福建沿海区某引水工程海上管道施工要点探讨

2023-02-10丘林

陕西水利 2023年1期

丘林

（福建省水利水电工程局有限公司,福建泉州 362000）

福建省东北部沿海引水工程总承包项目采用沉管方式施工。管道为单根沉管跨海,管径为DN600,壁厚12 mm,沉管长1377 m,屈服强度为Q345B。管道北侧下海点位于福鼎市佳阳畲族乡,南岸登陆点位于店下镇北部鼎盛钢厂西北侧,端埋管段长度分别为110 m 和60 m,由于设计不允许采取水下连接,因此,沉管段与埋管段设计采用临时围堰进行分隔,便于接头处理。设计要求跨海沉管段采取全长一次下沉到位,沉管段一般埋深3 m 左右,最大为4.62 m,最小为0.95 m。主要工作内容包括水域自然环境条件调查、障碍物清理、短线与材料装运、管沟开挖施工、碎石垫层找平、海底管道铺设与防腐措施、回填施工和清管试压。同时查阅、参考近年来海上引水管道施工工程技术研究成果[1-8],对海上管道施工难点进行剖析并提出应对措施。

引水工程施工水域自然条件较好,基本不受外围海域风浪、海流影响,对水下沉、埋管施工较为有利。施工区域位于温热地区,受季节性气温影响较小,可实现常年施工。由于沙埕港海域两岸有养殖区域,因此,水上施工会受到一定限制和影响。管道穿越沙埕港水道路由,海水的水位受潮汐水的影响,呈规律性变化。场地潮汐水属正规半日潮,落潮速大于涨潮速,据潮位观测资料统计（黄海高程）本区最大潮水为5.00 m,最小潮位-2.90 m,最大潮差7.90 m,最小潮差2.60 m,平均潮差2.30 m,平均高潮3.25 m,平均低潮-2.05 m。由于高低潮位差值较大,在落潮期间有一定的水流速度,因此,在铺管沉放时,必须考虑较为稳妥的稳管措施。根据工程勘察过程资料,沙埕港过港管道敷设区揭露较多淤泥质地层,局部见全～强风化岩石,为防冲刷抛有大量石块,需采取合理有效的挖掘机械进行施工。

1 海上管道施工要点

1.1 障碍物调查与清理

为确保本项目按照预定时间完成,在正式开工前,必须对海管路由进行全面扫测和障碍物清理情况进行查验,复核管线路由范围内地质情况,为后续的施工船舶进场、管道顺利敷设提供准确的信息,并且对海管路由和施工海域有一个更全面的了解,调查同时,复核和测放起始点坐标位置,为施工船舶进场后立即组织施工奠定基础。扫海调查工作的主要内容如下：（1）潮汐、水深测量：测量工程位置附近的潮汐数据。通过一个装有多波束系统的调查船沿海管路由进行水深测量。（2）旁侧声纳扫描：海管路由两侧各100 m 为测量区域,调查作业区域内海床上不规则地形地貌特征和障碍物进行详细的辨认,确保施工船舶的安全。（3）浅地层剖面测量：海管路由两侧50 m 为测量区域,进行高分辨率浅地层剖面扫测,查验路由区域的障碍物分布情况和地质变化情况,后续的管道沟槽开挖、埋设作业提供参考。（4）潜水员进行进一步探摸确认：利用潜水员对调查区域内的任何障碍物、海缆和管线、平台或者结构物的图像和仪器进行详细确认。

1.2 短管与材料装运

此项目所需管道、附属材料由厂家运至鼎港船厂装船运至铺管船侧,办理清点移交后,由铺管船上吊机配合过驳至铺管船上进行存放。其他材料均从仓库领出,从码头进行装船运抵施工船舶。短管过驳至铺管船管材堆放区存放时需垫上木质垫块,两侧设立固定限位桩,层间采用橡胶垫或木楞进行间隔,以防管子滚动。存放管道的数量按照存管区的空间确定,以满足2～3 天铺设用量为佳。领用的钢管及附属器材,由质量部派员进行现场或库区查验,大件材料以质量检查表为主,外观没有缺陷、不影响组管焊接等即可,其他器材的查验主要通过外观检查、质保资料的核对、规格尺寸的核对通过后,方可进入施工现场,重要器材必须有查验影像资料留存,以供可追溯调查。如发现短管、管件器材外壁所反映出的缺陷,应在做好真实完整记录后报给甲方和监理方。

