【摘要】PCCP管在陸上施工技術(shù)已相當(dāng)成熟,而水下施工是一個技術(shù)難點。本文介紹了常州市武進(jìn)區(qū)滆湖備用水源擴建一期工程大口徑PCCP取水管道施工工藝流程、水下溝槽土方開挖、船上管道拼裝和水下安裝對接等的施工方法和施工工藝,工程實際建設(shè)表明,水下施工技術(shù)可行,工程質(zhì)量穩(wěn)定可靠,水下施工節(jié)省了大量工程投資。
【關(guān)鍵詞】大口徑;PCCP;取水管;水下安裝
1、工程概況
該工程由中國市政工程華北設(shè)計研究總院設(shè)計,主要建構(gòu)筑物包含新建取輸水泵站和進(jìn)出水管道及取水頭部。取水管最大設(shè)計流量為36萬m3/d,采用1根DN2200PCCP管,從滆湖中取水,采取水下安裝對接的施工方法,自滆湖圍堤至取水頭部之間的管道長達(dá)2000m。管道中心高程-2.0 m。滆湖湖底平坦,高程在-0.1~-0.4米,施工期間水位為1.1~1.9米。
2、施工工藝流程
3、水下溝槽開挖
3.1開挖
溝槽開挖底寬為4.5m,邊坡1:1。溝槽分兩次進(jìn)行開挖,第一次采用一艘液壓反鏟定位樁挖泥船,先沿著溝槽軸線從湖邊開始逐步往取水頭部將管道溝槽開挖至高程-2.8米,水深達(dá)3.5米,溝槽大部分土方被挖走,以滿足后道工序施工進(jìn)度;第二次采用加長臂液壓反鏟定位挖泥船再開挖至設(shè)計高程,并且為了防止河內(nèi)淤泥向已挖溝槽內(nèi)滑入,在PCCP管安裝前清理溝槽。
3.2平面控制
平面控制采用在岸上建立交會標(biāo)選用性能優(yōu)良的六分儀交會定位,控制挖泥船的船位。在溝槽邊緣用竹竿打樁定位,采用“激光測距儀、GPS和導(dǎo)標(biāo)”三結(jié)合的方法開展施工平面控制;挖泥船開挖溝槽時參照中心導(dǎo)標(biāo)和岸上架設(shè)經(jīng)緯儀導(dǎo)向結(jié)合,確保管道基槽軸線的準(zhǔn)確。
3.3深度控制
深度控制,挖泥船上操作人員根據(jù)水位變化和湖底高程變化隨時調(diào)整開挖深度,確保基槽平整度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。開挖時,挖泥船必須把穩(wěn)慢移,根據(jù)挖泥導(dǎo)標(biāo)和水尺記錄,確?;鄹叱虦?zhǔn)確、槽底平整。
4、船上管道拼裝PCCP管
水下管道溝槽開挖完成后,安裝PCCP管道。PCCP管由船運至施工現(xiàn)場,單根管道(5m長)重約17噸。管道為雙膠圈承插式接口。本工程采用在駁船上拼裝,4節(jié)成一段,長20米,再一起沉放至溝槽,進(jìn)行水下對接。
吊裝采用1艘25噸水上起重船。駁船為一條150噸平板船,長22米,寬7.5米。在船板上設(shè)置8個馬鞍支座,每節(jié)PCCP管有兩個支點,支座應(yīng)設(shè)置在同一軸線和高程上。起重船將4節(jié)PCCP管分別安放在馬鞍支座上后,開始管道對接。管道對接采用二臺0.01m/s慢速卷揚機左右同時拉緊,卷揚機固定在第一條PCCP管左右兩側(cè)的船板上,兩端均用鋼絲繩分別捆邦在PCCP管上作為作用點,兩作用點左右兩側(cè)各安設(shè)一只滑輪,連接卷揚機。一段PCCP管道拼裝完畢后,還必須將下一段PCCP管的插口與此段PCCP管的承口進(jìn)行試對接,以防止PCCP管的承插口尺寸和橢圓度發(fā)生偏差而在水下安裝困難。
5、PCCP管水下安裝
5.1 起吊
