邱 燦

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516000)

0 引 言

河岸整治項(xiàng)目跨河給水管工程施工中，如果采取傳統(tǒng)截流、圍堰的施工方法，不但耗時(shí)長、成本大，而且不利于保證施工的安全性和質(zhì)量。而采用吊裝和沉管施工技術(shù)相互結(jié)合的方法，則可以有效解決傳統(tǒng)施工存在的弊端。而且工程量比較小，可有效縮短施工工期，更好的保障施工質(zhì)量和進(jìn)度?；诖?，開展河岸整治項(xiàng)目跨河給水管的吊裝及沉管施工技術(shù)的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

惠州市西枝江連通東江(新開河)河岸整治工程以“河暢、路通、水清、岸綠”為目標(biāo)，按照“防洪排澇、截污治污、景觀美化、生態(tài)修復(fù)”的治水理念，實(shí)施“防洪排澇、水質(zhì)改善、景觀美化和道路交通”四大工程，在提高河道防洪排澇能力的同時(shí)，完善兩岸截污管道，營造兩岸濱水景觀，完善沿河交通設(shè)施，將新開河改造成集防洪排澇、休閑游樂、人水和諧、親水宜居的生態(tài)河流。

本次沉管施工位置位于新開河北橋向新開河方向上游約100m處，河段水文環(huán)境良好，既不受過往通航船舶干擾影響，又具備通航條件，船舶可直達(dá)施工現(xiàn)場，有利對施工船舶選定、組織進(jìn)場及沉管施工布置。因新開河整治需要拓寬河面，沉管施工屬于管道改造，沉管兩端上岸后與原舊管道碰接，然后將原過河段舊管道拆除。沉管分別為DN1600和DN600兩條，DN1600×16沉管段長240.2m ,DN1600×16陸地明控施工段為94.5m ,DN600×14沉管段長240.2m ,DN600×10陸地明挖施工段357m。現(xiàn)場鋼管布置圖如圖1所示。

圖1 現(xiàn)場鋼管布置圖

2 給水管吊裝施工

2.1 吊裝方案和施工流程

案例工程整治需要拓寬河面，沉管施工屬于管道改造，沉管兩端上岸后與原舊管道碰接，然后將原過河段舊管道拆除，為提升給水管吊裝的便捷性，采取了汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝方案，在統(tǒng)一的指揮下，統(tǒng)一起吊。

吊裝施工的主要流程為：在正式吊裝施工之前，對吊裝施工地面的強(qiáng)度、承載力的等進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)和核實(shí)，達(dá)到汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝的要求之后，擺放汽車吊和船吊的具體位置，再核實(shí)汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝的工作半徑，達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，掛鉤和試吊，確定吊裝的相關(guān)參數(shù)，開始正式吊裝管道下水，吊裝到設(shè)計(jì)位置后就是摘鉤，完成本次給水管的吊裝操作[1]。

2.2 吊裝過程控制

本工程在正式吊裝之前，先將焊接好的鋼管安置到施工現(xiàn)場，且DN1600和DN600的鋼管分開擺放，二者相隔1m距離。且進(jìn)行全面的技術(shù)交底，并掌握吊裝過程中存在的各種安全隱患，按照試吊的參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行吊裝操作。

本工程汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝的起吊點(diǎn)布置情況如圖2所示。

圖2 汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝起吊點(diǎn)布置圖(mm)

工程共布設(shè)了8臺機(jī)械設(shè)備，一字排開，同時(shí)準(zhǔn)備兩臺相同型號的起重機(jī)應(yīng)對吊裝施工中發(fā)生的突發(fā)情況。為保證吊裝的安全性，按照圖2所示的吊點(diǎn)分布情況對DN1600鋼管吊裝進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算公式如下：

Q=K1×[0.02466t(D-t)×1+Q2]

(1)

式中：Q為單個(gè)吊裝的荷載，t；K1為動(dòng)載系數(shù)，本工程吊裝中取1.1；t為鋼管壁厚，mm，本工程取值為16mm；D為鋼管外徑，mm，本工程取值為1620mm；l為吊裝均布荷載長度，m；Q2為100t起重配件重量，本工程取1.6t，這些數(shù)值帶入到上述公式中，可得到Q為22.64t。

