基于环海岛屿特点的供水施工技术探讨

2016-03-01林静杰

水利科学与寒区工程 2016年12期

关键词：管沟挖泥船箱涵

林静杰

(广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州 510170)

基于环海岛屿特点的供水施工技术探讨

林静杰

(广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州 510170)

与陆地区域相比，海岛上降水量、绿化程度较低，因此大多数海岛都存在着资源性缺水的问题;南澳岛也不例外，随着海岛经济的发展，淡水需求量在不断增加。因此，供水施工成为海岛建设的重要民生工程。本文以南澳岛为例,就环海岛屿的供水工程施工技术进行讨论分析。

环海岛屿；供水工程；施工技术

南澳岛位于闽粤台三省(地区)交界的海面上，处在高雄、厦门、香港三个港口城市的中心点，是东南沿海重要的通商中转站，四面环海，自然资源十分丰富，加上地理位置特殊，经济发展十分迅速，淡水需求量不断增加。为了解决岛内水资源缺失的问题，促进海岛经济及各项事业的发展，相关部门组织开展了供水工程建设，本文就工程建设过程中的一些重要的施工技术进行简单的介绍。

1 工程概况

该工程从汕头市澄海区培垅开始，由西向东沿海底到达南澳岛长山尾登陆，如图1所示。整个SRTP管道供水的管道长度8.677 km，管道的内径为DN600，PN0.8 MP，海底管道初步设计采用双管联排大开挖敷设的形式。这一管段的地貌主要是海沟，中部有凤屿，地层土质主要由砂层、含贝类淤泥质黏土等组成，地形比较平坦。海水深度在3～15 m左右，管道主要埋设在深灰～灰色淤泥质黏土层或者淤泥之中，整体而言地基的承载能力比较低。

2 主要施工技术

2.1 水下沟槽开挖

海上施工作业工区的主要施工任务有水下沟槽开挖、箱涵安装、预制构件制作、管道热熔连接、沟槽回填等[1]。具体的施工过程中,首先需要根据工程的施工工况、土质、待开挖厚度等分析施工强度，进而决定本次施工选用抓斗式挖泥船，配套的开挖设施还有锚艇、拖轮、交通艇等。

图1 供水管道敷设线路图

水下沟槽开挖时需要做好施工测量工作，施工船舶采用DGPS定位技术进行导航定位，使用北京54年坐标系作为平面坐标系统，差分台需要严格按照《水利水电工程施工测量规范》进行设立。水下沟槽开挖边线误差控制在±0.4 m以下，岸边控制在±0.5 m以下，挖槽中心线误差严格控制在±1.0 m以下[2]。开挖前需要在开挖起点、讫点、开口线等关键位置设立标杆、灯标等标志，每一组横向标志设置的间隔在50～100 m之间。

本次施工采用珠基高程。施工之前首先需要设立验潮站，建立潮位遥报系统，实时地为测量船及挖泥船提供潮位信息，验潮站水尺需要设置在水流比较平稳、不容易被船艇触碰的位置，要便于人员的观测，水尺零点必须要满足五等水准精度要求，高程与挖槽设计底一致，要能够满足常水位变化范围的读数要求，汛期或者浪潮较大时应满足最大水位读数要求。

为了更好地控制挖泥船开挖深度，挖泥船上安装有潮位遥报仪接收机，方便控制人员能够根据仪器反馈的潮位信息调整抓斗下放的深度。实际开挖过程中，沿着开挖边线方向进行，开挖时段与段之间的重叠区大于3 m，条宽30 m。海堤抛石分层开挖，开挖出的石料如果没有风化、质地比较坚硬，则放置于开挖断面的两侧，管道及箱涵安装完成之后，恢复到原位[3]。水下沟槽开挖时，挖泥船垂直于管沟槽轴线锚泊，挖泥船的下导轮需要接触到堑口的泥层，保证泥斗充足不容易脱揽。挖泥船的横轴线需要始终平行于挖槽的中心线，横挖的速度主要由泥斗充泥情况决定，充泥少则速度大，充泥多速度小。挖泥船前移的距离主要受泥层的土质及厚度影响。为了防止施工时出现陡坡坍塌的问题，本次施工采用分层挖泥的方法。为了防止开挖深度不到位或者超深过多，需要及时对水位的变化进行观测。开挖期间可能会出现回淤现象，可以适当超挖。