PCCP管道的沉放安裝采用1艘150噸水上起重船。PCCP管道為柔性接口,起吊時,吊繩應(yīng)與PCCP管保持垂直,不得產(chǎn)生橫向力,故設(shè)置吊裝橫梁。吊裝橫梁長18米,4條管道采用8道鋼絲繩,16個吊點,為保持每個吊點均勻受力,每根吊繩均采用一個手拉葫蘆,保證在調(diào)節(jié)吊繩受力時PCCP管道不會轉(zhuǎn)動。
5.2沉放就位
PCCP管經(jīng)水上起重船吊運至沉放位置后,測量預(yù)設(shè)在PCCP管道上的軸線標(biāo)桿和已安裝PCCP管承口位置高程,軸線位置確定后,慢慢下放PCCP管道,達(dá)到承口端高程后停止下放。PCCP管高程上下微調(diào)采用吊繩上的手拉葫蘆調(diào)整,軸線偏位微調(diào)采用一只固定在定位浮箱上的10T手拉葫蘆進(jìn)行左右調(diào)整。
5.3水下安裝
PCCP管吊裝就位時,在潛水員引導(dǎo)下緩慢而平穩(wěn)地移動,待移動至距已安管的承口10cm左右時,用膠棍支撐在兩管間,對口時保持插口端與承口端平行,并使圓周間隙大致相等,以利準(zhǔn)確就位。PCCP管對準(zhǔn)承插口后,即可進(jìn)行管道的拉緊,管道拉緊采用二臺0.01m/s慢速卷揚機左右同時拉緊,卷揚機分別固定在2個定位浮箱上,卷揚機連接兩只滑輪,滑輪一端用鋼絲繩固定在預(yù)埋地錨上,另一端用20#工字鋼制作一橫擔(dān)架于管口上,PCCP管緩慢拉進(jìn),潛水員對橡膠圈和管內(nèi)安裝間隙進(jìn)行檢查,符合要求后停止拉進(jìn)。
6、中粗砂及土方回填
6.1砂回填
PCCP管就位后,保持管道水下懸空狀態(tài),復(fù)核PCCP管軸線和高程,達(dá)到設(shè)計要求后,將PCCP管提升30mm作為預(yù)沉量,開始分層拋填中粗砂。砂回填至PCCP管中心高程,總厚1650mm。第一層砂回填略高于管道底部,厚350mm,軸線方向超出管口2.0m時,停止拋填,潛水員用水槍掃平,采用振動棒振搗密實。管道穩(wěn)定后緩慢放松鋼絲繩,對管道高程進(jìn)行測量,符合設(shè)計要求后回填管道兩側(cè)砂層。管道兩側(cè)回填時,鋼絲繩保持受力狀態(tài),并應(yīng)由二側(cè)對稱倒入槽內(nèi),不得一側(cè)回填,防止管道的移位。
6.2土方回填
水下土方回填,用挖泥船將堆放的土方裝上泥駁船,運到管道溝槽上方水面,開啟泥駁船底部,將土方回填到溝槽內(nèi),回填結(jié)束后整平土方。土料應(yīng)選用砂土和粘土,不得含有石塊,避免對PCCP管造成損傷。
7、結(jié)語
PCCP管具有較好的耐久性和經(jīng)濟性,在大口徑管道中的應(yīng)用越來越廣泛,在自來水廠、發(fā)電廠和污水處理廠的給排水工程中較為常見。PCCP管在陸上的施工技術(shù)已相當(dāng)成熟,而水下施工作業(yè),需依靠大型船舶設(shè)備、潛水員和專業(yè)施工人員精心組織施工,才能保證工程質(zhì)量和施工作業(yè)安全。PCCP管在水下施工技術(shù)的運用,讓PCCP管從陸地走向水下,拓展了PCCP管使用空間,為工程節(jié)約了大量投資。工程運行四年來,質(zhì)量穩(wěn)定可靠,取水能力符合設(shè)計要求,達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)。
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