新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位水下大型取水管道施工技術

淺析水下大型取水管道施工技術摘要：結合太倉市應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。 關鍵詞：大口徑取水管道 水下沉管 取水頭 中圖分類號：tu753 文獻標識碼： 為滿足城市中遠期原水需求，太倉市在瀏河口新建應急水源地。水源地面積約220 萬m2，總容積為1742 萬m3。水源地主要 建構筑物包含新建圍堤、取輸水泵站和進出水管線及取水頭。本文 著重以水源地取水管施工工藝進行闡述。 

公司的業(yè)務忠旨 ：以優(yōu)質的潛水人員、一流的技術設備、優(yōu)質的服務質量、高效的服務效率、熱情的服務態(tài)度，立足于水下工程服務市場，為***各地區(qū)的所有客戶提供全方位優(yōu)質的水下工程服務。

水源地取水管***設計流量為40m3/s，采用2根大口徑鋼管 （內徑3600mm,壁厚18mm，外壁設加強環(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，鋼管樁單根長30m，樁頂架設樁帽、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。

新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位本工程管道敷設于長江河床下，因此必須先水下開挖管道溝槽，才能進行樁基及管道安裝施工，根據原河床現(xiàn)狀高程及管道敷設深 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 開底泥駁運輸、拋卸土方。 根據兩管中心間距，兩根管道溝槽一起開挖，開挖底寬為12m，邊坡1:4。分兩次進行開挖，首次次先將兩根管道溝槽開挖至管底設 計高程，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）。 

穿越**河采取分段導流施工方法，吊管下水 （1）管道吊裝下水前，應檢查管內積水是否排清、出口是否密封、吊船的船位水深是否滿足要求等合格后。先在管道上進行吊點編號，吊船根據自己的編號，分別對準鋼管的編號就位，并拋好后錨。在岸上系好前纜，以控制船帕的后退速度。 （2）吊裝時躉船對應各處吊點就位于制管場地岸邊，定位并設一定數量前纜吊住各自吊點，吊纜與管道間應設置木制夾板以保護管道防腐層。 由于鋼管不能由吊船直接吊起，兩斜臂段必然出現(xiàn)拖拉現(xiàn)象，因此鋼管底部應分段鋪設枕木，并以鋼板將鋼管隔開，讓鋼板在枕木上滑移，以免鋼管防腐層破壞。同時碼頭上利用配備的兩臺25噸吊機、電動千斤頂等設備配合，將鋼管慢慢拖吊船的起吊范圍內后才能正式起吊。

開挖前，在管道沿線設置水位觀測尺，便于挖泥船結合水位復核開挖深度。 挖泥船水下開挖測量定位采用gps定位系統(tǒng)，因此船機設備上需 配備相應測量設備和計算機軟件，由技術人員將本工程平面圖輸入 計算機，并根據坐標系統(tǒng)輸入管道起始位置坐標等相關參數。這樣 船機設備上的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，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高，對偏位的要及時糾正，對欠挖的地 方要及時進行補挖。 樁基采用水上打樁船進行施打，樁架高度根據樁長和施工工藝等進行選擇。

新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位本工程管道下支撐樁樁長30m，為精確控制樁頂標高，采用將工程樁接長至施工水位以上然后再水下割樁至設計標高的工藝。因此根 據樁長、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。鋼管樁向有資質的生產廠 家***，選用螺旋埋弧焊鋼管，加工長度40~42m，由船運輸至施工 現(xiàn)場。 定位）穩(wěn)樁、下樁錘擊沉樁到位停錘測量樁頂標高（做好記錄）移船吊樁打下一根樁。 

據于孝民介紹，中運河西岸和東岸為頂管段，分別穿越兩岸大堤。兩端頂管中間部分即跨越中運河段，則采取管橋沉管施工的方法，跨中運河的長度約1060米。

一組排架鋼管樁施打完成后，根據測量記錄的樁頂標高和設計樁頂標高計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 下的鋼管樁樁頂標高即為設計標高。采用此種方法控制樁頂標高精 度較高，施工偏差減小。 

新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位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的鋼支架構件，主要包括樁帽、鋼橫梁；管座和管箍構 件須安裝在待沉放安裝的管道上，然后再沉放安裝管道。 樁帽和橫梁鋼結構件采取在工廠內加工制作及防腐，然后船運至施工現(xiàn)場，由潛水員和安裝船配合水下安裝的方法。 

本工程一個排架由3根樁組成，鋼支架由3 個樁帽和一根橫梁組 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 施工不可避免會產生一定的偏位，故三個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，然后根據測量記錄將兩側的樁帽先焊接在橫梁的底部兩端， 焊接時應考慮樁帽和樁套接時的間隙。 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，由潛水員水下根據中間樁的位置在橫梁底部做好標記。然后 再將橫梁吊出水面后，按標記位置將中間樁帽準確焊接在橫梁底 部，這樣就可保證3 個橫梁底部的樁帽均是按水下實際樁間距燒焊 在橫梁上的，可精確套入樁頂。 個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。然后再根據樁帽上預留的螺栓孔在鋼管樁的相應位置水 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。 

