文章摘要：通过对沉管施工中各关键工序的控制，实现跨越沉管与陆上压力管的连接。重点分析施工工艺及施工过程中所需解决的具体问题，进行优化部署，提高施工质量、效益率。
1.前言：

近年来，我国经济的快速发展。随着城市规模的不断扩大，人口的增加，工业废水及生活污水量逐年增加，目前工业废水大多未经处理，生活污水也基本上未经治理直接排入河道、湖泊。造成对水资源的严重污染。为保护好市区环境，促进城市经济的可持续发展。

对于管道需穿越河道时的施工方法，由于在不同的地理、水文及航道条件下，需根据具体使用要求、施工条件制定合适的施工工艺、方案。水下施工作业也存在一定的不确定因素。在今后的市政设施施工中，如何提高水上管道网络建设的投资效益率、施工可靠性。将成为一个值得探讨的题目。

针对过江管道施工工艺的具体案例，本文通过工程实例的实施，分析了优选施工方案的合理性，可行性。对传统的沉管工艺进行了优化布置，为科学地选择施工措施提供了佐证。

2.过江沉管施工实例分析研究

2.1 工程概况及特点

开平市迳头污水处理系统管网项目工程C标段工程幕村片区污水管段，由长沙西岛侨园路三江桥头，穿越潭江至祥龙北岸中银路口。地质条件：场区内均有分布，按岩性可分为淤泥层、砂土层、粘性土、淤泥层呈灰色～灰黑色，流塑，含少量粉细砂。层厚1.0～2.0米，局部2.0～3.0米。砂土层以中细砂为主，局部粗砂，含淤泥粉细砂及亚砂土层。

本工程覆盖面遍及开平市中心城区新昌、侨园、祥龙等区域。过江压力管双管管径为DN720，单管管长320米，管中间距为2.0m。在祥龙岛的祥龙南路（西岸），穿越潭江至新昌岛的潭江西路（东岸），过江压力管双管管径为D820，单管管长338m，管中间距为2.5m。且两段过江管道都是两管并排平行穿越潭江水道南（北）叉河。

本工程沉管施工的可分为两个施工面。分别时谭潭江南汊段沉管工程及潭江北汊段沉管工程。具体地理位置如Y形分布。两个施工区域的水文和地质情况基本相近。所以，两段沉管在施工过程中将采取相同的工艺。

考虑到该段水域的水文及气候情况，结合工期要求。计划施工期为10月至12月。此段时间，既过了汛期，也可尽量避免台风、强对流等不利气候情况的影响。

2.2过江管与陆上压力管的连接方式的选择

本工程采用先完成陆上压力管及相连接的压力井，待沉管安放就位、稳定后再进行驳接的施工工序。主要考虑可在最大程度上减轻施工期间对周边交通的影响。此外，该河段堤岸为80年代施工的重力式挡土墙，其强度及质量能否经受施工的影响尚难保证。如果将堤岸破开的时间过长，可能会对堤岸的结构造成影响。

陆上施工阶段，先将压力管接出堤岸以外，待水上部分钢管沉放就位并通过水压试验后，再采用沉箱造成一格密封的环境，在沉箱里进行水上焊接工序。如此处理，既可有效地避免施工过程中对岸上设施的影响，亦有利于保证管道焊接的质量。

 

2.3 施工中遇到的具体问题及优化布置方案

施工前，应进行详细的部署。首先，对现场的水文及地质、气候情况进行详细取证及勘查。

施工环境，人员及设备组织调配等因素也会在很大程度上影响施工效率。在施工部署前，分析各因素对施工过程中可能造成的制约及影响。

具体罗列了几个重点问题需根据现场的具体情况进行优化布置。

2.3.1.钢管加工场地的选择及焊接质量保证措施

潭江南北汊河段两岸净距为350米左右。施工前，考虑将水上钢管部分分成两大段进行焊接。即每段管长180米。如在施工现场进行加工，会对周边环境及交通造成一定的影响，并且在焊接完成放管下水时难免会破坏该区域两边堤岸上设置的景观护栏及绿化带。根据此具体情况，决定选取离施工现场约三公里的一处河滩作为管材加工场地，待钢管加工成型后再用拖船采用浮运的方法运到指定位置进行下一步施工。

