摘要：湛江引調(diào)水工程輸水管線穿越西溪河，采用沉管的方式，管道材質(zhì)為鋼管，直徑DN2600，為水下開(kāi)挖、水中下沉。由于西溪河與南海相通，受潮汐影響較大，采用沙石材料回填，會(huì)對(duì)回填料會(huì)產(chǎn)生沖移，產(chǎn)生浮管。同時(shí)，咸潮對(duì)鋼管的腐蝕較大，對(duì)鋼管的使用壽命有較大影響。為確保水下沉管今后可靠運(yùn)行，延長(zhǎng)其使用年限，在沉管到位后，對(duì)沉管四周包裹澆筑水下混凝土。本文主要介紹了沉管水下混凝土施工技術(shù)，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：沉管；水下混凝土；施工技術(shù)

DOI：10.12433/zgkjtz.20233550

一、工程概況

湛江引調(diào)水工程由取水口、泵站前池、取水泵站、調(diào)壓塔、輸水管道等組成。主要施工內(nèi)容是輸水管線，包括輸水管道工程、穿鐵路頂箱涵工程、穿運(yùn)河頂管工程、穿高速頂管工程、穿國(guó)道頂管工程、沉管工程、調(diào)壓塔工程、機(jī)電安裝工程等，具體樁號(hào)范圍16+699.76～50+429.502，共計(jì)34.60km。

湛江引調(diào)水工程沉管，位于遂溪縣許宅村附近的西溪河，施工樁號(hào)為34+759.825～34+926.690，全長(zhǎng)167m，鋼管規(guī)格為DN2600（壁厚26mm，Q345CZ）。在管槽底部填筑0.5m的碎石和0.5m的砂墊層后，水下澆筑C25素混凝土，超過(guò)管頂1m，并在頂部中心6.652m范圍外形成1：6的坡度，總澆筑方量約為7460.73m3。

二、水下混凝土澆筑

（一）施工布置

在西溪河現(xiàn)狀右岸平整出20×100m的施工平臺(tái)作為沉管施工場(chǎng)地。沿右岸布置一座30×50m的臨時(shí)碼頭，設(shè)置400KW的變壓器一臺(tái)，利用許宅村通往西溪河的道路作為此次水下混凝土澆筑的施工便道。

（二）測(cè)量放線

沉管施工準(zhǔn)確就位后，依據(jù)布設(shè)好的施工控制點(diǎn)恢復(fù)管道軸線，安排潛水員在水下配合測(cè)量人員測(cè)出澆筑寬度和高度。

（三）水下混凝土配合比

水下混凝土要在水下進(jìn)行灌注施工、完成強(qiáng)度增長(zhǎng)，混凝土必須滿足強(qiáng)度要求，并具有良好的和易性、自密性、混凝土強(qiáng)度和耐久性等性能。

1.混凝土的和易性

水下混凝土采用導(dǎo)管法施工，混凝土灌注過(guò)程中會(huì)受高差和重力作用，因此，混凝土必須具有良好的和易性，并能經(jīng)受高差，下料后不得產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

2.混凝土的自密性

水下混凝土屬于自密實(shí)混凝土?；炷恋拿軐?shí)等均由混凝土自身的重量密實(shí)，配合比設(shè)計(jì)按自密性指標(biāo)進(jìn)行。

3.混凝土的強(qiáng)度

水下混凝土施工和凝結(jié)硬化，會(huì)受上部水的滲透影響，改變水灰比會(huì)直接影響混凝土的強(qiáng)度。

4.混凝土的耐久性

水下混凝土在施工后凝結(jié)硬化，水下混凝土必須嚴(yán)格控制最大水灰比和最小水泥用量，一般最小水泥用量不小于350kg/m3，以保證混凝土能達(dá)到規(guī)定的使用壽命。

三、水下混凝土施工技術(shù)

（一）泵管架設(shè)

采用混凝土泵送浮箱系統(tǒng)實(shí)施水下混凝土澆筑，以5～10m為一個(gè)澆筑區(qū)域。采用泵管浮箱架設(shè)新技術(shù)，可有效解決水上混凝土連續(xù)泵送的效率問(wèn)題和成本節(jié)約問(wèn)題，關(guān)鍵是在水流較湍急的河流中可抵御水流的沖擊，混凝土泵送浮排系統(tǒng)可正常工作，混凝土澆筑的效率是常規(guī)方法的三倍以上。水下混凝土澆筑泵管架設(shè)，如圖1所示。