2.2 管道安装

管道安装需要按照船舶定位、水下管沟开挖整平、管沟检查、箱涵制作安装、管道安装、砂土回填、混凝土盖板安装等几个步骤进行。

(1)测量放样。陆上部分的测量放样需要根据设计控制桩进行，水下浮标的设置则需要沿着中心轴线进行。

(2)管沟开挖整平。管沟开挖时边坡为1∶5，底宽为5.5 m，低潮时露出水面的部位使用挖掘机整平，水下部分的整平则需要潜水员完成。

(3)管沟检查。管沟检查主要利用超声波探测仪及GPS卫星导航仪完成。

(4)箱涵制作安装。埋管段由异形箱涵和标准箱涵组成。箱涵钢筋绑扎需要严格按照施工设计图纸及施工要求进行，搭接长度在35 d以上，主筋间距允许偏差控制在20 mm以内，钢筋骨架外面需要垫置砂浆垫块。模板为1.5 mm木模，混凝土浇筑完成之后需要进行7～14 d左右的养护，强度达到一定标准后可以将模板拆除。箱涵安装的顺序由外侧向岸侧进行，箱涵侧墙上部需要预留直径在6 cm左右的空洞，方便起吊，箱涵落到管沟之后需要由潜水员深入水下进行测量及探摸，确定位置符合设计规范要求之后，方可将钢丝绳吊钩放开。

(5)陆上地锚埋设。为了保证敷管船的正常施工，陆上需要开挖一定尺寸的锚坑，并使用钢丝绳将钢管吊放于坑内后回填夯实，外露钢丝绳使用索具固定。

(6)管道敷设。管道敷设时敷管船沿着轴线行使，管道着落后，将海砂回填于箱涵之内。

2.3 管道热熔连接

本次施工中选用的SRTP复合管由生产厂家直接于现场连接，将管道运输到敷管船之上，吊上发射架之后与已发射管道连接起来。实际的连接过程中主要选用了正常连接和法兰连接两种连接方法。无论是哪种连接方式都需要首先将管材表面及内壁的氧化层打磨清除干净。正常连接时需要在连接管材的一端预套上电熔管件，然后计算好对接时间，使用对接机进行热熔连接，并在完全冷却前将管材对接翻边位的翻边清除干净，确保接缝的平整。完全冷却之后需要预标示好最终安装位置，采用液压油缸将管件推到标示位置后进行电熔焊接。法兰连接一般只在特殊情况下采用，套装时管道一端与管材一端端口需要保持同一截面，可以利用液压设备实现，电熔焊接完成后，需要使用铣刀对管材及管件的端面进行铣削，然后使用预制好的SRTP法兰头进行电熔管件及管材的热熔对接。铺管船结构布置见图2。

图2 铺管船示意图

2.4 管沟回填

管沟回填主要利用泥驳完成，管道安装一段距离之后需要及时回填海砂覆盖管道。具体施工过程中，采用开底泥驳自由抛砂法进行，在此过程中需要控制好泥驳行驶的速度以及泥驳密封板的开度。回填抛砂时，只要砂层超过设计要求即可，砂层位置的控制主要通过GPS定位系统辅助来完成。管沟回填过程示意见图3。

图3 管沟回填过程示意图

2.5 管道试压

管道试压工作十分重要，主要分两个阶段来进行。预试压阶段，首先需要将试压管道内的水压降到大气压之下，并稳压60 min，稳压期间避免空气进入管道。然后将水压升到实验压力值，稳压30 min,如果发现压力下降需要及时地注水补压，做好管道接口、配件的检查工作，避免出现渗漏，一旦发现此类问题必须立即中止试压检查渗漏原因，故障排除后需要重新进行试压工作；停水补压稳定60 min，之后压力下降但没有低于试验压力的70%时，预试压结束，反之则需要停止试压及时进行检查[4]。主试压在预试压结束之后进行，需要迅速地将管道内水放出，使压力下降到试验压力的10%～15%左右；主试压阶段需要每间隔一段时间记录一次管道剩余压力，记录时间保持在30 min左右，如果在此期间管道的剩余压力值呈现上升的趋势，则实验结果合格，如果没有则需要再继续观察60 min，整个90 min观察阶段压力下降值在0.02 MPa以下，同样说明实验结果合格。