钢管逐渐下沉，每次下沉0.2m。随着水不断灌入，管道逐渐下沉，各吊点同时不断进行调整，以保证各吊点的合理分布。在管道有序地沉放过程时，进行管中线与基槽轴线校正的测量监控工作。指挥各吊船移动以达到逐步对准基槽轴线及两岸起止点位置，直至基本符合设计要求。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，在统一指挥下将钢管沉至管基础上，各吊船将吊索放松至预紧状态，留在原位置待命。河道两岸设置管道中线控制桩及临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。过河管下沉时测量定位准确，并在下沉中经常校测。两端起重设备在吊装时应保持受力均匀，同步沉放管道于槽底就位。沉放到位后，需对4处折点进行初步固定，防止位移。
试压
检查钢管位置是否符合设计要求，然后进行水压试压验收。为了保证试验的准确性，水压试验应使用经检验合格并有效检定期内的力表。管道入水时，应打开排气阀认真进行排气，水压试验时，应有专人负责观察检查，随时掌握压力表的变化情况。先逐步升压至试验压力1.1MPa，恒压、检查接口、管身无破损及漏水现象，且10分钟压力下降不大于0.05MPa，则认为试验结果合格。水压试验完毕，应将压力泄放。如果压降过大时，由潜水员重新对进水封板进行紧固，两岸人员同时处理试压管件的泄漏，直至试压验收达到合格要求。试压后各吊船解络，留在原位，让潜水员下水在枕梁两侧放置楔石以稳定管道。
压管及回填
当钢管沉放完成，并经有关单位验收后，开始对过河管进行回填作业，先回填15-30级配碎石，当回填达到稳管目的后即解除各吊船的吊络,吊船退场，完成整个吊装工程；继续回填15-30级配碎石至管顶以上0.7m，然后回填块石(粒径150mm～300mm)0.8m厚至管顶以上1.5米，最后回填河床自然土至设计要求。
操作要点
过河管吊装下水
各分段在陆地制作合格后安排3艘组装式吊船将段管吊到河面上。
(1)吊装间距计算
(2)吊装设备的复核
沉管
1、进水
当横管完成后，打开两管端的排气阀，打开进水口。在统一指挥下将钢管吊起成形，各吊船同时收紧或放松锚缆与钢管同步移动，直至钢管完全处于基槽上方，将管道呈半成型就位基槽的姿态。先向管道中段的进水管用水泵强制灌水，至管道灌满。
2、下沉
总指挥根据管道两端的排气情况分多次指挥各吊船放松钢丝绳，使钢管逐渐下沉，每次下沉0.2m。随着水不断灌入，管道逐渐下沉，各吊点同时不断进行调整，以保证各吊点的合理分布。在管道有序地沉放过程时，进行管中线与基槽轴线校正的测量监控工作。指挥各吊船移动以达到逐步对准基槽轴线及两岸起止点位置，直至基本符合设计要求。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，在统一指挥下将钢管沉至管基础上，各吊船将吊索放松至预紧状态，留在原位置待命。河道两岸设置管道中线控制桩及临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。过河管下沉时测量定位准确，并在下沉中经常校测。两端起重设备在吊装时应保持受力均匀，同步沉放管道于槽底就位。沉放到位后，需对4处折点进行初步固定，防止位移。
水下管槽整平及防淤积措施
1)水下管槽粗平：对基床整平范围和方法的要求，应按《重力式码头设计与施工规范》(JTS167-2-2009)的规定执行。对于块石间的不平整部分，宜用二片石填充，抛石厚度1米左右，对于二片间的不平整部分用碎石填充，最后潜水员水下用刮杠刮平。为保证基床顶面的坡度，施工中应严格控制整平导轨安设的标高，其偏差不应大于200mm。
2)水下基床细平：方法与粗平类似，材料采用1-3cm碎石，细平、极细平其偏差不应大于100mm。需块石及级配碎石约3000立方。基槽整平采用一艘整平工作船来协助完成。在船头悬吊一根重轨垂入水中，做成刮尺，水下由潜水员在水平方向推动刮尺，以达到整平目的。刮尺每移运一米，工作船必须移动一次，整平碎石用机动驳运送到施工现场利用导管在基槽内均匀抛设，潜水员利用刮尺将碎石整平至设计标高。
挖泥船开挖边线的控制
