發布時間：2013-04-25所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 論文主要介紹給水排水工程水下管道施工概況，重點分析水下過江管道工程管道預制場地的布置、水下過江管道的制作及防腐、管道焊接拼裝、水下管道溝槽開挖及沉管施工過程的具體步驟，同時對各關鍵環節的質量監控方法和措施予以探討。
摘要：論文主要介紹給水排水工程水下管道施工概況，重點分析水下過江管道工程管道預制場地的布置、水下過江管道的制作及防腐、管道焊接拼裝、水下管道溝槽開挖及沉管施工過程的具體步驟，同時對各關鍵環節的質量監控方法和措施予以探討。
關鍵詞：過江管道 防腐 焊接 溝槽開挖 沉管施工 質量監控
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
中圖分類號：TL353+.2 文獻標識碼：A 文章編碼：
在城市供水、供氣、污水收集、排水等市政工程建設中，在工礦企業取水管道建設、輸油管道工程建設中，管線常常要穿越河流、湖泊及海底。給排水過江管道工程與臨江居民生產生活息息相關，涉及到千家萬戶的切身利益。
一、過江管道工程管道預制場地的布置
過江管道工程管道預制場地的布置直接關系到工程的施工成本、進度。管道預制場地布置需做到以下幾點：應與岸上工程相關施工不發生干擾；應使預制好的管道比較易于拖人江中，且能使管道迅速就位；應布置在挖方、填方量較小，且滿足管道預制所需要的尺度。具體實施步驟如下：
1、設定管道預制場地高程。利用江河水文情勢周期性的特點，推算施工期間的水位變化及可能情況，確定出一個高于施工期間該段河流的年平均高水位、挖填方少的預制場地高程。
2、確定管道預制場地的尺度。 正式施工之前，應盡可能熟悉施工現場的地形、地質情況，制定出一個適應河岸地形條件，又能滿足管道預制所需要的尺度，使管道預制分段滿足河岸條件。
3、管道預制場地的布置型式。一種是順岸式布置。土質和淤泥質河岸一般可采用順岸式布置。為減少挖、填方量亦可采用順岸階梯式布置。順岸式布置的管道預制場地，管道預制完畢后，一般可采取直接拖入河中就位對接、下沉。為減少損傷管道，在拖人河中時可以在管底鋪設枕木，減少管道與地面的摩擦力。另一種是伸人河漫灘腹地的布置。石質河岸在順岸式布置不能滿足要求時，可采用此。可采用鋪設軌道，在輕軌滑車上進行預制而后拖入河中。
二、管道的材質選擇
過江給水管道的材料，最常用的是鋼管，但近幾年來，已有不少過江管道采用玻璃鋼管材，因為玻璃鋼管具有與鋼管同等的強度和抗變形能力，而且具有水力條件好、極耐腐蝕、質量輕的優點，是一種很有前途的過江管道材料。
三、管道制作及防腐
施工測量完畢后，根據已形成的管槽軸線情況，確定管段的制作。管段制作在河灘上進行，其制作工藝與陸上常規管道安裝基本一致。但沉管的管段制作需要確保管道的撓度、抗扭能力，需要對管道安裝進行加強。其主要要點為：管道必須內外雙面焊接；管道焊接部位加橫向角鐵加強；管道吊環布置必須按中軸線校準；吊環位置采用環形抱箍加強；管道兩端用封板封閉；管道在陸上分段進行水壓試驗。
如果采用鋼管材質，防腐是個重點，防腐處理的好壞，對管道使用壽命有很大的影響。首先，進行鋼管除銹處理，可以采用噴砂處理等方法，將管材表面的鐵銹、油污、泥土等除凈，再對管材內外防腐層涂刷，涂層應厚度均勻，質地堅實，表面光潔并確保涂刷厚度和涂刷層數符合設計要求。施工時要保持良好的施工環境，不應在雨、霧、雪進行室外施工，若堅持要施工，應采取適當防護措施，氣溫低于-5攝氏度，應按冬季施工處理。防腐層應作外觀、厚度檢查和粘結力試驗，合格后才能進行下一道工序施工。
四、管道焊接拼裝
1. 管道拼裝時，必須嚴格按照技術規范要求進行坡口加工，坡口型符合設計要求，接口組對2條管子接頭的縱向焊縫必須錯開。
