苏州阳澄湖引水工程沉管施工技术探讨

吴巍

引水工程中，沉管施工应用比较广泛，挖槽、钢管焊接和沉管测量都需要严格控制，保证施工的顺利进行，尤其是引水管的下沉施工流程。本文以苏州阳澄湖引水工程为例，探讨沉管施工技术，介绍了完整的引水过程沉管的施工流程，说明施工的注意事项，突出沉管法管道下沟与常规管道下沟相比具有施工效率高的优势，供相关从业者参考。

根据苏州阳澄湖引水工程的工期要求和地理位置，制定本工程施工总体方案：“本工程主要包括管槽开挖、DN1800 双引水管岸上组焊，每根管线长度258.49m。管槽按设计开挖成型后碎石基础整平，再浮运沉放制作好的管道，两端与岸上已敷设好的钢管之间弯管连接段的连接方式，岸上采用电焊焊接的方式连接。为确保施工进度，计划水上挖泥、钢管焊接同时作业，施工时以挖泥、钢管焊接、沉管施工的测量定位为关键控制点，及时将其他附属工程合理穿插于主线施工过程中。”

一、沟槽挖泥

本工程水下挖泥管槽长度约258.49m，底宽6.8m，底标高-6.1m，泥层开挖厚度约3.7 ～8.4m，边坡坡度1：6，可视水流速度、方向等实际情况调整，但需满足管道下沉就位的要求。沉管沟槽采用挖泥船水下开挖，挖好后，应测量漕底标高和沟槽横断面，在全管道沟槽范围内不得小于设计断面，沟槽开挖泥土集中运至政府有关主管部门指定区域。

挖泥前，要复测挖泥区水深断面。应按设计图纸要求进行阶梯形分层挖泥，挖泥时，要勤对标，勤测水深，以保证基槽平面位置准确，防止欠挖，控制超挖。

沟槽开挖施工质量直接关系到埋管工程的质量和安全。因此，沟槽开挖是（穿越黄埭河）本工程的关键工序、重要工序，必须高度重视。

（1）施工准备。挖泥测量前认真审阅图纸，核对数据，保证放线所用数据准确无误。采用全站仪定出沟槽开挖底边线、边坡线，并测放出测量杆，布设高程控制点，设置好水尺，然后做好内业计算和现场复核工作。采用在船头挖泥位置设置GPS 移动端，控制船舶位置进行施工，基槽标高采用GPS 和数字化测深仪控制泥面开挖高程。

（2）对沟槽范围内的地下管线等进行全面调查，经有关管理部门审批后施工。

（3）挖泥船采用定位桩定位，精准开挖；开挖过程中利用GPS 和数字化测深仪对开挖位置和深度随时进行测量控制，保证开挖不超挖、欠挖。

（4）施工前必须正确记录测量人员所设置的水位标尺读数，并严格按照水位标尺进行挖槽深度控制。

（5）挖槽断面边坡宜按阶梯形开挖，并掌握下超上欠，超欠平衡的原则。对开挖断面泥层较厚的应要求分层开挖尽量避免施工时出现陡坡造成坍塌现象。每形成一个断面，测量人员要随时进行复测，发现漏挖或欠挖的位置及时进行补挖，经验收通过后才能移船继续挖泥施工。

（6）每边超宽和超长不大于2 m，平均允许1 m，超深一般不大于0.5 m，平均允许0.3 m，超挖部分采用碎石回填至设计标高。

（7）管槽开挖的弃土经船舶运至码头后采用挖掘机倒运上岸，并用车辆运至经相关单位批准的位置。

二、引水管制作

1.管道制作发射架施工

轨道场地先进行平整，再开挖30m×2.5m×90mm深沟槽，开挖完成后回填60mm 厚建筑垃圾压实，然后立模，绑扎双层双向Ф12@200 双层双向钢筋网片，浇筑20cm 厚C30 混凝土。

场地混凝土达设计强度后，安装1.8m 宽8#槽钢轨道，制作四台移动管道制作台车，管道加工焊接在台车上进行。在刚开始焊接时，由于刚开始两节入水管还没有产生多大的浮力，加之小车到水面的高差有40cm，所以在刚开始焊接时需要在管头部分加两组气囊助浮，施工时水准仪实时测量高差。两根管道一起制作完成后，将其两端采用闷板封闭，挖开基坑与黄埭河道之间的隔坝，将水引入基坑内，分别将管道浮运至沉放区域。

2.钢管焊接

先将钢管吊到推送平台车上，再进行对口，具体焊接步骤如下：

（1）钢管焊接时先点焊，然后全面施焊。在点焊和施焊过程中，均不得大力捶击及人工强力矫正使焊口吻合，避免产生过大的附加应力。

（2）管道焊接必须对焊缝进行检查，表面质量符合《现场设备、工业管道焊接过程施工及验收规范》。

（3）管节焊接前先修口、清渣，管端断面的坡口角度、钝边、间隙等符合规范规定；不得在对口间隙夹焊帮条或用加热法缩小间隙施焊。

（4）定位焊：焊接定位焊缝时，采用与根部焊道相同的焊接材料和焊接工艺，由合格焊工施焊。定位焊缝的长度为50-100mm，间距为250-300mm，原则能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂为准。