根据以往施工经验和规范JTJT321中4.0.3条和4.0.4条，挖泥船施工时需按设计开挖边线每边超宽1.2m和超深0.5m控制，水下开挖边坡按1：4进行施工，挖泥船开挖顺序由河中向拢岸进行开挖。2艘船为控制基槽挖泥施工进度，测量人员应每天上挖泥船用测深水砣抽查基槽挖泥情况，并每2天安排一次用测深仪进行水深测量。基槽开挖至设计要求的标高时，项目部质检部和测量队组织自检验收。用测深仪测量开挖深度，找出浅点，由技术人员出图，将浅点位置在挖泥船定位系统上显示出来，挖泥船挖除浅点。测深线的布设：沿管槽横向每5米一个断面，2米一个点。自检合格后，需由施工监理、和质量员、测量人员共同参加，验收时用水砣进行测量，验收合格后，绘制基槽开挖验收断面图,办理隐蔽工程验收手续，马上组织下道工序的施工。
材料与设备
施工机械设备配置
施工机械设备计划投入配置表
主要试验和检测仪器
主要试验和检测仪器投入配置表
| 序号 | 名称 | 型号规格 | 单位 | 数量 | 备注 |
| 1 | 全站仪 | 蔡司 | 台 | 1 | |
| 2 | 经纬仪 | J6-2 | 台 | 2 | |
| 3 | 水准仪 | DS3 | 台 | 1 | |
| 4 | 测深仪 | SDH13D | 台 | 2 | |
| 5 | GPS | 台 | 1 | ||
| 7 | 钢尺 | 100m | 把 | 1 | |
| 8 | 钢尺 | 50m | 把 | 2 | |
| 9 | 钢尺 | 10m | 把 | 45 |
劳动力投入配置
施工劳动力计划投入配置表
质量控制
工程质量控制标准
《给排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)
《给排水构筑物工程施工及验收规范》(GB50141-2008)
《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)
《工业金属管道工程施工及验收规范》(GB50235-2017)
《工程测量规范》(GB50026-2007)
其它现行相关规范
中间过程的质量控制
在管道有序地沉放过程时，需要对管中线与基槽轴线进行校正测量监控，指挥各吊船移动以达到逐步对准基槽轴线及两岸起止点位置，直至基本符合设计要求。
临时水准点，每侧不应少于2个，应设在稳固地段和便于观测的位置，并采取保护措施。过河管下沉时测量定位准确，并在下沉中经常校测。两端起重设备在吊装时应保持受力均匀，同步沉放管道于槽底就位。沉放到位后，需对4处折点进行初步固定，防止位移。
为保证基床顶面的坡度，施工中应严格控制整平导轨安设的标高，其偏差不应大于200mm。
根据以往施工经验和规范JTJT321中4.0.3条和4.0.4条，挖泥船施工时需按设计开挖边线每边超宽1.2m和超深0.5m控制，水下开挖边坡按1：4进行施工，挖泥船开挖顺序由河中向拢岸进行开挖。
安全措施
施工设备安全措施
1)施工机械设备按其技术性能的要求正确使用，严禁拆除机械设备上的仪表仪器。
2)机械设备应按时进行保养，当发现有漏保、失修或超载带病运转等情况，应停止使用。
3)机械设备操作人员身体必须健康，并经过专业培训考试合格方可独立操作。操作人员穿戴整齐，严禁穿硬底鞋和拖鞋进入操作场地，严禁酒后操作。
4)各种电机设备的金属外壳应采用接地或接零保护，保护零线不得串接熔断器或断路设备。
5)电路设施必须由专职电工(取得当地供电部门颁发的电工合格证)或在其指导下进行安装，维护和检修工作检修设备前必须切断电源并在电源开关上挂“禁止合闸有人工作”的警告牌，警告牌的挂、取应有专人负责。
水上水下施工安全措施
1)凡水上作业人员必须进行百米游泳达标考核，各主要工种操作工(如船长、大副、轮机、水手等)必须持证上岗，严禁无证人员驾驶船舶。
2)各船舶必须配备完整的水上安全救援设备，所有水上施工人员在船仓面操作时必须穿戴救生衣。船上应做好清洁防滑工作，及时清除仓面台面油污，并设置防滑条等防滑设施，以防止操作人员不慎滑倒跌入河中。
3)所有船舶灯光、声响系统及信号旗齐全，特别是夜间施工时，所有船舶打开信号灯以防止船舶驶入施工区域。
4)施工水域必须设置水上施工标志—水上航标或浮标，以防止过往船舶误入施工水域。
5)在施工船舶靠近航道一侧，船舶定位不准采用钢丝绳，而应采用锚链沉入河底，以防锚缆挂坏过往船舶。
6)密切注意天气变化和水位变化，当水位上涨迅猛流速加快时，所有施工船舶应暂停作业驶向岸边，并加固锚缆，防止走锚；当水位下落时，应防止船舶因退水而搁浅。
7)开工前在水务河道等有关部门办理水上作业施工许可证，并发布航行公告。
潜水作业保证安全措施
1)所有潜水员必须在劳动部门或中国潜水运动协会或其他有关部门培训合格，持证上岗。
