沉管法在广州西江引水施工中的探讨与应用

摘要：沉管法是目前管道施工中穿越河流常用的一种施工方法, 该工程的过河管道具有管径大、管壁厚的特点，管段的重量非常大，为同类工程之罕见，本文对沉管法在西江引水北江段施工中的应用进行了探讨。

关键词：西江引水 ,管槽施工,沉管法, 施工

Abstract: the sunken tube method is currently in construction of the pipeline crossing river a common construction method, this project has large diameter pipeline across the river, the wall thickness of the characteristics, the weight of the pipe is very large, and similar projects for the rare, in this paper, the heavy tube method in the west section of the application of the beijiang diversion construction are discussed in this paper.

Keywords: west river water diversion, tube slot construction, sunken tube method, construction

中图分类号： TV67文献标识码：A文章编号：

引言

沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。我国沉管隧道起步较晚，但发展较快。从沉管隧道发展进程来看，目前沉管隧道的设计施工，正向大型化方向发展。西江引水工程—输水管线-干线（北江段）是一例将沉管法成熟应用的大型工程。

1工程概况

西江广州引水工程取水设计规模为350万立方米/日，管廊全长71.6公里，为全国第三大引水工程,本工程为广州西江引水工程一部分。

1.1工程规模

施工内容包括：两根并行D3680×40mm原水管的拼装焊接、基础开挖处理、管段沉放安装和自然土回填的施工，过河段沉管总长达1481.4米。

管道基础采用抛石处理后的复合地基，过河管段回填40cm的15-30级配碎石，每隔10米设置一个钢筋预制砼板，沉管完成后，抛15~30级碎石至管顶厚一米，再抛块石（300~500mm）至管顶厚2.5米，最后进行回填原土。

管道内径为3600mm，壁厚为40mm，材质为Q235-B。管道单位长度的重量为3.6t/m，4条过河管道的总重量为5320t。

1.2工程特点

1)该过河管道具有管径大、管壁厚的特点，管段的重量非常大，为同类工程之罕见，管段的刚度与强度也较大；

2)施工水域处于东平水道，潮差较小，水流平缓，一般流速达到1米/秒以下；

3)管段拼装、基础开挖、基础处理和管段沉放安装的工作量非常大，工期非常紧迫；

4)本工程是采用整体吊沉法将管道安装至相应基槽面；

2施工步骤

2.1沉管基槽开挖 1）利用4条挖泥船，按设计要求进行管道基槽的开挖。 2) 在过江管沉放时，过江管两端的船舶作业位置要有足够的水深，以满足起重船最低吃水的要求。

2.2钢管的拼接钢管的对接预制场选在沉管施工现场附近，根据预制场的实际情况，共分6段来预制，每段钢管制做完毕，立即安排陆上水压试验。预制钢管的现场布置如下图1所示：

图1预制钢管的现场布置图

2.3管段下水1）顶升管段 各管段按要求预制完毕，合理布置顶升气蘘和收紧绳，将每段钢管顶起。

2）布置滑道 布置7组钢梁滑道和地锚，将管段拉移到岸边。

3）管段下水鉴于每段成型钢管重量约为1000t，预安排6艘200～300t的起重船，将各管段吊下水。

2.4管段寄放和水面对接1）管段拖航管段吊下水之后，利用抛锚艇拖带，将各管段拖往指定水域寄放和水面对接。

2）管段水面对接在水面，利用“对接水箱”，将两段北江东平水道管段（约255m/段）组对成一条过江管（510m/条）。

2.5垫梁安装 按设计要求，利用起重船每隔10m，进行水下垫梁安装。

2.6过江管整体沉放1）北江东平水道过江管的沉放①拖航整条过江管(约510m/条)：东平水道完成基槽开挖和垫梁安装，且整条过江管水面对接完成后，即可利用抛锚艇将整条过江管拖往基槽安装，

②东平水道沉放整条过江管：布置15条起重船，来进行整条过江管的安装。

2）南沙涌过江管的沉放①拖航整条过江管(约220m/条)：南沙涌完成基槽开挖和垫梁安装后，即可利用抛锚艇将整条过江管拖往基槽安装，

图2管段沉放安装图

②南沙涌沉放整条过江管：布置5条起重船，来进行整条过江管的安装。

3关键工序

在此项工程中，主要的关键工序有：东平水道过江管的水面对接和过江管的整体沉放。

3.1东平水道过江管的水面对接的水面对接工序1)对接水箱设计与制做：对接水箱的尺寸为L5.345m×B1.5m×H2.3m。制做时必须达到设计精度，以保证对接工作舱和管外壁之间有良好的水密性。

2)对接水箱试验：为确保密封可靠，水箱制做好后，必须进行水箱与管段之间的吻合试验。3)两对接管段的定位：用7艘起重船来辅助定位。4)水面对接水箱的安装：利用起重船在管段对接口处协助安装水面对接箱。安装后，用4个10kN手拉葫芦将对接水箱与管段收紧。5)用2台1.5吋潜水泵抽干工作舱内的积水。6)管口铆接：用板条将两管焊接拉合在一起。7)焊工进入工作舱进行接口焊接。8)焊口打磨清理。9)焊口焊缝检验。10)焊口清洁烘烤。11)焊口防腐处理，处理方法与场地上处理相同。12)拆除水面对接工作舱，水面对接工作结束。

3.2过江管的整体沉放的施工程序过江管基槽验收合格，管段驳接达到设计要求后，即可进行过江管的整体沉放安装。

1)起重船在过江管进场前，按要求先布置在过江管沉放轴线两侧。2)过江管进场：由两艘400hp和4～5艘200hp抛锚艇拖带整条过江管，在高平潮前的缓流期抵达安装现场。3)横管就位：过江管两端由抛锚艇拖带慢慢接近登陆点。4)起重船就位：起重船调整前后锚，靠近过江管，按要求穿挂吊索。5)各起重船同时施力，将待安装的过江管按“着床位置”整体扳正90°，且将两端斜边翻起，离开水面。同时，在测量的控制下，通过绞移起重船，将过江管缓慢移向基槽上方，进行粗就位。6)潜水员下水，打开过河管的两个进水阀，同时打开过江管两端的排气阀，让过江管进水。7)此时，在统一指挥和测量的监控下，过江管开始下沉。为了确保整条过江管的受力均衡，以及准确就位，每次下沉1m时，调整一次船位，对管位及时进行纠偏，使过江管缓慢均匀地下沉。8)每次调整完成后，再让过江管继续缓缓下沉，当过江管下沉至距离基槽底50cm时，再最后进行一次船位和管位的调整，确保整条过江管最终能准确就位。9)过江管下沉就位后，复测过江管的管顶高程和方位。若有偏差，各起重船相互配合，及时将管体吊起，进行纠偏移位。10)验收合格后，潜水员下水，放好楔块，封好进水口法兰板。11)水压试验。合格后，固定好两端端头，稳定管体。12)解除吊索。

13) 同理完成其余几条过河管的整体沉放施工。

4结束语

广州市西江引水北江段沉管工程是目前国内设计管径最大、单管穿越距离最长的采用沉管施工方式的过河管道。通过对基槽开挖、钢管拼接、管段下水、管段水面对接、整体沉放等施工步骤的优化设计及分析，保证了工程主体施工的正常进行。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。