辛集市水下管道直埋敷設(shè)公司價(jià)格咨詢【海龍管道安裝電話：158-0510-0866】水下大型取水管道施工技術(shù)

淺析水下大型取水管道施工技術(shù)摘要：結(jié)合太倉市應(yīng)急水源地工程取水工程施工,本文著重介紹 了水下大型沉管、取水頭施工方法、施工工藝及分段管道接頭連接 工藝等。 關(guān)鍵詞：大口徑取水管道 水下沉管 取水頭 中圖分類號：tu753 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 為滿足城市中遠(yuǎn)期原水需求，太倉市在瀏河口新建應(yīng)急水源地。水源地面積約220 萬m2，總?cè)莘e為1742 萬m3。水源地主要 建構(gòu)筑物包含新建圍堤、取輸水泵站和進(jìn)出水管線及取水頭。本文 著重以水源地取水管施工工藝進(jìn)行闡述。 

為了避免管道過度彎曲，要隨時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)空管部分內(nèi)的氣壓，必要時(shí)可以通入壓縮空氣使管道沉降過程逆轉(zhuǎn)。在沉降過程中還要在管道最外端施加合適的拖力來減小發(fā)生壓屈失穩(wěn)的危險(xiǎn)。

水源地取水管***設(shè)計(jì)流量為40m3/s，采用2根大口徑鋼管 （內(nèi)徑3600mm,壁厚18mm，外壁設(shè)加強(qiáng)環(huán)）從長江中取水,均采取 水下沉管施工方法，自水源地新建圍堤至長江中取水頭部之間的管 道分別長達(dá)1700.698m(1#管線)和1675.698m(2#管線)。兩根管道 軸線間距6.0m,管道中心高程-5.0m~-12.0m，采用φ 609mm 的鋼管 樁基礎(chǔ)，鋼管樁單根長30m，樁頂架設(shè)樁帽、橫梁和管座，管道通 過管箍安裝固定于管座上。樁帽和橫梁焊接連接，樁帽和樁、橫梁 和管座、管箍和橫梁之間均采取水下螺栓連接固定。管道分段長度 最長40m/段，分段管道之間采取水下哈夫連接方式。水源地長江取 水管道詳見圖1、圖2。

辛集市水下管道直埋敷設(shè)公司價(jià)格咨詢【海龍管道安裝電話：158-0510-0866】本工程管道敷設(shè)于長江河床下，因此必須先水下開挖管道溝槽，才能進(jìn)行樁基及管道安裝施工，根據(jù)原河床現(xiàn)狀高程及管道敷設(shè)深 度，其開挖深度約6m 左右。管溝開挖采用2 艘4m3 鏈條式式抓斗 挖泥船，采用4 艘150m3 開底泥駁運(yùn)輸、拋卸土方。 根據(jù)兩管中心間距，兩根管道溝槽一起開挖，開挖底寬為12m，邊坡1:4。分兩次進(jìn)行開挖，首次次先將兩根管道溝槽開挖至管底設(shè) 計(jì)高程，第二次再精確定位每組鋼管排架樁位置，將6 根鋼管樁范 圍約10m14m 再挖深1.5m 左右，以便于鋼管樁施打及樁帽、橫梁 安裝（因樁帽、橫梁和管座比管底低1.0m 左右，且尚需潛水員水 下安裝所需的工作面）。 

海上油氣開采用有特殊要求的塑料管道海上開采石油和天然氣大量需要柔韌可曲撓、耐腐蝕、耐外壓又耐內(nèi)壓的管道。在海上油氣開采業(yè)這種管道被稱為‘可彎曲管 Flexible Pipe '。通常采用多層復(fù)合管，由熱塑性塑料層、纖維或鋼絲增強(qiáng)耐內(nèi)壓層、鋼帶纏繞增強(qiáng)耐外壓層等組成。