为保证焊接质量及钢管成型的顺直度，考虑在施工场地设置枕梁，导轨。完善这样的辅助设施，能更有效地保证焊接质量。焊接时，将每组钢管进行编号，按预定的连接顺序进行加工。

2.3.2水下沟槽的开挖方式的选择

沟槽开挖是本工程的先行工序，受到水文情况，土质及管道放置形式，埋放深度等各方面因素限制。沟槽开挖具有土方量大、沟槽边坡设置坡度较大的特点。

由于本工程工期较紧，且整条三百多米的钢管需一次性成型、沉放，并排形式布置的两组管道需在沟槽完全开挖成型后方可进行下一阶段施工。所以，如何保证沟槽在一定时间内保证稳定的状态，为下一阶段施工创造良好的工作条件，是制定沟槽开挖方案的重要考虑因素。

施工水域范围内的土质多为沙质，水流也较急。所以沟槽开挖需在短时间内成型，如开挖时间过长，则容易出现边坡塌方及基底回淤等现象。且不断需进行的补挖、修正会造成基底超挖。直接影响工期，增大施工成本。水下施工还存在一定的不确定因素，沟槽的局部塌方、回淤如不能及时发现、处理。会对下一步的管道沉放工序造成很大的影响。

根据以上具体情况，本工程采用多种方式开挖同步进行的形式，两岸的浅滩部分用水上挖掘机进行开挖，而水深的部分则采用抓斗船进行开挖。两工作面同部进行。尽量争取缩短开挖的时间，以保持水下沟槽的稳定性，避免或减少塌方，回淤等不利情况的发生。优点是施工设备简单；缺点是管线定位不易准确，槽底平整度差，沟槽准直度低，而且易于回淤。

 

2.3.3钢管吊装沉放方法的选择

沉管吊装沉放多采用两个方式进行，一是采用吊船进行吊装，二是采取打设龙门架的吊装形式。根据本工程的具体情况进行综合考虑，最终决定采用龙门架吊装的方式。因为计划施工期为10-12月份，该季节为枯水期，还考虑到潭江南北汊河段的水深较浅，特别是两岸对开50米的范围内都是浅滩，加上潮汐水位的影响，如采用吊船，很容易在施工过程中因水深不够搁浅。

在本工程采用龙门架吊装形式有以下好处：1、龙门架吊装可在沉管期间较好地保证管道放置的位置及下沉动作的同步进行。施工中，一共设置了12组龙门架，即12个吊点。每个吊点相隔20米。在每组龙门架上均安放料大行程的动滑轮，沉管时，通过指挥员的统一口令，确定每次下沉动作的幅度及速度。较好地控制钢管的平稳下沉。2、如出现局部的部均匀操作，也比较容易进行调整。龙门架施工不受潮汐变化的影响，可全天候进行施工。

 

2.4 施工过程重点工序的控制措施

2.4.1沟槽开挖过程的控制

水下沟槽开挖的施工方法选择取决于水底土质、水系宽度及深度等因素。沟槽底宽应根据管道结构的宽度、开挖方法和水底泥土流动性确定。开挖槽宽B；

B/2>D/2+b+500

式中    D——管外径，mm；

        b——管道保护层及沉管附加物等宽度，mm。

开挖槽深H：在非船行河道上H>D+0.5m

            在船行河道上H>D+1.0m

开挖的槽底加宽、槽深加深均由沟槽的垂直度及回淤情况而定的。底宽一般为管外径加0.8～1m。开挖深度根据回淤情况而定，边坡为了1：3～1：5。黏土河床回淤并不严重，砂土回淤迅速，则需增加开挖深度。注意边挖边侧水深及沟槽中心线（以两岸设立固定中心标志），测、挖紧密配合。