1.浮排材料的選擇

浮排采用鐵桶，2個(gè)桶為一組，用鋼管扣件綁扎固定。西溪河道較寬，因此，應(yīng)在對(duì)拉鋼絲繩上游設(shè)工程船定位，兩根鋼絲繩拉住軸線對(duì)拉鋼絲繩，避免鋼絲繩過(guò)長(zhǎng)，因水流沖擊而向下游形成較大的弧度，連接好的混凝土輸送泵管整體弧度過(guò)大。

2.對(duì)拉鋼絲繩的布置

為了抵御水流的沖擊、保證浮排系統(tǒng)的穩(wěn)定牢固性，需在澆筑點(diǎn)軸線上游布置對(duì)拉鋼絲繩，一側(cè)埋地錨，一側(cè)用25T卷?yè)P(yáng)機(jī)收緊，選擇適宜的對(duì)拉鋼絲繩的直徑和張緊度，對(duì)拉鋼絲繩全部在水上1m高度為宜。

3.混凝土輸送泵管的連接方法

每組浮排間距3m，混凝土泵送管長(zhǎng)度3m，縱向架設(shè)在浮排上，卡扣位于兩組浮排之間，方便拆卸。浮排的上游鋼管用塑料繩連接卸扣固定在對(duì)拉鋼絲繩上，每組浮排都設(shè)置一個(gè)繩索固定點(diǎn)。在連接長(zhǎng)距離輸送泵管時(shí)，可一邊連接混凝土輸送泵管，一邊往施工點(diǎn)送浮排組合。在此過(guò)程中，連接對(duì)拉鋼絲繩與浮排的卸扣在對(duì)拉鋼絲繩上向前滑動(dòng)，直至連接到水下混凝土澆筑施工點(diǎn)。

（二）水下混凝土澆筑

采用導(dǎo)管法施工，澆筑應(yīng)盡量縮短時(shí)間，堅(jiān)持連續(xù)作業(yè)，每倉(cāng)澆筑5～10m左右。沉管水下混凝土澆筑斷面如圖2所示。

1.單元法澆筑水下混凝土

考慮到水下混凝土澆筑導(dǎo)管初始瞬間埋深需在0.5m以上，而現(xiàn)場(chǎng)澆筑范圍非常大，漏斗里灌滿混凝土只有0.86m3左右，為了確保混凝土不離析，潛水員應(yīng)先到水下導(dǎo)管位置用沙袋圍一個(gè)圍堰，高度1m，直徑比導(dǎo)管稍大即可，從而確保初始混凝土澆筑時(shí)導(dǎo)管的埋深達(dá)到1m。排水塞擬用沙袋排水，將沙袋放進(jìn)導(dǎo)管后，末端用鐵絲連接，當(dāng)漏斗內(nèi)混凝土快要注滿時(shí)，迅速剪斷鐵絲，使混凝土瞬間沖落，馬上泵送混凝土，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)不間斷地進(jìn)行。

第一，安裝D=250mm的鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管接頭采用螺紋連接，并帶有橡膠密封圈，確保接口嚴(yán)密，有足夠的抗拉強(qiáng)度。保證導(dǎo)管不滲水、不透氣，并要經(jīng)閉水、承壓試驗(yàn)后，符合要求方可使用。

第二，河中水下混凝土澆筑，采用船吊將導(dǎo)管吊澆筑單元內(nèi)，位置應(yīng)保持居中，導(dǎo)管下口與孔底間距離保留在30cm左右。

第三，水下混凝土漏斗中放入首批混凝土。在確認(rèn)儲(chǔ)存量充足后，即可剪斷鐵絲，澆筑的首批混凝土量應(yīng)使導(dǎo)管埋入混凝土中深度不小于0.5m。

第四，首批混凝土澆筑完成后，應(yīng)連續(xù)不斷澆筑，澆筑過(guò)程中，應(yīng)用測(cè)繩測(cè)探混凝土面高度，計(jì)算導(dǎo)管下端埋入混凝土的深度，并做好記錄。當(dāng)埋管深度符合要求后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行導(dǎo)管的提升和拆除。

