陳東風(fēng) 夏崇徽 許思淵

高密度聚乙烯污水管過河沉管施工技術(shù)應(yīng)用

陳東風(fēng) 夏崇徽 許思淵

一、工程概況

鎮(zhèn)江城市西區(qū)及金山湖片區(qū)的污水需通過引航道進(jìn)入潤(rùn)州污水處理廠，管道在引航道水利樞紐內(nèi)河側(cè)約150m處穿越引航道過河，穿越管道采用DN800高密度聚乙烯（PE100）PN1.0MPa管，2根并排布置，一次沉管總長(zhǎng)287m，管道最大埋深2.3m，最小埋深為1.5m。

管道處河道河床高程-2.6m，底寬 120m，邊坡 1∶8，堤頂 10.85m，土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾砂、粉細(xì)砂，河道內(nèi)水流相對(duì)靜止，保持常水位5.5～5.8m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，決定采用河岸組裝管道，河床開挖溝槽，管道注水沉管下溝技術(shù)進(jìn)行管道施工，過河沉管施工方案如圖1所示。

二、沉管施工

1.工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

2.施工準(zhǔn)備及測(cè)量放樣

按照設(shè)計(jì)要求測(cè)放管道中心線及開挖溝槽邊線，在兩側(cè)河岸上設(shè)置控制樁，水上設(shè)置浮標(biāo)精確定位。

3.水下管槽開挖

河床中管槽采用挖泥船開挖泥駁外運(yùn)場(chǎng)外棄泥區(qū)，在水中開挖，溝槽容易塌方和回淤，且不容易控制。為了保證PE管能完全置于管槽內(nèi)，開挖底寬為5.8m（含每側(cè)各超寬1.5m）。根據(jù)地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)管槽開挖坡度為1∶6，施工中按實(shí)際情況確定。

圖1 過河沉管施工簡(jiǎn)圖

圖3 下沉過程圖

表1 施工曲率半徑選用表

溝槽底高程的控制是個(gè)難點(diǎn)，兩岸要作好醒目的標(biāo)記，測(cè)量人員在開挖過程中隨時(shí)檢查溝槽高程。潛水員經(jīng)常下水檢查順直情況和平整度，未達(dá)到要求的及時(shí)反饋補(bǔ)挖直至符合設(shè)計(jì)要求。全段溝槽開挖完畢后，潛水員要檢查并進(jìn)行清理、平整，保證管槽在水平方向順直，垂直方向槽底必須順滑，曲率半徑不小于對(duì)應(yīng)的PE管規(guī)定的轉(zhuǎn)彎半徑，不出現(xiàn)“駝峰”現(xiàn)象，才能進(jìn)行沉管。

4.PE管制作連接

（1）管材必須有出廠合格證及出廠檢驗(yàn)報(bào)告，規(guī)格、承壓等級(jí)、環(huán)剛度、斷裂伸長(zhǎng)率、縱向回縮率、氧化誘導(dǎo)時(shí)間等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并抽樣檢測(cè)合格后方可使用。

（2）將生產(chǎn)好的PE管運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，先在河岸陸地上進(jìn)行熱熔焊接拼接，做成整條過河管道，下水前管道兩端管口采用悶板封堵，并在悶板上設(shè)置進(jìn)水管、排氣管、閥門和吊耳。

（3）為保證焊接質(zhì)量，嚴(yán)格焊縫檢查，并抽樣檢測(cè)，合格后按要求進(jìn)行整條管道的氣壓試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后完全泄壓，關(guān)緊各閥門待用。

5.配重塊安裝

為了管道的穩(wěn)定性，沉管過程中配以混凝土配重塊。配重塊混凝土標(biāo)號(hào)為C25，兩個(gè)半圓環(huán)組成，重為428kg，連接采用M20×600螺栓，2個(gè)圓環(huán)一組，間距3m。安裝前在混凝土半圓環(huán)內(nèi)襯一層橡膠板，寬0.8m，厚5mm，起保護(hù)管道和防滑作用。

PE管在牽引過河時(shí)，采用25t汽車吊配合人工安裝，混凝土配重塊安裝一組，PE管向河對(duì)岸牽引前進(jìn)3m，再進(jìn)行下組配重塊安裝，如此循環(huán)，直至沉管全部均布配重塊。

