水浮法施工大口径长输管道

2012-08-20王志刚

山西建筑 2012年5期

王志刚

1 管道水浮法施工原理和施工要点

管道水浮法施工原理应用了水的浮力原理。按设计和施工规范要求开挖管沟，地下水和地表水自然补充后形成水渠。再把所需安装的管道分成几个预制组合段，用密封圈封闭管口的两端，形成管浮筒，逐段下入管沟。因水的浮力大于管段自重，管段浮升于水面。运至作业点的浮箱处，拆除管口密封圈，进行组对、焊接及内外防腐。而后接连向前推进，达到高效施工的目的，见图1。

图1 管道水浮简图

水浮法施工比较关键部位是管口的密封圈，可采用薄钢盲板和汽车内胎组合结构。密封圈结构简单，取材便利，装配与拆除方便轻巧，管口封闭严密性好，见图2。

图2 密封圈简图

2 管段的浮力计算

1)管段净浮力Q浮为:

其中，S为钢管的截面积，m2;L为钢管的总长度，m;r水为水的比重;q为钢管每米荷重，kg/m。

2)管段浸液面积的确定。管段在水面时其总荷重P与浮力Q相平衡:

得:S浸=q/r水。

其中，S浸为浸液截面积，m2。

3)举例计算。φ1 200×12钢管每米净浮力及钢管截面浸水面积:

上述计算得出管段的净浮力是钢管每米荷重的2倍左右;管道浸液截面积是管道截面积的35%左右。因此水浮法施工的安全性非常可靠。

3 大口径管道水浮法施工的特点

1)大口径长输管道施工采用水浮方法，克服了管沟开挖深、排水量大的难度，充分利用了水浮力作用。同时受农田道路、河流自然条件的限制小，减短了管线施工所需的占用场地的连续长度，减少了设置的施工作业点。另外，基本不受季节的影响，达到了施工的连续性。

2)根据管线设计位置所在区域的具体情况，可分区确定作业点，将管道加工预制、地面组对焊接、内外防腐下水、水浮组对等施行一体化施工。由于施工机具布置相对集中，大大提高了设备利用率，便于维护管理。还克服了大型运输、吊装等施工设备无法到位的困难。在同一点位施工，可持续安装大口径管道数千米甚至更长。

3)相对于传统的管沟全线开挖、修筑运输便道、管道对口场地和大量的焊接工作坑、设备机具反复倒运等施工方法，水浮法简化了施工方法，降低了施工难度，提高了工作效率。前期只需挖掘满足数日水浮安装管道的管沟即可，挖沟和水浮安装作业连续并进，大大减少了农田占用和农植物的损失，施工成本也大幅度降低。

4)改进施工工作环境，完善操作者作业条件，作业点相对固定，大大降低劳动强度，施工质量能得到保证，提高工作效率。

4 施工流程及操作要点

4.1 管道水浮施工程序

管道水浮法施工程序见图3。

图3 管道水浮法施工程序

4.2 操作要点

1)准备工作。熟悉图纸，按图踏勘施工现场，选择最佳的水浮作业点位置。一般选择交通便利、便于设备机具和管道的运输、管道的转弯处等，根据水浮作业点数量，编制施工方案，配置施工机具和劳力资源，施工网络计划，并进行实施。

2)水浮作业点的布置。水浮作业点的布置由管道堆场、预制组对场，水浮作业区三部分组成，并设置所需的设备机具。堆场和预制场地要铺设滚道，可用道木或钢管(槽钢)以3‰坡度坡向管沟，便于人力推管子入沟，见图4。

图4 水浮作业点安装场立面布置图

图5 浮箱简图

3)浮箱的制作和使用。浮箱是由龙门架、浮箱及平台组成，设置在管沟上。浮箱制作材料采用δ=5 mm的薄钢板。箱体上口对称开出稍大于管道直径的半圆弧，两边夹固小于管道直径的橡胶条，焊接四个吊耳，箱内设小型潜水泵一台。浮箱的规格大小，根据浮管的大小和便于人员操作而定。简易龙门架的大小和用料，根据浮箱荷重和附加荷重之和而定，也可用小型斜杆代替。平台可用脚手管和竹片搭设，作业区上部可用脚手管和雨布搭设防雨雪工棚，见图5。

作业方法是龙门架的手链葫芦吊住浮箱进行升降。先将浮管浮运到浮箱上，使用龙门架吊起浮箱，箱内同时抽水，使浮箱浮升与两根浮管口端外密封。然后作业人员进入浮箱内拆除管口密封圈，进行组对焊接和焊口内外防腐的修补。作业时管口可转动焊接，内外防腐修补方便。本作业方法适用面广，工程质量好，施工进度快。

4)水浮沟、作业点的开挖。水浮沟即管道安装所需的管沟。首先按施工图放线开挖，要求管沟直，沟底平，不塌方。管沟两侧堆土且离沟边1 m以上，管沟边坡为梯形。在同一水浮区域内有转角点的管沟，或要通过河流、池塘才能把管沟浮动作业点的管沟，开挖时须把管沟转角点内弧拉斜直或开挖引沟，长度以预制的管段能通过为准。水沟作业点的浮箱坑开挖，坑内深度以保证浮管在浮沟上部通过为宜，稍深一些为好。水沟作业点和管沟区域的堆土要求为单面堆土，便于管子进入沟内。管沟挖好后，向沟内充水，以浮管能在沟内自由浮动为准。