開挖前，在管道沿線設(shè)置水位觀測尺，便于挖泥船結(jié)合水位復(fù)核開挖深度。 挖泥船水下開挖測量定位采用gps定位系統(tǒng)，因此船機(jī)設(shè)備上需 配備相應(yīng)測量設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件，由技術(shù)人員將本工程平面圖輸入 計(jì)算機(jī)，并根據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)輸入管道起始位置坐標(biāo)等相關(guān)參數(shù)。這樣 船機(jī)設(shè)備上的gps 定位系統(tǒng)和軟件就可以很直觀的將船舶位置和溝 槽位置顯示在電腦屏幕上，施工精度大大提高。 挖泥時(shí)，要勤測軸線、要勤測水深，防止偏位和超挖或欠挖。以水***和測深儀控制開挖底標(biāo)高，對偏位的要及時(shí)糾正，對欠挖的地 方要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)挖。 樁基采用水上打樁船進(jìn)行施打，樁架高度根據(jù)樁長和施工工藝等進(jìn)行選擇。

辛集市水下管道直埋敷設(shè)公司價(jià)格咨詢【海龍管道安裝電話：158-0510-0866】本工程管道下支撐樁樁長30m，為精確控制樁頂標(biāo)高，采用將工程樁接長至施工水位以上然后再水下割樁至設(shè)計(jì)標(biāo)高的工藝。因此根 據(jù)樁長、樁頂高程、施工期水位，本工程打樁的樁長在40m~42m 右，因此選擇樁架高度為46m的打樁船。鋼管樁向有資質(zhì)的生產(chǎn)廠 家***，選用螺旋埋弧焊鋼管，加工長度40~42m，由船運(yùn)輸至施工 現(xiàn)場。 定位）穩(wěn)樁、下樁錘擊沉樁到位停錘測量樁頂標(biāo)高（做好記錄）移船吊樁打下一根樁。 

發(fā)達(dá)***通常以污水集中處理作為控制污染的主要手段，大量建設(shè)二級（以至三級）污水處理廠。這種措施確實(shí)有效，但是建設(shè)二級污水處理廠需要巨額的基建投資和高昂的運(yùn)行管理費(fèi)用（高能耗）。因此近年越來越多近海地區(qū)采取污水一級處理和排海工程結(jié)合的辦法。實(shí)踐證明這種方法可以達(dá)到保證環(huán)境的要求而大量節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用（ 1/3 ～ 1/2 ），而且減少占地。

一組排架鋼管樁施打完成后，根據(jù)測量記錄的樁頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高計(jì)算每根出水的鋼管樁的割樁長度，然后再用特制的鋼套環(huán) 從樁頂套入樁外壁，鋼套環(huán)底部與樁頂之間的距離應(yīng)與割樁長度一 致，然后再由潛水員水下沿鋼套環(huán)底部將鋼樁割除，這樣留置于水 下的鋼管樁樁頂標(biāo)高即為設(shè)計(jì)標(biāo)高。采用此種方法控制樁頂標(biāo)高精 度較高，施工偏差減小。 

辛集市水下管道直埋敷設(shè)公司價(jià)格咨詢【海龍管道安裝電話：158-0510-0866】水下管道溝槽開挖及樁基施工完成后，在管道安裝之前須先水下安裝好樁頂?shù)匿撝Ъ軜?gòu)件，主要包括樁帽、鋼橫梁；管座和管箍構(gòu) 件須安裝在待沉放安裝的管道上，然后再沉放安裝管道。 樁帽和橫梁鋼結(jié)構(gòu)件采取在工廠內(nèi)加工制作及防腐，然后船運(yùn)至施工現(xiàn)場，由潛水員和安裝船配合水下安裝的方法。 

本工程一個(gè)排架由3根樁組成，鋼支架由3 個(gè)樁帽和一根橫梁組 成，橫梁和樁帽采取焊接成整體后再水下安裝的方法，因水上打樁 施工不可避免會產(chǎn)生一定的偏位，故三個(gè)樁帽和橫梁不能一次焊接 成整體，需分兩次焊接。樁帽、橫梁安裝步驟如下： 首先由潛水員利用特制的工具水下精確測量排架樁的兩根邊樁的間距，然后根據(jù)測量記錄將兩側(cè)的樁帽先焊接在橫梁的底部兩端， 焊接時(shí)應(yīng)考慮樁帽和樁套接時(shí)的間隙。 將兩端焊好樁帽的橫梁吊放至水中，把樁帽套入排架樁的兩根邊樁內(nèi)，由潛水員水下根據(jù)中間樁的位置在橫梁底部做好標(biāo)記。然后 再將橫梁吊出水面后，按標(biāo)記位置將中間樁帽準(zhǔn)確焊接在橫梁底 部，這樣就可保證3 個(gè)橫梁底部的樁帽均是按水下實(shí)際樁間距燒焊 在橫梁上的，可精確套入樁頂。 個(gè)樁帽都焊接好的橫梁吊放至水中，由潛水員水下定位樁帽套入樁頂。然后再根據(jù)樁帽上預(yù)留的螺栓孔在鋼管樁的相應(yīng)位置水 下切割穿孔，并將螺栓穿入后緊固螺帽將樁帽和樁固定在一起。 