6.沉管

（1）管道水上牽引就位

管道浮運(yùn)牽引至對(duì)岸，使管道位于溝槽正上方，將管道兩端悶板上的吊耳穿上鋼絲繩，利用兩岸的卷?yè)P(yáng)機(jī)配合浮吊將管道找正穩(wěn)固，確保軸線準(zhǔn)確。

（2）管槽水下檢查平整

管道下沉前，潛水員再次進(jìn)行管槽平整，采用鋼刮尺水下刮平，管槽水平方向平直，垂直方向平整，不得出現(xiàn)駝峰。

（3）管道注水下沉

①管道浮水就位后，兩艘30t浮吊在設(shè)定的吊點(diǎn)起吊管道段上浮15～30cm，兩端卷?yè)P(yáng)機(jī)同時(shí)松動(dòng)，防止起吊使管道軸向拉力過大對(duì)管道形成損傷。

②從管道一端以固定的流量向內(nèi)注水，逐步趕出管道中的空氣，使管道順著管槽沉放著床。為防止注入的水在管路中來回流動(dòng)，抬高岸端管道，水便會(huì)注入管道近岸端面而使其首先自行沉入，隨著管道下沉近岸處1點(diǎn)位的A浮吊下放吊繩，另一艘在2點(diǎn)位的浮吊B不動(dòng)，起到穩(wěn)管的作用。待近岸處A浮吊吊繩將部分管路送至河床底，停止注水，松吊鉤，A浮吊移至下一吊點(diǎn)。重新開始注水，如此循環(huán)，直到整個(gè)管道完全沉入溝槽。具體下沉過程如圖3所示。

③沉管過程的監(jiān)測(cè)和控制。為防止管道在沉入時(shí)過度彎曲（超過管道允許曲率半徑），在所有配重塊的位置均設(shè)置浮標(biāo)，隨著管道緩慢下沉，測(cè)讀浮標(biāo)讀數(shù)，在電腦中繪制管道曲線形狀，以此控制和調(diào)整浮吊的吊繩松緊，使管道不致過度彎曲受到損傷或破壞。管道沉放速度不宜過快，以300m/h為宜，控制下沉過程中的整體穩(wěn)定性。

下沉過程的協(xié)調(diào)控制：各作業(yè)點(diǎn)和測(cè)控點(diǎn)利用對(duì)講機(jī)互通信息，統(tǒng)一指揮、同步協(xié)調(diào)。通過浮標(biāo)讀數(shù)，控制各吊點(diǎn)的吊繩長(zhǎng)度并控制注水速度，以保證管道在垂直面的曲線平穩(wěn)、下沉可控。當(dāng)下沉至離管底設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5～1.0m時(shí)暫停注水，再次校正管道軸線水平位置，并派潛水員下水檢查PE管的間位情況。符合要求后，繼續(xù)注水下沉，管道穩(wěn)定著底，潛水員檢查管底與溝底的接觸均勻程度和緊密性。

④吊點(diǎn)布置。吊點(diǎn)的布置確定采用CAD作圖，利用管道的允許曲率半徑反復(fù)試算，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件求得。

對(duì)于PE管的曲率半徑，國(guó)家及行業(yè)規(guī)范中都沒有類似的規(guī)定，根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，按表1選用。

通過本工程的實(shí)施，吊點(diǎn)位置滿足工程需要，符合試算結(jié)果，達(dá)到預(yù)期控制目標(biāo)。

（4）管道鎮(zhèn)壓穩(wěn)固

管道沉放到位，在兩側(cè)和中部采用水下充填砂袋呈騎馬狀覆蓋管道，對(duì)管道實(shí)施鎮(zhèn)壓穩(wěn)固。

7.水壓試驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求對(duì)鎮(zhèn)壓穩(wěn)固管道進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

8.溝槽回填

采取充填砂枕袋結(jié)合充填砂對(duì)溝槽進(jìn)行回填，回填時(shí)注意保護(hù)PE管，避免創(chuàng)傷管身，拆卸管道兩端悶板，安裝管道附件，完成沉管施工。

三、結(jié)語

PE管用作污水管，解決了防腐問題，提高了使用壽命，水下敷設(shè)不便于維護(hù)，因此對(duì)材料、焊接質(zhì)量及沉管質(zhì)量要求較高，牽引、拖拽、起吊等施工過程中須切實(shí)掌握材料性能，避免拉彎對(duì)管道的損傷。沉管中應(yīng)避開河道動(dòng)水、大風(fēng)大雨天氣的影響。本次沉管施工完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得較好的效益，為類似管道的施工提供了借鑒

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