2. 對接前應將焊接的坡面及管壁200mm范圍內的鐵銹、泥土、油脂等污垢清除干凈。
3. 在焊縫上，填縫金屬組織應成顆粒狀，外表呈整齊魚鱗狀，不得有裂紋、氣孔、夾碴等缺陷。
4. 管道對接焊縫處采用鋼制包箍加強焊接，包箍所覆蓋的焊縫必須鏟平，焊縫與外壁一樣平整，焊接時必須錯開對稱焊接，以免管道變形，包箍位置按設計規定設起吊環，以備吊管下沉使用。
5. 為確保管道焊接質量，管道對接每道焊縫按規定要求進行100％無損探傷檢查，并按要求提供檢查報告。
6. 過江管道按設計要求焊接、拼裝及全面防腐完畢，即在兩端各設密封板。然后進行氣壓試驗，合格后，管道可浮運就位準備下一步充水下沉安裝工序。
五、水下溝槽開挖
在管道制作的同時，進行水下管溝開挖，在管道中心線兩端的江岸上設立標志，水下溝槽中心線設浮標顯示，用潛水抽砂泵將管溝內的泥沙抽走，用經緯儀和超聲波測探儀檢測管溝縱向和豎向開挖情況，保證管溝開挖符合設計及有關規范要求。具體步驟如下：
1、確定現有管道(光纜等)位置和避讓距離。
2、測量放線以預留管道施工作業面。測量放線常見質量問題：測量差錯或意外地避讓原有構筑物，使管道在平面上產生位置偏移，在立面上坡度不順。采取措施：意外遇到構筑物須避讓時，應要求監理單位和設計單位協商，在適當的位置增設連接井，其間以直線連通，連接井轉角應大于135°。
3、人工堆砌沙包，形成溝槽。由于管道很長，可以由中部向兩側施工，也可以由一側向另一側施工。同時管道在地面進行焊接，以減少支撐數量和管道焊接工作量。
六、沉管施工
1、沉管施工前的準備工作
�。�1）設備器材的準備。①船舶：主浮吊船、交通船②潛水泵(充水用)③潛水設備:重潛、輕潛④通訊設備:所有船舶均配置手持對講機。⑤測量器材:全站儀、經緯儀、水準儀、水準尺、水位尺。
（2）技術準備。施工前須對管道各吊點在下沉過程中的受力情況及運動軌跡進行準確的計算，作出詳細的施工組織設計和技術設計。
2、管道浮運就位
�。�1）將制作好的整條管道浮在管溝一岸中。浮運時用機動船拖拉管道。當管段約三分之二的長度已拖到管溝軸線上游時，用機動船頂推管道插入一岸管溝，另一端則順水下擺，插入另一岸管溝，而后各浮吊船按預案中的布置進入指定位置，拋錨定位，系綁好吊纜。
�。�2）局部加載：用汽車吊船將一艘（平板船） 的船頭吊起擱在管道上，以達到管道局部加載預定噸數的目的，使此成為整管的最低點，從而保證此處最先進水下沉。為防止損傷防腐層，應在加載處鋪上膠墊。
（3）在兩岸軸線方向各固定好一臺手動葫蘆，以作為管道將要沉到溝槽底時軸線方向牽引移動之用。但在管道平面尚未豎直之前，此葫蘆不能綁到管頭，以避免影響管道轉身。
3、沉管施工
�。�1）當沉管的各項準備工作就緒后，即打開管道兩端的排氣閥。浮吊船將管道兩端吊離水面，放松其余浮吊船的吊纜，啟動潛水泵從一岸進水口向管道內充水。隨著管內進水量的不斷增加，各船處的管道按下列順序緩慢地下沉。在管道下沉的過程中，各船在放松吊纜的同時，均向管溝軸線作適當的水平移動。
（2）管吊入水中浮起,用拖船沿河道拖運到施工現場就位。沉管前首先進行定位線的標識,在兩岸用油漆標注好管道里程位置,并清晰可見,彎頭起彎點要定位準確;軸線利用開挖時作的標桿,沉管前要進行校準。沉管時速度要均勻,兩端要平衡,為了便于觀測,在兩端彎頭的彎起段每間隔200mm標注高程點,并清晰可見,這樣通過兩端的高程點的控制而控制管下沉的速度及管道的平衡。
�。�3）管道轉身完成后，管道平面將鉛垂于管溝軸并懸浮在其上方。用全站儀對管道縱向、橫向的位置進行檢查，并根據檢查結果水平移動管道，經管道移到設計的管中心位置上來。