①鋪管船鋪設(shè) 這是最為常用的方法。作業(yè)過程是將管子經(jīng)陸上預(yù)制廠加上水泥加重層后，用船運(yùn)到鋪管船上，將管子逐段***焊接，焊好的管段在鋪管船向前移動時(shí)，從船尾部的托管架上滑入海中。整個(gè)鋪管作業(yè)的過程中，管段下滑的長度必須與船的位移量同步，同時(shí)，鋪管船必須處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。為此，在鋪管船的前后左右布置有4～6個(gè)船錨，調(diào)節(jié)錨纜的松緊可穩(wěn)定船只；調(diào)節(jié)錨纜的長短可移動船位。管段自托管架的尾部滑向海底時(shí)，懸吊在海水中形成一個(gè)由上拱彎轉(zhuǎn)為下彎曲的S形，使管段受到復(fù)雜的彎曲應(yīng)力的作用。因此船上有能力足夠的張力機(jī)夾住管段，使之不能自由滑動，并且使管段下滑同船的位移距離一致。 這種方法最早出現(xiàn)在上世紀(jì)50年代，開發(fā)淺海區(qū)油氣田時(shí)，多采用人工開出一條能通行淺水船的河道，并在一種用浮箱拼裝而成的鋪管駁船上，把管子***起來，當(dāng)駁船向后移動時(shí)，焊接好的管段即滑入水中。這種鋪管駁船逐步發(fā)展成為大型鋪管船。1956年，首次艘較大型的鋪管船投入使用。1979年半潛式“卡斯特羅”號鋪管船，在建設(shè)由非洲阿爾及利亞經(jīng)突尼斯穿過突尼斯海峽通向歐洲意大利的輸氣管道時(shí)，成功地在608米深的海域中鋪設(shè)了500毫米管徑的管道。

管座、管箍鋼結(jié)構(gòu)件同橫梁、樁帽一樣也采取在工廠內(nèi)加工制作及防腐，船運(yùn)至施工現(xiàn)場。 管座和管箍先固定于待沉放安裝的管道上，根據(jù)水下已安裝好的橫梁，由潛水員水下測量兩根橫梁間的實(shí)際間距，然后再根據(jù)橫梁 間距將管座和管箍安裝固定于待沉放安裝的管道上。 本工程取水管道為內(nèi)徑3600，壁厚18mm的鋼管，外壁設(shè)槽鋼加強(qiáng) 環(huán)，分段長度最長為40m/段，均采取在鋼管廠家加工制作及防腐后， 由船運(yùn)至施工現(xiàn)場，單根管道（40m 長）重約60 采用1艘150 噸水上起重船進(jìn)行分段管道的沉放安裝。管道沉放 安裝前，除按水下實(shí)際橫梁間距在管道上預(yù)裝好管座和管箍外，還 需在管道端部事先安裝好哈夫接頭的橡膠圈，橡膠圈套入管端并固 定好。管道安裝斷面圖見圖4，沉放安裝示意圖見圖5。 