1.3 管沟开挖施工

开挖前,首先测量校核甲方提供的测量控制点,并布设施工用测量控制网,为了防止浮游泥浆反射声波,造成假象水深,应采用测深水砣进行校核。开挖过程中,钢丝绳出现倾斜现象,及时将下一抓与上一抓重叠控制在1/4～1/3 抓斗范围内。施工过程中严格按照设计尺寸要求施工,开挖施工顺序上按照“自上而下、采用分层梯段进行开挖”,按时对DGPS、水位进行校核,勤测水深,以确保施工平面尺寸及开挖标高满足设计要求。挖泥船开挖示意图见图1。

图1 挖泥船开挖示意图

1.4 海底管道铺设与防腐措施

此项目所对应工作对象为过沙埕港应急饮用水项目的沉管工程中作业海域内的海底管道铺设施工作业。管道加工及敷设首先按施工图选择管道规格,然后检查是否有扁裂或裂缝,其弯曲半径和弯曲程度应符合设计规范要求,管道的敷设参照施工图进行,并应尽量减少弯曲,保护管应固定牢固,敷设好后管口应防异物进入。施工时须按设计路径敷设,敷设应排列整齐,不宜交叉,并加以固定,垂直敷设在每个支架上,桥架上每隔2 m 处加以固定；水平敷设的管道,在管道首尾两端及转弯、接头的两端处加以固定；当对管道间距有要求时,每隔5 m～10 m 处加以固定,管道终端必须留有足够的长度。清理开挖管道处的基础面后,进行管道铺设,首先在钢膜片上涂一层黄油或凡士林以防生锈,安装前需将管道在水中浸泡2 h 以上,使其达到饱和状态,在测头上包上装有干净的饱和细砂的沙袋,周围回填碾压混凝土,上部用干硬水泥砂浆覆盖。管道铺设施工场景见图2。

图2 管道铺设施工场景

1.5 回填施工

此方案回填施工分为下述几个步骤：碎石找平层、模袋覆盖、块石、石笼回填和机械原土回填。回填施工需要制作混凝土,为改善海上混凝土性能,提高混凝土质量及合理降低水泥用量,须在混凝土中掺和混合材料和外加剂,此方案混凝土拌制主要掺和粉煤灰和外加剂,粉煤灰须经检验符合《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》（SL 398-2007）技术标准后方可使用；混凝土外加剂选用高效缓凝型复合减水剂,外加剂的掺量由试验确定,并报发包单位批准后方可使用。混凝土浇筑层厚度应根据搅拌、运输和浇筑能力、振捣器性能及气温因素确定。入仓面的混凝土应随浇随平仓,不得堆积,仓内若有粗骨料堆迭时,要均匀地分布于砂浆较多处,但不得用水泥砂浆覆盖,以免造成内部蜂窝。此外,利用恵实8号船进行定位,恵实8 号船定位采用4 只锚固定船舶。待管道铺设完成后,将铺管船上的发射架拆除,改为回填定位船。回填过程中,主动与当地气象部门合作,了解区域水文气象的中长期预报,对年度度汛要求和难度作出整体估计,为回填施工作准备。

1.6 清管试压

清管试压采用强度试压的方式进行,在铺管施工完成后开展。主要包括海管整体清管、测径、试压流程。清管试压一端在登陆点平台,另一端以支持船为作业平台进行清管、测径、试压、泄压作业。管道周围的施工作业过程中,要小心进行,设备安装时,应保持仪器的正确位置、方向,并及时检查,发现问题及时处理或更换仪器。清管试压作业流程见图3。

图3 清管试压作业流程

2 主要施工难点与对策

2.1 施工难点

该引水工程施工过程中存在难点,主要为：（1）施工海域障碍物的阻碍,给海上管道敷设造成极大不利,若处理不当,将导致工期滞后。（2）工期紧：该施工项目预定工期仅为115 天,但施工内容庞杂、施工工序冗多、施工质量要求高,导致在较短时间内保质保量完成工作任务具有较大困难。

2.2 对策及建议

（1）合同签订后,提前派员协同甲方催办用海手续,迅速办理好海域施工许可证并发布相关通告,限时拆除影响施工的障碍物。（2）正式开工前,提前完成扫海、资料收集、船舶资料报验、施工许可证办理工作,并根据海区现状绘制铺管船锚泊布置图和送审,测放起始管端位置及首段海管敷设路由轴线并设立标志,为后续的管道施工工作做好充分准备。（3）在实际施工过程中,为确保工期在不影响工程质量的前提下,参建各方可以适当优化施工工艺,具体待正式施工时再行商榷。