PCCP输水管道沉管施工要点

于龙

摘要：引江济淮江水北送工程阜阳供水工程穿沙颍河段为水下沉管施工，水下作业可见性差，水下工况条件复杂，不可预见因素多，总体施工难度大。而且沙颍河连通淮河，处于通航状态，工期紧张，还要确保通航，如何能快速、安全、可靠完成沉管段施工是本工程的重点。

关键词：PCCP;输水管道;沉管施工

一、工程概况

引江济淮江水北送工程阜阳供水段输水管道工程从加压站施工至市第四水厂，采用压力管道输水，全长4.83公里，设计流量7.74m?/s，双管并排。根据设计要求，输水管道工程过沙颍河段（桩号0+712.38～0+918.84）采用沉管法施工。

沉管工程共布置A、B两根DN1800mm钢管（Q235螺旋焊接钢管），壁厚22mm，沉管长212.62m，单根管道总重量约210吨，双线长度共计438米，两管中心距离8m。管道中心高程为13.0m，槽底高程12.00m，水下沟槽开挖深度约6米。

沙颍河是淮河最大的支流，沉管施工部位两岸滩涂地面高程30.50～32.50m，水面高程28.00m左右，河底高程28.00m，水深约10米，常年为通航状态，进行水下沉管施工区域水面处宽度为190m。

二、施工方法

根据沉管工程所处水域的自然条件，并考虑周边环境、设计要求等因素，经比较，钢管沉放拟采用“岸上整体组焊→整体水面浮运→稳管定位→管道注水下沉”方案，主要包括以下8个工序，即钢管岸边组焊、水下沟槽开挖、水下垫层铺设、钢管下水及浮运就位、钢管注水下沉、水下镇墩混凝土浇筑、水下素土回填、抛石回填。

主要施工方法如下：利用钢管在陆地整体焊接成型接头质量高、对位精度好及施工速度快的特点，将每根钢管在陆上焊接成型，组焊完成后在管道两端用盲板進行封堵，用多台汽车起重机整体起吊入水，利用空心钢管自身的浮力平行河道方向漂浮在岸边，待整根钢管组焊完成后，利用拖船将钢管一端拖至河对岸，使钢管横于河面，确保位于预先开挖好的管槽上方，然后在管端口预留的注水口注水，使钢管在自身重力的作用下下沉至河底槽内，然后浇筑水下混凝土镇墩对钢管进行固定，对沟槽进行素土、抛石回填，最后将钢管两端与岸上钢管对接。

三、施工方案要点

（一）钢管陆上组焊

钢管组对焊接在岸上组焊平台进行，采用汽车起重机进行钢管的对口，逐节依次焊接，最后在岸上形成整条钢管。

焊口为单面V型坡口，正面焊缝在管外壁，焊缝采用二氧化碳气体保护焊进行半自动焊接。

为确保管道焊缝质量，减小钢管在水中的挠度变形，增强抗扭抗断裂能力，拟在管道焊接部位（详见下图）焊接加强筋板，采用长方形钢板环钢管焊接加固。

（二）压力试验

钢管拼装焊接完成后，应对管道进行水压试验，压力钢管试压压力为1.0Mpa，合格后方可进行管节接口的防腐处理和沉管铺设。

（三）沟槽开挖

按设计要求，水下管道基槽开挖至11.90m高程，岸上和水下沟槽土方开挖均采用长臂挖掘机，弃土利用自航泥驳船运走。

长臂挖掘机施工时采取单侧纵挖式施工，施工中采取先挖两边，后挖中间，施工采取先边坡、后底宽、由岸及河的开挖方式。

（四）钢管沉放

1、定位桩施工

在两岸往河中心30米位置设置定位井架（2m×2m），井架由4根Φ160mm钢管组成，打入河床中5米，井架露出水面2米，井架露出水面部分采用槽钢进行焊接，防止钢管在水中晃动，沉管完成后井架立即拆除。