辛集市水下管道直埋敷設(shè)公司價(jià)格咨詢【海龍管道安裝電話：158-0510-0866】本工程取水管道分段管道之間連接采用鋼制哈夫接頭形式。哈夫?yàn)榘牒蠈ΡЫY(jié)構(gòu)，分為上下兩片，上下兩片哈夫采用螺栓水下緊固 安裝方法。哈夫與管道之間通過橡膠圈壓緊來保證緊密性，上下兩 片哈夫?qū)勇菟ňo固處也設(shè)有橡膠墊板。 哈夫接頭安裝在兩根管道沉放安裝完成，并完成管座和橫梁的水下螺栓固定后才能進(jìn)行施工。其安裝步驟如下： 在一根管道安裝完成，第二根管道下水安裝前，須先將該兩根管道接頭哈夫的下半片放至已安裝管道一端的下方，避免兩根管道均 安裝完成后再在管道下部塞入下半片哈夫。 待兩根管道均安裝到位，再將上半片哈夫安裝在管道接頭上部，下半片哈夫則通過鋼絲繩提升至管底，然后再進(jìn)行上、下兩片哈夫 的對接緊固。 上、下兩半片哈夫?qū)酉仍阡摻z繩收緊的狀態(tài)下，由潛水員水下將兩側(cè)螺栓連接處的兩端各安裝兩個(gè)長螺栓，以先將哈夫初步固 定，然后再逐步收緊鋼絲繩和四個(gè)長螺栓，然后再分別對稱安裝中 間的螺栓，直至中間螺栓均安裝緊固完成后，再將兩側(cè)四個(gè)長螺栓 替換成設(shè)計(jì)規(guī)定長度的螺栓。 本工程長江取水頭共2個(gè)，為鋼制蘑菇型取水頭，單個(gè)重約120 噸。取水頭安裝后其頂面標(biāo)高為-2.0m，兩個(gè)取水頭中心間距為 42.8m，取水頭與取水管道之間同樣采用哈夫接頭連接方式。每個(gè) 取水頭下部設(shè)9 60916鋼管樁基礎(chǔ)支撐，鋼管樁長50m。 取水頭制作選擇在加工廠內(nèi)完成半成品構(gòu)件的制作和防腐，由船運(yùn)輸至施工水域附近岸邊的制作場地上進(jìn)行整體拼裝、焊接和防腐 修補(bǔ)，然后再采用水上起重船將取水頭吊駁至駁船上拖運(yùn)至施工現(xiàn) 場水域進(jìn)行沉放安裝。

排放管道在水中的排出端需要安置擴(kuò)散器。擴(kuò)散器的用途是使排放的污水能均勻又迅速地被海洋中的水流分散和稀釋。最簡單的擴(kuò)散器是一段鉆孔的管道，為了防止堵塞，孔徑不能小于5cm 。為了防止磨損，孔口處的排放速度不超過 4-6 m/s[。有些場合需要比較復(fù)雜的擴(kuò)散器，例如帶有垂直立管的 擴(kuò)散器，通常用 HDPE 管道焊接而成。這種擴(kuò)散器可以埋入水底 僅把立管露出來，適用于有嚴(yán)重淤積活動的地方[3] 。取水管道在水中的進(jìn)水端需要安置取水口裝置，如擋魚網(wǎng)、冰屑檔板等。

取水頭的過駁、吊裝采用1艘150 噸的起重船進(jìn)行水下沉放安裝， 取水頭最終沉放至下部樁基礎(chǔ)頂部的樁帽平臺支架上，由潛水員水 下探摸配合定位情況。然后由潛水員水下安裝樁帽頂板和取水頭底 座間的連接螺栓。 水下管道鋪設(shè)安裝一般在沿江、沿河、沿海地區(qū)的自來水廠取水工程、發(fā)電廠和污水處理廠的取、排水工程中較為常見，且取水工 程在管道端部均設(shè)有取水頭。其大部分管線安裝均位于水下，因此 均為水上、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。 施工過程中，應(yīng)選擇合理的施工方案和工藝，取水管道、取水頭和水下鋼結(jié)構(gòu)件受現(xiàn)場條件制約宜在工廠內(nèi)、施工現(xiàn)場水域附近岸 邊空地、碼頭上加工制作和防腐，尤其是高、大、重的大型管道和 構(gòu)件，以方便制作完成后過駁至駁船或吊入水中拖運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn) 行沉放安裝。

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鋪設(shè)方便和經(jīng)濟(jì)水中鋪設(shè)的環(huán)境條件非常惡劣，特別是在海洋中的鋪設(shè)。實(shí)踐證明利用塑料管道特性可使管道鋪設(shè)更加方便經(jīng)濟(jì)，可以在采用傳統(tǒng)管道根本無法施工或者經(jīng)濟(jì)上無法承受的條件和場合進(jìn)行水中鋪設(shè)。例如：因?yàn)榭梢暂^快完成鋪設(shè)容易避開風(fēng)暴，只要很少的水下工程和潛水作業(yè)顯著降低工程費(fèi)用。