�。�4）管道下沉、就位。撤掉支撐，管道就位。由于管道很長，該步驟可以由河中部向兩側施工，也可以由一側向另一側施工。每次撤掉5-10cm支撐(該步驟需滿足管道撓度要求)，當采用沙包支撐時，可采用三腳架與斤不落配合起吊管道；當采用沙支撐時，可采用水槍沖刷，逐步撤掉支撐，逐步使管道下沉達到設計標高，最后采用撼沙法使管道下部地基土密實達到設計要求。
4、管道試壓
在管道連接嚴格要求、保證質量的基礎上，為確保管道接口嚴密不滲漏，在挖砂沉管前，進行壓力試驗。管道焊接完成后進行第一次試壓(陸上試壓)，試驗壓力1. 2MPa(水壓);沉管就位后進行第二次試壓(水下試壓)，試驗壓力為1. 2MPa(水壓)，均按規范要求驗收(按《給水設計手冊》中對水下管道試驗壓力的要求，設計中取該管道試驗壓力為1. 2MPa)。
七、過江管道質量監控
1、管材的質量控制
�。�1）、鋼管必須具有制造廠的合格證書。
（2）、鋼管表面應無顯著銹蝕，無裂縫重皮和壓延等不良現象；
不得有扭曲，損傷，不得有焊縫根部未焊透的現象；不得有機械損傷等。
�。�3）、同一管節允許有兩條縱縫，管徑大于或等于600mm時，縱向焊縫的間距應大于300mm。
�。�4）、管節下水前必須檢查管節的內外防腐層，合格后方可下管。
2、鋼管焊接質量控制
（1）、焊接前應調整好點焊機的電流與電壓，并按照管材采用相應型號的焊條，試焊滿意后才能開始焊接施工，以免對管材造成焊傷。
�。�2）、管節焊接前應先清理管道內泥、污垢，清除管口邊緣和焊口兩側10～15mm范圍內的表面銹跡至露出金屬光澤，管端端面的坡口角度，鈍邊，間隙，應滿足規范規定。不得在對口間隙夾焊幫條或用加熱法縮小間距施焊。
�。�3）、對口時應使內壁齊平，當采用長300mm的直尺在接口內壁周圍順序貼靠，錯口的允許偏差應為0.2倍壁厚，且不得大于2mm。
�。�4）、對口調節好后既可進行對口、焊接，這時應將兩端管段臨時支承固定，避免鋼管重量集中在焊縫位置。
（5）、縱向焊縫應放在管道中心垂線上半圓的45度左右處；縱向焊縫應錯開。
�。�6）、焊縫質量必須符合GB50268-97中4.2的有關規定，焊
縫應平滑，寬窄一致，根部焊透，無明顯的凹凸缺陷及咬邊現象，焊縫加強面應高出管面約2毫米，焊出坡口邊緣2～3毫米。
3、管道連接質量監控
管道的連接重點做好以下幾點工作:下管前,一定要仔細檢查管基中心線尺寸和高程是否符合圖紙要求;嚴格按照管材的對接工藝和要求操作,堅決禁止“野蠻對接”;一定要重視管道對接后的質量檢查,這一環節非常重要。要仔細檢查對接的效果,任何細微的質量問題都不能放過,發現問題要及時補救;大口徑管道對接后可采用多次檢查的方法檢驗管道對接的質量,這樣才能確保萬無一失。
4、沉管施工的質量監控
�。�1）整管下沉的施工方法是可行的，關鍵是預先必須對管道下沉過程中各吊點的受力及運動軌跡進行準確的計算，并據此配置足夠的吊力，對管道下沉進行有效地控制，始終使整條管道保持在一個平面上。從而避免局部管段因受到大的扭矩或彎矩而破壞。
�。�2）各吊點的水深及平面移動數據應及時匯集到技術組，技術組應及時將管道的位置、形狀、充水量等反映到圖表上，為指揮長決策提供依據。
�。�3）增加一個吊點，根據各吊點的受力計算結果，各吊點必須配置有足夠大承吊能力的浮吊設備。而且，放松或收緊吊纜均應緩慢的進行，避免管道產生大的波動。
參考文獻：
[1]周健：《城市給水過江管道設計與施工案例分析》[J]，《技術與市場》，2011年第4期。
[2]劉敏林：《沉管施工技術在過河管道中的應用》[J]，《西部探礦工程》，2004年第9期。
[3]莫志劼：《給水過河管道實例》[J]，《城鎮供水》，2001年第2期。
[4]顧明如：《長江超大口徑沉管施工技術》，《江蘇水利》，2007年第4期。
[5]潘明巖：《柳西水廠供水管道穿越河底工程設計與施工》。
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