在开挖过程中，不间断地用水陀、水尺等工具对沟槽的坡度及坑底的深度进行复测。每阶段完成及沟槽成型前。需运用测深仪对沟槽深度进行复核，同时检查沟槽有无浅点。

开挖至指定深度，并沟槽整平后，河床地质为土层时高程偏差不得超过+0、-500mm，为石层时高程偏差不得超过+0、-300mm。水下开挖沟槽整平或基础施工完成，经检验合格后应尽快安排下工序施工。下管完毕，立即将管底两侧有孔洞的部分用砂石材料及时回填。

 

2.4.2龙门架稳定性

在基坑沟槽基本开挖成型后，在预定的吊装位置下游设置龙门桩架，并安装工字吊梁。龙门架设置为25米一道，主航道位置为50米。吊装钢管时在此处加设一处浮吊作为支点。并保证在施工过程中龙门架不会影响过往船只通行。

龙门架打设时，通过计算各吊点的受力分布情况，对桩基础的打设深度进行控制。确保各吊点的稳定性。

对于重点受力位置，需根据需要打设双排钢管桩，以保证龙门架在受作用力时的稳定性。同时在打设钢管桩时在两岸架设经纬仪，控制每条桩在规定轴线内打设，并且对相邻两组桩之间的间距给予控制，必须保证各组龙门架间的布置轴线及间距。

 

2.4.3沉管过程灌水时机与沉放速度的控制

管道沉放应选择在平潮时进行。沉放时，打开排气阀及进水阀，每个龙门架上的操作人员通过动滑轮控制管道下沉速度及位置，由指挥员统一指挥动作的幅度及频率。在管道上设置测量控制标杆，岸上用全站仪观测控制管道就位，测量工通过无线对讲机指挥每组人员，以控制沉放就位准确。水下定位由潜水员操作配合，指挥调整起重船上起重臂及龙门架操作。

开始沉放时，同步将钢管整体吊起，大约吊至离水面50公分。在整个吊装过程中，派专人观测各组龙门架、钢丝绳和葫芦的受力情况，并及时调整各葫芦吊点的垂直度。

整个沉管过程,每个吊点的操作人员必须接收统一的指令。确保在相同的频率、幅度下进行操作。钢管初入水阶段，由于钢管中的水未灌注完毕。为防止水在钢管中流动所造成的局部受力不均匀。该阶段下放幅度不宜过大。每次操作的下沉幅度控制在0.3—0.5米以内。待沉放到预定幅度后，每吊点按编号逐一报告标尺读数，以确定本次的下沉情况。同时检查各组龙门架的受力情况，若发生某吊点受力过大或不受力，则需马上调整相邻吊点的沉放进度，以保证各吊点受力均匀。

 

2.4.4沟槽回填过程的控制

管道按预计的轴线，标高沉放到位后，进入回填阶段。在水下沟槽放管工作完成后，回填砂、石至原河床面标高，以达到保护管道及恢复河床原样的目的。回填前，必须先派潜水员下水检查钢管是否出现局部架空现象。然后用预制的契石将钢管两侧固定。确保在回填过程中钢管不会发生压弯、位移。

 

 
 

3. 结束语

 

过江沉管跨越施工作为管网工程水陆连接的主要施工手段，在南方的水乡城市得到了广泛的应用。但由于各工程具体的施工条件和施工环境不同。选择适用的工艺、措施对保证工程的质量、进度等方面起着至关重要的作用。

综上所述，本文对传统的沉管工艺在施工过程中，根据实际情况所进行的优化布置作为依据，结合实例工程的进度控制、质量控制以及成本控制等方面。对过江沉管跨越工艺的具体施工部署、方案选择等方面进行论述。总结出若干经验，有助于日后类似工程项目的优化部署，针对各个工序的重点，做到事前控制。使沉管施工的施工质量、效益率能得到进一步的提高。

 

参考文献: 

《给水排水工程施工手册》  2002年9月

《沉管工程施工实例》   内部资料

《开平迳头污水管网过江沉管施工方案》   内部资料

《给水排水工程施工》  田会杰

 

 

{作者简介}

    郑伯韬，主要研究方向：市政工程施工管理。广州市第二市政工程有限公司