第五，導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，必須緩緩灌注混凝土，防止在導(dǎo)管內(nèi)形成負(fù)壓，導(dǎo)致混凝土無(wú)法灌注。在灌注過(guò)程中，應(yīng)保持基槽水頭高度，定時(shí)探測(cè)槽內(nèi)混凝土面的位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋深。

第六，為保證混凝土質(zhì)量，混凝土灌注完成時(shí)，混凝土面應(yīng)較設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.2～0.4cm。

2.各工作單元移位

一個(gè)位置澆筑到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，如果要移到其他段面水下澆筑施工，工程船移位可采用一邊絞錨纜一邊送錨纜的方式，使船舶沿上下游及左右移動(dòng)，移動(dòng)速度每分鐘不可超過(guò)1m，移動(dòng)時(shí)不要將導(dǎo)管提出混凝土面。

水平泵管移位時(shí)，應(yīng)先拆除船舶與浮箱上的泵管連接。將船舶移位定位后，再將泵管接到船上，與船上的泵管連接。浮箱與船舶分開(kāi)后，最下游的浮箱要拋錨穩(wěn)定，防止整條浮箱管線來(lái)回?cái)[動(dòng)。

澆筑水下混凝土?xí)r，潛水員應(yīng)在水下控制混凝土的流動(dòng)性及標(biāo)高。水上人員應(yīng)配合用測(cè)繩測(cè)量混凝土的高度，澆筑不可超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)高，避免造成混凝土的浪費(fèi)。由于混凝土澆筑方量較大，一次性無(wú)法全部澆筑完成。當(dāng)天的混凝土澆筑完成后，要排空導(dǎo)管內(nèi)的混凝土，將導(dǎo)管提出水面。泵管中的混凝土也要排空，并用清水沖洗。

四、水下混凝土施工質(zhì)量控制措施

（一）水下混凝土澆筑

第一，每段施工前，對(duì)上一段已初凝的混凝土進(jìn)行鑿毛，確保結(jié)合面質(zhì)量。第二，每次提升導(dǎo)管前，用測(cè)繩測(cè)量澆筑面高度，計(jì)算埋入導(dǎo)管深度。每次提升導(dǎo)管，至少要保證導(dǎo)管埋深1m以上。第三，水下混凝土施工，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的軸線和斷面尺寸，在西溪河兩岸設(shè)置控制網(wǎng)點(diǎn)，建立水下混凝土澆筑的平面及高程控制網(wǎng)。第四，施工中，每次進(jìn)行測(cè)量放樣前，應(yīng)檢查測(cè)量控制網(wǎng)的精度，做好測(cè)量技術(shù)交底工作。第五，應(yīng)檢查混凝土攪拌站原材料的試驗(yàn)資料。項(xiàng)目部質(zhì)量控制人員要到商品混凝土站對(duì)各類原材料進(jìn)行取樣，在工地實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，把好材料質(zhì)量關(guān)，使其符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后再投入使用。

（二）異常情況和解決方法

1.導(dǎo)管封堵包頭管內(nèi)堵塞

原因分析：開(kāi)始水下混凝土灌注時(shí)，管節(jié)受損變形或內(nèi)壁殘留混凝土渣未清除干凈；導(dǎo)管封堵包的形狀或封堵包制作的材料堅(jiān)硬。

預(yù)防措施：采用柔性材料，如橡膠空心球塞等作導(dǎo)管塞。下管前，認(rèn)真檢查導(dǎo)管的垂直度，做落球試驗(yàn)；混凝土灌注前，安排專人灌注適量的砂漿進(jìn)行導(dǎo)管潤(rùn)滑處理。

處理方法：混凝土剛開(kāi)始灌注即發(fā)生導(dǎo)管阻塞，可判斷為球塞卡堵，應(yīng)及時(shí)提升導(dǎo)管，上、下來(lái)回緩慢升降處理。若導(dǎo)管內(nèi)混凝土仍不能下料，應(yīng)立即拆除導(dǎo)管重新安裝，再重新下管澆筑。

