研究大管径供热管道沉管施工过程与质量控制

韩政

摘要：为解决供热管网工程建设中大直径管道穿越河道的问题，本文结合某供热管网工程实际情况，对其大直径管道穿河道施工中沉管技术的应用进行分析，提出各施工环节操作方法和质量控制要点，以期为相关人员提供参考，保证沉管施工质量。

关键词：供热管网;沉管施工;质量控制

供热管网作为基本的市政基础设施，在城市的进一步建设与发展过程中，其大直径管道越来越多的需要从河道等特殊地段中穿越，这无疑对管道施工提出了极高的要求。沉管凭借施工便捷、安全性良好等优势在其中得到了广泛应用。要想使沉管施工顺利完成，并达到预期质量目标，有必要结合工程实际情况，深入探讨其施工过程及质量控制。

一、工程概况

某供热管网通过沉管使大管径管道从河流中穿越，穿河段管道总长约165m，管径DN1000，按照河道管理要求，河底管道埋深需达到5m以上，管线两端需要从景观带中穿过，需对景观设施进行拆除，在施工结束后恢复。

二、沉管施工

（一）基槽开挖与处理

在沟槽开挖过程中需对地基土的类型及水文地质条件予以充分考虑，结合测绘資料，本次施工槽底和水面之间的最大距离为14.5m，基底土层以粘土和粉质黏土为主，上覆杂填土层与素填土层。据此决定采用反铲式方法开挖。以现场测放出的支墩点位与基槽轴线具体位置为依据，借助定位桩挖泥船实施开挖与堤防设施的拆除，按照从中间向两端的方向进行，使基槽开挖一次性成型。另外，为保证开挖质量，在基底表面铺设一层厚度为0.3m的垫层，垫层材料采用中粗砂。垫层材料在码头进行装载，然后运输到基槽的正上方，根据定位进行分段抛填，辅以潜水员进行水下找平[1]。

（二）沉管制作

沉管部位的主槽全宽165m，施工前其胸墙迎水层有10m左右的景观填土，水深不大，这对沉管施工有一定影响，管道极易搁浅。对此，将沉管的水平方向投影长度确定为161m，并选取倒虹吸管，其水平段的总长度为100m，在两侧设置的雁翅管，其水平方向投影长度均为30.5m，并弯曲11°。沉管在岸边进行预制，完成对接组装之后需对焊口实施X光探伤，确认合格后对接口部位进行必要的保温和防腐处理。

（三）沉管

（1）在岸边对管道进行焊接安装与防腐处理，经检验确认合格后，开始吊装下水。结合现场具体情况，在管道入水之前，先利用闷板对管道两端进行封堵，同时在封堵位置的上方设置阀门。管体在水中受到的浮力应比其自重大，以此借助浮力到达指定位置[2]。

（2）在管体下水之后，采用拖船将其拖牵到指定下沉位置。为确保管道上每个吊点的受力都能达到均匀，根据相关测算结果，设置五个吊点。另外，由于河岸处的水深相对较浅，所以在岸边分别布置两台100t吊车，对管道两端的吊点进行起吊，而其它三个吊点采用吊装船起吊。

（3）在上述工作结束后，方可开始沉管起吊。在管体达到指定位置后，将其两端阀门开启，使水进入到管道内，在水量达到一定值后，管体将处在悬浮的状态，此时停止充水，将阀门关闭。由于管道中的水并未住满，所以会发生晃动，在这种情况下使管道保持平衡是整个下沉过程的关键，对此，现场所有吊装设备应听从技术人员的统一指挥，对索具进行同步且平缓的下方。在管体与槽底相距30cm时，对管体轴向位置进行调整，然后继续为管体充水，使其平稳下沉。经测量校核确认所有数据均满足要求后，对管体上的锁具进行拆除，准备对第二根管进行整体吊装和充水下沉。

（4）在沉管到位的管道周围进行回填会给管道内力分布造成很大影响，并且还会影响到管道纵向刚度，可能造成接触渗透破坏，威胁堤防安全。对此，施工中要对沟槽回填进行严格控制，采用河沙对管底和沟槽两侧进行回填，对于回填的高度，以达到管道顶部上方1m为准确定，同时要河沙的顶面还应设置混凝土盖板。回填用河沙借助自航驳船进行装料，并运输到回填位置，然后采用机械与人工开始回弹，找平由潜水员在水下完成。

（5）从勘察资料报告可知，该工区地下水存在硫酸盐成分，对混凝土有中等程度的腐蚀影响，因此在混凝土生产时应加入适量抗侵蚀剂。另外，为了使混凝土强度可以达到设计要求，以免在吊放过程中开裂，要在岸上连续养护15d的时间，且强度不低于设计要求90%后，才能开始吊装。在吊装过程中，应在陆上使用全站仪做好轴向定位，确保混凝土以1m的间隔距离设置到管道正上方。

三、质量控制

在沉管施工中，除了要严格按照相关标准及设计要求进行操作，还要切实做好质量控制工作，针对不同的施工环节，明确质量控制的要点。

（1）沟槽开挖尺寸应达到设计要求，防止超前挖。在砂垫层抛填的过程中，需做好基槽深度与标高的现场测量，在完成抛填后，安排潜水员进行观察确认，防止漏填或局部超填。将砂垫层抛填结束后，立即开始平整，使其顶面宽度达到设计要求，且每侧宽度均不能超过2m。施工中要充分考虑波浪、水深及水流等对垫层材料造成的影响，使施工方向尽量与水流方向保持一致，同时通过分阶段施工避免超高问题产生[3]。

（2）在沉管组装好以后，对其焊口实施X光探伤和试压，经探伤及试验确定符合要求后，还要对接口部位进行必要的保温及防腐处理。其中，外防腐方式以双层聚丙烯胶条保护层为主，而内防腐方式为无毒环氧涂料土层。对于非沉管段，采用水泥砂浆作为内衬。

（3）在沉管过程中，首先要选择适宜的时机，根据现有资料和实测的水面高程信息及流速，在流速相对较小的时间段开展沉管施工。此外，在沉管过程中还需在中心线处进行沉放标志的布置，以此为管线标高控制与轴线位置控制提供依据。下沉时，可以在处于水平状态的管段设置测绳，以此对水面高程进行测量，用于下沉速度控制，确保管道的整个下沉过程保持平衡。

（4）在采用河沙进行回填的过程中，也要做好水深与标高等项目的现场实测，在完成抛填之后安排潜水员进入到水下进行检查，以确认是否存在漏填或局部超填等现象。经水下检查确认初步合格后，还应将回填层的表面整平，使其顶面宽度满足设计要求。对于沉管段以外的部分，将其回填到与河床标高保持平齐的状态即可。

四、结语

综上所述，在供热管网工程中，大管径管道通常采用沉管的方法从河流上跨越。该工程历时3个月完成施工，充分体现出了沉管工期较短的特点。此外，整个施工过程均安全可靠，没有给河道的正常通航造成太大影响。伴随各地区经济的进一步发展，将有越来越多的市政项目需要从河道中穿越，本项目的成功实施可以为今后类型项目提供良好参考，使沉管技术的应用发挥出应有作用效果。

参考文献

[1]张洪斌，柴玉龙.大管径供热管道沉管施工过程与质量控制[J].区域供热，2021（03）：152-155.

[2]杨亚龙，李春庆，王永，赵颖.沉管过河施工中供热管道的安全性验算分析[J].华电技术，2019，41（06）：61-63.

[3]张玉晨，刘永风，梁洪喜.供热管道沉管工程施工方案设计[J].煤气与热力，2006（03）：53-55.