2)潜水员进行水下作业时，潜水工作船上悬挂潜水员水下施工标志，严禁其他船舶驶入潜水作业区。
3)禁止无关人员滞留在潜水作业船上，严禁潜水作业时进行水下爆破。
4)潜水员执行下潜任务前禁止饮酒。下潜前应避免进食不易消化和产气的食物，如豆类、葱蒜等，以免潜水员上升时减压引起胀气、腹痛。
5)禁止潜水员带病下潜，禁止潜水员下潜时间超过规定作业时间和疲劳作业。
6)潜水员下潜前，必须认真检查所有潜水机具、供气设备是否完好。
7)当水流速度超过1.5m/s时，禁止潜水员下水作业，确需进行水下作业的，首先须经上级主管领导批准，必须派经验丰富身体强壮的潜水员下潜，且下水前必须系牢信号绳，船上待命潜水员和其他辅助人员做好应急措施，随时准备施救。
水上吊装作业保证安全措施
1)所有起重工必须经培训合格，持证上岗。
2)必须对吊钩(吊环)、钢丝、滑车、卸扣等起重机具进行强度验算。
3)严禁起吊臂下滞留人员和船舶设备。
4)严禁在构件下吊到基床过程中，潜水员位于该基床位置进行水下作业。
环保措施
防止和减轻水流、大气污染
(1)保护水流：施工废水，必须排在指定的排污管，泥浆必须沉淀过滤后，才能排放到排污管，沉淀的泥土必须晒干后，用车拉走。
(2)控制扬尘：施工过程中产生的大量场尘，即对施工者造成一定的侵扰，也对周边环境造成一定的污染，所以很好地控制扬尘也是施工中的一个重要步骤；其它抗噪音干扰，施工场地保护等都应制定有效措施以利环保工程的进行。
环保施工保证措施
在施工期间应采取有效措施加强对施工噪音、扬尘、振动的控制，减少液体和固体废弃物对环境的污染。
(1)在可供选择的施工方案中选用噪音小的施工工艺和施工机械。
(2)对噪音较大的机械，在中午(12时至14时)及夜间(20时至第二日7时)休息时间内停机，以免影响附近居民休息。
(3)施工应派专人定时清扫施工现场，减少扬尘。
(4)对可能扬尘的施工场地定时洒水，并为在场的作业人员配备必要的专用劳保用品。对易于引起粉尘的细料或散料应予遮盖或适当洒水。运输时应予以遮盖。
(5)汽车及汽车式起重机进入施工场地减速行驶，避免扬尘。
(6)在可供选择的施工方案中选用振动小的施工工艺和施工机械。
(7)对振动较大的机械，在中午(12时至14时)及夜间(20时至第二日7时)休息时间内停机，以免影响附近居民休息。
(8)加强对施工机械维修保养，防止机械使用的油类渗漏进入地下水中或排入市政下水道。
(9)对施工期间的固体废弃物应分类定点堆放、分类处理。
(10)对挖出的淤泥应晾晒干后用车辆拉走。
(11)对施工期间产生的废钢材、木材、塑料等固体废料应回收利用。
(12)生活垃圾应集中放在垃圾筒内，交环卫部门集中处理。
效益分析
(1)从直接费用上来看，采用沉管所需成本要比顶管、拉管、围堰等方案低得多，该三种施工方法所需的设备租赁单价高且施工周期长，会造成总费用大，沉管所需工序、工具和其上三种相比也较简单、快捷，且所需机械配合要求也较少。从这个角度来分析，水下沉管的施工方案应该更符合工程成本的控制要求；
(2)根据现场实际施工情况来分析，如采用顶管、拉管、围堰等三种施工方法，该三种施工方式需要现场提供较大的作业场地以及对地质要求较高，现场往往不能满足施工条件的要求。沉管施工管道为预制管道，结构质量好，施工效率高，在相当水深的条件下施工更安全，对施工断面也无特殊要求，特别适用于河道较宽的河道施工。
(3)根据现场实际通航情况来分析，如采用架空过河等方法，该方法将对正常通航造成影响，影响的结果就是在施工期间需实施断航。同时，断航也直接带来了间接成本的支出：断航期间船舶过闸费用的损失及赔付。而水下沉管施工不需要实施断航，能够免除该部分的费用。
通过相关测算，采用水下沉管的施工方案为经济效益最优方案。
水下沉管法施工便捷，所需施工场地面积要求不高，且沉管施工管道为预制管道，结构质量好，施工效率高，在相当水深的条件下施工更安全，对施工断面也无特殊要求，特别适用于河道较宽的河道施工。
结论：采用水下沉管施工法进行管道过河，在工程实际应用中证明了既可不影响船只的正常通航，也能满足地质条件复杂、围堰施工困难的施工，产生了较好的经济效益和社会效益，可为今后同类工程施工提供借鉴。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水下沉管施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)施工准备及测量放样：根据图纸及施工情况进行测量和放样；