2.導(dǎo)管堵塞

原因分析：當(dāng)混凝土的落度偏小、和易性和流動(dòng)性差、氣溫較高時(shí)，混凝土未添加緩凝劑?；炷凉嘧r(shí)埋管過(guò)深，澆筑過(guò)程中因故停頓時(shí)間長(zhǎng)，造成混凝土初凝等。

預(yù)防措施：導(dǎo)管連接應(yīng)采用螺旋式，以減小提升阻力。混凝土灌注宜加緩凝劑；澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制入倉(cāng)混凝土的質(zhì)量，特別是混凝土的塌落度。同時(shí)，加強(qiáng)拌和能力，保證混凝土的供應(yīng)速度；混凝土灌注過(guò)程中要勤起拔，嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深，一般以不得超過(guò)6.0m為宜。

處理方法：埋管深度不大時(shí)，應(yīng)停止?jié)仓?，拆除上部?dǎo)管，挖除已經(jīng)澆筑的混凝土。

3.導(dǎo)管接頭處滲水

原因分析：外部泥漿壓力作用下縫隙擴(kuò)大、滲水，導(dǎo)管接頭橡皮墊圈老化、損壞等；接頭連接不緊，起吊過(guò)程中松動(dòng)等。

預(yù)防措施：導(dǎo)管在地面做導(dǎo)管連接及密封試驗(yàn)，導(dǎo)管下管前，應(yīng)對(duì)橡皮墊圈仔細(xì)檢查，按密封圈的使用壽命及時(shí)進(jìn)行更換處理。

處理措施：導(dǎo)管漏水部位較深時(shí)，則提出導(dǎo)管，處理滲漏處或更換導(dǎo)管，重新下管至混凝土面1.5m以上，用小吸泵抽凈管內(nèi)泥漿，繼續(xù)澆筑。若導(dǎo)管漏水部位較高，可提升導(dǎo)管，最下面的導(dǎo)管不能提出混凝土面，對(duì)滲漏的接頭進(jìn)行處理，符合要求后下導(dǎo)管，繼續(xù)澆筑。

五、主要的安全控制措施

（一）水上起重船作業(yè)

第一，施工期間需向申請(qǐng)航道管理部門發(fā)布航行通告。水面作業(yè)均應(yīng)備足救生衣具，進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)必須穿救生衣。第二，在水面作業(yè)施工區(qū)邊界打木樁，4根為一級(jí)，共3～4級(jí)，木樁上設(shè)信號(hào)燈和信號(hào)球，相鄰木樁之間用鋼絲繩連接，以此隔開(kāi)通航區(qū)和施工區(qū)。第三，起重船舶錨泊時(shí)，白天應(yīng)掛信號(hào)旗等規(guī)定信號(hào)，夜晚應(yīng)有燈標(biāo)并派專人值班。

（二）潛水員作業(yè)

第一，潛水作業(yè)前，必須對(duì)專用設(shè)備進(jìn)行檢查，潛水員和潛水助理必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，確保潛水設(shè)備安全、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并配備應(yīng)急設(shè)備和專人監(jiān)護(hù)。第二，潛水助理必須認(rèn)真檢查潛水員穿戴的衣具，確認(rèn)安全可靠后，潛水員才能下水。潛水員下水作業(yè)時(shí)，潛水助理應(yīng)堅(jiān)守崗位，隨時(shí)準(zhǔn)備接聽(tīng)潛水電話。潛水作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)整理潛水記錄。第三，潛水員與潛水助理可采用專業(yè)對(duì)講機(jī)聯(lián)系，每隔15s相互聯(lián)系一次，若聯(lián)系中斷，應(yīng)立即下水施救。

六、結(jié)束語(yǔ)

西溪河沉管段鋼管改用外包混凝土的形式，西溪河沉管段管道由原管道兩側(cè)及上方回填中粗砂改為外包C30素混凝土，取消防沖刷干砌石。水下混凝土澆筑采用導(dǎo)管法，分單元澆筑水下混凝土的施工方案切實(shí)可行。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，安排專職質(zhì)檢員和安全員跟班檢查，嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)方案，經(jīng)過(guò)12天連續(xù)作業(yè)，順利完成水下混凝土施工。經(jīng)第三方質(zhì)量檢測(cè)，水下混凝土施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

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