除了焊接之外，在準備沉管前，施工方在十幾米深水下已經預先安裝了二十余個鋼管、樁管、橋管等支撐結構?！肮艿佬柙谒嫔险w對接拼裝至需要的長度后，準確地下放至水下已安裝好的管橋橫梁上，并與事先安裝在管道上的管箍、管座結構與水下管橋橫梁連接固定?！庇谛⒚裾f，因此該段沉管在水上整體對接拼裝、整體沉放、下沉時的定位、吊點受力均衡控制等方面，均存在較大的難度和較高的風險。鋼管重量1500噸左右，沉管難度大，工藝國內首創(chuàng)

管座、管箍鋼結構件同橫梁、樁帽一樣也采取在工廠內加工制作及防腐，船運至施工現(xiàn)場。 管座和管箍先固定于待沉放安裝的管道上，根據水下已安裝好的橫梁，由潛水員水下測量兩根橫梁間的實際間距，然后再根據橫梁 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徑3600，壁厚18mm的鋼管，外壁設槽鋼加強 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 噸水上起重船進行分段管道的沉放安裝。管道沉放 安裝前，除按水下實際橫梁間距在管道上預裝好管座和管箍外，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。 

新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位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。哈夫為半合對抱結構，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 片哈夫對接螺栓緊固處也設有橡膠墊板。 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，然后再進行上、下兩片哈夫 的對接緊固。 上、下兩半片哈夫對接先在鋼絲繩收緊的狀態(tài)下，由潛水員水下將兩側螺栓連接處的兩端各安裝兩個長螺栓，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，再將兩側四個長螺栓 替換成設計規(guī)定長度的螺栓。 本工程長江取水頭共2個，為鋼制蘑菇型取水頭，單個重約120 噸。取水頭安裝后其頂面標高為-2.0m，兩個取水頭中心間距為 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 取水頭下部設9 60916鋼管樁基礎支撐，鋼管樁長50m。 取水頭制作選擇在加工廠內完成半成品構件的制作和防腐，由船運輸至施工水域附近岸邊的制作場地上進行整體拼裝、焊接和防腐 修補，然后再采用水上起重船將取水頭吊駁至駁船上拖運至施工現(xiàn) 場水域進行沉放安裝。

例如：美國西海岸排海工程到 1985 年就達到 250 處，美國排海工程排放的污水大部分經過一級處理，少部分經二級處理，排放口處水深大多為 20 ～ 40m ，最深達 120m ；英國至今已有近百個污水海洋處置工程；加拿大不列顛哥倫比亞省，一省的濱海岸就有 20 多個污水海洋處置工程。對于采取污水一級處理和排海工程結合的辦法是否可以保證不污染環(huán)境，對于海洋的自然消納和自凈能力，國際上進行了大量的長期的研究和考察，已經取得了一致的肯定。因此，在《中國海洋 21 世紀議程》提出“合理利用海洋自凈能力。深水管道排污可以減少污水治理費用，利用海洋自凈能力凈化污水。沿海城市應逐步推廣污水深水管道排海工程?！?在《 中華人民共和國海洋環(huán)境保護法 》 中明確提出“ 在有條件的地區(qū)，應當將排污口深海設置，實行離岸排放?！?

取水頭的過駁、吊裝采用1艘150 噸的起重船進行水下沉放安裝， 取水頭最終沉放至下部樁基礎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，才能保證工程質量和施工作業(yè)安全。 施工過程中，應選擇合理的施工方案和工藝，取水管道、取水頭和水下鋼結構件受現(xiàn)場條件制約宜在工廠內、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 構件，以方便制作完成后過駁至駁船或吊入水中拖運至施工現(xiàn)場進 行沉放安裝。

新聞：凌源市水下管道維護公司誠信單位

由于此項目的管徑遠遠超過常規(guī)的海底管線管徑，其設計面臨的難點眾多。管道壁厚的選擇需突破現(xiàn)有設計規(guī)范，對現(xiàn)行設計準則進行研究修正；大管徑決定了單根管段重量將達到30噸，運輸、施工過程中的安全核算難度和工作量也將遠遠大于常規(guī)海底管線設計鋼管制造、配重層生產、海上安裝等都達到目前國內海底管線工程預制及安裝能力極限。另外，本項目也是石油工程設計公司首次承擔與單點系泊系統(tǒng)相關的設計項目，其中的帶有水下管匯海底管線的通球檢測、系泊單點對海底管線安裝的影響等問題，均成為該條海底管線設計的難點。設計人員將結合工程參數充分調研、攻關，以確定現(xiàn)場實施方案，保證整個工程的經濟性和合理性。