2)基槽开挖及抽砂：过河管的基槽采用抓斗挖泥船进行基槽开挖，水下挖泥施工程序主要包括定位抛锚、挖泥、泥驳装泥、运泥、卸泥、泥驳返航，将挖槽后的实际断面绘成图，并验槽，后由潜水员进行水下冲吸泥，施工过程中根据实测数据，适当修正焊接爬坡管段的形状和尺寸；
3)钢管组焊、试压、防腐：运送管道至施工现场，采用100t汽车吊两点起吊可满足将钢管吊运至加工场地进行焊接，并适当修正焊接爬管段的形状和尺寸；将钢管内外表面清刷干净，做到表面无锈蚀、无油污，后进行防腐，防腐采用是有沥青涂料普通级防腐；焊接完成并通过焊缝检测合格后，进行水压实验，水压实验合格验收后方可进行吊装沉管；
4)过河管吊装下水：利用吊船配合混凝土地牛吊装管道下水，吊装过程中采用钢板、枕木、木质夹板，以保护钢管防腐层；
5)横管及沉管：水压试验合格后，进行横管操作，完毕后打开排气阀、进水口，用水泵向进水管内强制灌水至管道灌满；根据排气情况分多次放松钢丝绳，使钢管下沉，并在下沉中校测，同步沉放管道于槽底就位，并对折点进行初步固定；
6)管道闭水试压：钢管位置符合设计要求后，进行水压试压验收；
7)压管及砂石回填：经过验收后，对过河管进行回填作业，达到稳管目的后解除吊船吊络，吊船退场，继续回填碎石、块石、河床自然土至设计要求；
8)河床整平、竣工验收。
2.根据权利要求1所述的一种水下沉管施工方法，其特征在于：所述步骤2)中为保证挖槽精度，事先在反铲挖泥船的挖机动力臂上标出刻度与水下开挖深度相对应，使操作工人和施工技术人员均做到心里有数，避免超挖和欠挖；施工时，为确保水下开挖的标高，施工员必须跟班作业，在施工时严格按施工放样标高来挖泥，同时施工员用测绳随时测量基槽的标高和底部宽度；挖泥时采取扇形开挖方式，可保证槽内不留死角；基槽开挖完毕后，采用GPS全球定位系统和回声测深仪进行检测，达到设计标高后由潜水员进行水下冲吸泥，冲吸泥采用空气压缩机和吸管吸头进行，并派潜水员下潜摆动吸头进行配合。
3.根据权利要求1所述的一种水下沉管施工方法，其特征在于：所述步骤4)中管道吊装下水前，应检查管内积水是否排清、出口是否密封、吊船的船位水深是否满足要求等合格后。先在管道上进行吊点编号，吊船根据自己的编号，分别对准钢管的编号就位，并抛好后锚。
4.根据权利要求1所述的一种水下沉管施工方法，其特征在于：所述步骤6)水压试验完毕，应将压力泄放；如果压降过大时，由潜水员重新对进水封板进行紧固，两岸人员同时处理试压管件的泄漏，直至试压验收达到合格要求。
5.根据权利要求1所述的一种水下沉管施工方法，其特征在于：所述步骤7)中回填回填15-30级配碎石，当回填达到稳管目的后即解除各吊船的吊络,吊船退场，完成整个吊装工程；继续回填15-30级配碎石至管顶以上0.7m，然后回填粒径150mm～300mm的块石0.8m厚至管顶以上1.5米，最后回填河床自然土至设计要求。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| GB1549681A (en) * | 1975-07-29 | 1979-08-08 | Bos & Kalis Baggermaatsch | Burying a pipeline in a sub-water bed |
| CN101315139A (zh) * | 2008-06-20 | 2008-12-03 | 广州市自来水工程公司 | 一种过河管沉管施工工艺 |
| CN103912722A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-09 | 中国化学工程第三建设有限公司 | 一种管道穿越河流的组对沉管方法 |
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| CN109356184A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-19 | 广州市城市规划勘测设计研究院 | 一种跨河段反虹涵沉管施工方法 |
-
2022
- 2022-04-28 CN CN202210469832.2A patent/CN114737609A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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