井架仅可用于B钢管定位，A钢管两端采用Φ160mm钢管进行定位，B钢管就位后进行定位钢管施工。

2、钢管吊装入水

钢管岸上全部组焊完成后，采用汽车起重机进行起吊入水，由于管道水平总长212m，重达210t，计划采用5台100吨汽车起重机整体吊装入水，总起吊能力应大于管重。

入水前，在管道两端斜管段上用红漆自管底向上每1m划出刻度，并标出数据以便控制入水深度。

3、钢管水上浮运

钢管采用整体水面浮运法，两端封闭的管段浮在水面上，利用船舶进行拖航。

4、稳管定位

管道拖运就位后，确保管道准确定位于中轴线上，同时消除水流对管道的漂移作用，防止发生位移。

5、钢管注水沉放

用1台水泵由管道一端向管内注水，并各设水表一块，计量注水量，做好注水量记录，另一端排气。管道下沉前，在河的两岸，设两条吊车船，分别吊住管道两端位置。根据现场场地和管道长度设置合理的吊点，保证管道在下沉过程中的平衡，有效地控制钢管下沉时的弯曲应力，保证质量。

根据管道两端的排气情况，分多次指挥各吊船放松钢丝绳，使钢管逐渐下沉，每次下沉0.2m。两根钢管均采用单管下沉，连续施工时间大约12小时。

6、检查验收

管道沉降就位后，由潜水员配合测量人员测量管顶高程。

（五）水下混凝土浇筑

沉管施工完毕后经检验合格后，应及时进行水下镇墩浇筑（详见下图）。

1、镇墩模板设计

为保证水下混凝土几何形状及浇筑施工质量，水下镇墩拟采用5mm厚钢板加工焊接制成，两侧预留空洞，确保钢模板骑在钢管上方。水下混凝土浇筑完成后，钢模作为结构件永久留在水下。

2、水下模板安装

钢模板材料运至现场后，在陆地上用螺栓连接，由岸上码头加工制作，模板间内衬加强筋，加强模板的整体稳定性，确保钢模不变形。

3、水下混凝土浇筑

水下镇墩采用C25素混凝土，采用导管法将拌制合格的混凝土浇筑至水下预定部位成型硬化。

钢制导管内径250mm，壁厚4mm，每节导管之间采用法兰连接，并用橡胶密封圈进行密封。在浇筑水下混凝土时，使用导管的长度随水位变化而作相应的调整，并为方便在浇筑时提升导管，导管每节长度不尽相同，分别为4m，3m，2m，1m等，导管顶部盛料漏斗做成锥形，其容量为1立方米左右。

（六）抛石回填

管道周围素土回填后，将事前准备好的块石装在开底驳船上，由开底驳船将块石装运到沟槽上方。抛填时随时测定标高，以防止超抛从而增加潜水员的整平工作量，抛填至设计工程量的一半时，由潜水员下水检查，确保管道底部两侧都有碎石铺设，并进行后续抛填，船舶在抛填块石时要经常性的移位，使得整个基槽抛填均匀。

抛石回填至15.90m高程后，由挖泥船从原堆土区或取土场挖泥装驳，根据管道中心线标志、基槽边线标志进行抛填，直至达到恢复原状，还土完毕再由潜水员进行水下检查，

（七）水压试验

充水时，在其最高处应设置排气管阀，加压前必须排气。加压、稳压以及试压过程满足规范要求即可。

四、结语：

本文结合引江济淮江水北送段阜阳工程工程PCCP管道穿过沙颍河沉管施工的实际问题，就沉管施工的测量放线、陆上组焊、钢管沉放、水下混凝土浇筑以及回填施工等具体施工要点进行了总结阐述。相对于管道架设过河、管道绕行、盾构隧道等方案，本方案有效缩短了施工工期，大大降低了施工成本，为类似工程提供有价值参考。