根據(jù)三一STC1000T-Ⅱ吊車支腿伸出最大距離3.9m與鋼管距離保持1m的距離，現(xiàn)場兩根鋼管擺放間隔長度為3.3m，最外側(cè)鋼管靠近新開河河岸邊2m距離，考慮河岸邊坡按1∶1的坡比放坡距離為1m，額外考慮船吊吊裝時(shí)預(yù)留長度，根據(jù)該起重機(jī)性能表工作幅度取14m，最優(yōu)工況下最大荷載可達(dá)33t。工況情況為：工作幅度14m；出桿長度為33m，起重能力是33t>22.64t，船吊為200t，可以滿足吊裝要求。

2.3 吊裝水下處理

管道吊裝在水下基礎(chǔ)開挖完成后進(jìn)行，且在岸上氣壓試驗(yàn)檢驗(yàn)合格后開始，下水后再在岸邊進(jìn)行二次水壓試驗(yàn)。并對鋼管進(jìn)行下水后取整個(gè)懸浮在水中浮力演算，浮力計(jì)算公式如下：

F浮=ρ液gV排

(2)

式中：F浮為浮力，N；ρ液為水的密度，取103kg/m3；g為重力加速度，取9.8kg/m2；V為管道排水體積。就本工程而言浮力為：

F浮=1000×9.8×
(3.14×0.82×240.2)=473051.81N

(3)

經(jīng)過驗(yàn)算F浮遠(yuǎn)>G自，管道浮在水面上，用拖船將管道水上拖運(yùn)至東江進(jìn)行調(diào)整角度，方便接駁兩岸現(xiàn)有管道。

2.4 給水管水下托運(yùn)

鋼管吊入水面后，A、B頭(A頭在前)各采用2條拖輪把沉管段浮拖往東江掉頭后再進(jìn)入新開河，直至拖至指定沉管位。具體的平面布置圖如圖3所示。

圖3 平面布置圖

具體的給水管水下托運(yùn)方法為：先將鋼管吊裝浮至新開河河面；再通過拖船將鋼管拖運(yùn)至東江；接著拖運(yùn)至東江后，調(diào)整管頭方向；然后將鋼管拖運(yùn)回新開河；最后拖至沉管位置。

3 河岸整治項(xiàng)目跨河給水管沉管施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 制作作業(yè)平臺

就案例工程而言，在水上作業(yè)時(shí)需要搭設(shè)工作平臺，才能保證沉管施工順利進(jìn)行，為滿足汽車吊和船吊相互穿插配合吊裝的要求，需要搭設(shè)的水上平臺能夠很好的承載長臂挖掘機(jī)，自重為30t，臂重為6.6t，總重量為36.6t。為保證沉管施工各道工序能夠高效開展，需要搭設(shè)工作平臺結(jié)構(gòu)尺寸為18m×10m。水上作業(yè)平臺主體材料為D1800×16mm螺旋鋼管和型鋼[2]。在一端的兩側(cè)安裝上4.5m長，直徑為1800mm的鋼管，另一端兩側(cè)則通過9m長D1800鋼管和矩形箱體作為配重，以保證浮船的穩(wěn)定性。

3.2 測量放線

在案例工程沉管施工中，為保證沉管位置的準(zhǔn)確性，還在河道兩岸布設(shè)了測量控制網(wǎng)，并對水下管道溝槽進(jìn)行開挖放線，設(shè)置控制點(diǎn)浮標(biāo)。同時(shí)為更好的控制溝槽開挖底部標(biāo)高，還需要在河岸兩側(cè)的水面以下約1.0m的位置布設(shè)一支水標(biāo)尺，以便及時(shí)掌握河道水位的變化情況，從而按照水位高程對溝槽開挖的底標(biāo)高進(jìn)行詳細(xì)測量和控制，以最大限度確保溝槽開挖的準(zhǔn)確性。