（5）为确保钢管在制作过程中不会发生大的变形，钢管斜管段在焊接时必须进行校正加固处理，先采用预先制作好的斜度仪校正斜管角度，角度正确后先焊接加固支撑点，加固采用12#槽钢制作的两组三角桁架作为临时支撑点焊在拐角部位，管道支撑加固点焊接完成后对管道再对斜管与直管连接的焊缝进行焊接，焊接完成后可拆除临时支撑点。

（6）焊道正式焊接前，将定位焊缝进行检查，当发现缺陷时，处理后方可施焊。

（7）焊接过程中引弧，熄弧都要求在坡口内和焊道上，不准在母材上随意打火，防止电弧擦伤母材。

（8）严格按焊接作业指导书中给定的焊接参数进行施焊，不得随意改变。

（9）施焊过程中注意，起弧和收弧的质量，多层焊时层间接头位置错开。

三、引水管下沉施工

1.施工流程

开坝进水→管道浮起→管道浮运至沉放区→浮吊及气囊控制下沉至直线段入水→汽吊挂钩扶正沉管姿势→管轴线测量控制→注水排气→沉管下沉→潜水员水下摸测管底并用沙袋填实稳管→落钩→气囊拆除。

2.施工方法

（1）管道浮运

挖机打开组焊管道挡水坝，让河水流入焊管沟槽，当水位到达一定高度时沉管慢慢浮起。组焊沟槽里的水位与黄埭河河水平衡时，前面先采用一艘320Hp 拖轮作为主拖轮进行拖拉，出槽前在工作区两侧利用挖掘机带绳协助稳管，慢慢牵引出槽，尾部出槽后再用一艘120Hp 的工作船稳管，两条船共同将沉管拖至施工区。为确保沉管的安全，管道浮运时，应选择能见度高、风浪较小的天气进行，拖带船舶航速不大于每小时3 海里。

（2）管道就位

按照确定的吊点位置，三艘100T 浮吊船依次分别在沉管的一侧进行布置且在两侧及中部设置四组直径2m 长度12m 的气囊绑在距离两侧上升段四米的位置助沉，并分别按通常的“四锚八缆”抛锚定位，管道就位后，浮吊船前端锚缆从管道上方越过。

（3）沉管灌水排气

在沉管位置准确、各船正确定位后，将沉管的两端部闷板上的排气阀与进水阀打开，将进水管与高压水管连接（注：高压泵的流量100m3/h），向管内注水，注水时两端利用汽车吊适当抬高，以利于排气。

（4）控制下沉

当沉管在灌入约380T 水依靠自重下沉至直线段刚好入水时，通过经纬仪再次测量管道轴线位置，并通过浮吊进行调整，确保其位置准确，同时两端汽车吊将斜管段吊正。位置确认无误后指挥长下达再次充水指令，待沉管内水全部注满，然后缓慢沉放管道，下沉过程中始终保持管道相对平衡直至下沉到位。

（5）管道定位及纠偏

管道沉放时，在管道轴线位置架设全站仪一台，用于测量管道位置是否正确，管道偏移轴线时，主要通过调节浮吊位置从而调节管道轴线。管道偏移轴线时，通过调整偏移位置的浮吊固定缆绳来调整浮吊船位置，从而调整浮吊主钩位置，使得管道往轴线方向移动，三台浮吊主钩都处于管道轴线时，该管道就在轴线上。

（6）潜水员下水摸测沉管管底

管道着落情况及时反馈水面上指挥人员作出稳管指令。

（7）稳管

先将气囊放气拆除，确定管道位置正确无误后，在管道两端斜角部位及每台浮吊吊点两侧抛设沙袋进行稳管，在每个稳管部位稳管沙袋宽度达到2m 且管道四周全部覆盖好沙袋后可先松开汽车吊吊钩，确认管道无偏移后最后松开浮吊主吊钩。

四、结语

由于本工程管道较长，单根长度达258.49m，沉管穿越黄埭河为内湖施工，受河道上桥梁通航高度限制，大型起重船舶无法到达现场，因此对进场船只的要求较高，需根据现场实际施工环境进行配备，满足基本的吊装要求，确保工程顺利推进。沟槽挖泥过程中，必须按设计图纸要求进行阶梯形分层挖泥，勤测水深，以保证基槽平面位置准确，挖到设计标高；引水管制作过程中，管道焊接必须对焊缝进行检查，为确保钢管在制作过程中不会发生大的变形，钢管斜管段在焊接时必须进行校正加固处理；管道沉放时，严格控制测量管道的位置，保证整体沉管施工的质量。