3.3 鋼管加工

在沉管施工中，所選擇的鋼管，必須保證證書齊全，且鋼管沒有裂紋、銹蝕等。鋼管進(jìn)場之前，需要進(jìn)行抽檢，再由監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格之后，才能進(jìn)行施工。D1800鋼管可采取電弧焊進(jìn)行連接，焊接時(shí)要采取雙面坡口焊接，焊接完成之后，再用超聲波探傷儀進(jìn)行探測，保證焊縫質(zhì)量達(dá)標(biāo)之后，還要進(jìn)行防腐涂裝。為給水下立模提供良好的環(huán)境，可在鋼管之上制作模板，鋼管施工中，鋼管一側(cè)要用型鋼制作模板支架，控制支架間距在1.25m左右。本工程選擇的支架由兩根橫桿和一根立桿共同組成，其中橫桿的長度控制在50cm左右，焊接到鋼管的上下兩個(gè)部分[3]。立桿則焊接在橫桿之上，立桿的高度需要和外包混凝土的高度相互一致。為滿足鋼管浮動(dòng)和沉放的實(shí)際需求，需要對兩根管節(jié)進(jìn)行科學(xué)有效的處理。鋼管的兩端通過厚度為20mm的鋼板封堵嚴(yán)實(shí)，并在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，焊接上兩個(gè)D50管接頭，安裝2個(gè)D50閘閥，作為管道沉放的進(jìn)水口或者是排氣口。

3.4 管道的浮動(dòng)和沉放

為保證河岸整治項(xiàng)目跨河給水管沉管施工質(zhì)量，控制好河道水文和地質(zhì)條件對沉管施工造成的不良影響，可采取以下控制措施：

1)準(zhǔn)備好的管道從岸上運(yùn)輸?shù)胶拥纼?nèi)部后，再用2臺70t的吊車起吊，完成管道下水之后，在河道兩岸再用2道牽引索，在人工輔助控制牽引機(jī)的作用下，在岸邊對管道進(jìn)行牽引，通過河道水的浮運(yùn)方法進(jìn)行控制，以最大限度上保證浮運(yùn)的平衡性和安全性。

2)當(dāng)管道下沉到位之后，需要及時(shí)在河面之上，進(jìn)行管道加固型鋼、連接件制作和安裝。再用河岸兩側(cè)提前布設(shè)好的牽引索對管道進(jìn)行臨時(shí)固定[4]。

3)管道固定完成之后，及時(shí)打開進(jìn)水管，通過潛水泵對管道進(jìn)行注水。邊注水，邊打開管道末端的排氣閥門。保證在灌水期能夠及時(shí)排出管道中的空氣。以保證管道能夠在自重的作用下自然下沉， 在進(jìn)行吊裝下沉中，需要保證管道水平，能夠整體同步沉放到槽底。

4)沉管下沉到位之后，及時(shí)拆除管頭上的法蘭和盲板，將法蘭吊放到給水管道的連接位置，再由潛水人員下水操作連接法蘭。在進(jìn)行管道下沉過程中，為避免發(fā)生不均勻沉降，引起管道完全應(yīng)力過大等問題，需要嚴(yán)格控制好沉管的速度，保證每個(gè)牽引點(diǎn)都相對平衡，以提升沉管施工質(zhì)量。

3.5 水下混凝土澆筑

沉管施工完成之后，及時(shí)開展鋼筋和模板安裝，安裝完成之后及時(shí)檢驗(yàn)，符合要求后，再進(jìn)行混凝土澆筑。為保證混凝土澆筑的質(zhì)量，本工程采取了水下不離析混凝土澆筑方法，并用多導(dǎo)管進(jìn)行水下澆筑。具體的澆筑順序?yàn)楹拥纼蓚?cè)向中間逐步澆筑。每側(cè)需要至少安排2根導(dǎo)管進(jìn)行施工，每根導(dǎo)管之上都需要配置一個(gè)料斗，料斗從岸上吊車起吊后再固定[5]。混凝土從集中拌和站拌和完成之后，通過混凝土罐車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，倒進(jìn)漏斗中進(jìn)行灌注。在混凝土澆筑中必須連續(xù)不斷的進(jìn)行，中途不能停止，邊澆筑，邊用測深錘檢測混凝土的標(biāo)高，以保證混凝土澆筑質(zhì)量。

4 結(jié) 語

綜上所述，河岸整治工程經(jīng)采用汽車吊與船吊相互穿插配合吊裝方法和沉管施工技術(shù)，使水下吊裝施工更為簡捷，工程量小，施工成本低，不僅確保了工期及施工質(zhì)量，同時(shí)為水下吊裝成功施工積累了經(jīng)驗(yàn)。因此，在河岸整治項(xiàng)目跨河給水管中應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，制定科學(xué)的施工方案，并按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范，控制好每道工序的質(zhì)量，才能最大限度上保證施工質(zhì)量，值得在類似工程中借鑒推廣。