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灕江橋過江給水管道工程的施工方案

2023年10月20日

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摘要】針對灕江橋過江給水管道工程實際情況,在簡單介紹過江給水管道基本施工方法的基礎上,對具體的施工方案進行了深入分析,內容包括施工安排、控制點覆核與測放、管槽開挖、管槽整平、管道加工、管道沉放、支墩施工、管槽回填、附屬設施施工和雨季、冬季施工。
關鍵詞】灕江橋過江給水管道;水下管道;施工方案
桂林市灕江橋擴建工程位於廣西桂林市安家路地段,該工程過江管段設計總長度約為233.21m,起始樁號為K0+292.244,終點樁號為K0+518.076。採用2根D820mm×14mm螺旋鋼管並行開挖和沉管。
1過江給水管道施工方法
本工程過江段管道採用D830mm×14mmA3螺旋鋼管整管沉放、安裝,鋼製管件和配件連接採用法蘭連接。水下混凝土支墩採用水下C15商品混凝土現澆而成。管道基礎採用砂礫石基礎,回填前測試水流速度、水深等對回填的影響,以便掌握規律。
2過江給水管道施工方案
2.1施工安排
本工程包括以下施工項目:管槽開挖、管槽整平、管道加工、管道敷設、管道沉放、管道支墩、管槽回填。管槽開挖施工由水下挖泥船進行,成槽後整管沉放。根據施工控制點覆核平面與高程,同時做好放樣與材料採購;出河面、過江管道同步施工,在管槽完成開挖和整平,且管道製作完畢,經檢查確認合格後開展管道安裝及沉放;管道製作完畢並就位,同時經檢查確認合格之後開始澆築支墩,填築管槽。
2.2施工控制點覆核及測放
2.2.1平面控制測放
1)按照設計坐標測量並放出管道軸線,同時在兩岸設置導標;全站儀測定節點,做好標示,用於對開挖斷面具體位置進行控制[1]。2)為使管槽開挖位置準確,兩端岸上應設置測站,在開挖時藉助GPS系統進行全過程實時定位,以確保施工時各船舶定位的準確性。3)管道沉放時,於頂部增設標杆,再用全站儀對平面位置進行測定和嚴格控制,在設計位置進行沉放。
2.2.2高程控制測放
1)構築物及路上管槽實際標高由施工控制點進行引測。2)在對水下管槽進行開挖時,兩岸分別設置水尺,以此時刻了解水位高程。同時使用測深裝置對水深進行測量,通過計算得出開挖的具體範圍及水深,確保軸線上所有斷面實際深度都能滿足要求[2]。3)管道就位後,以各點水深及水位為依據確定頂部高程。
2.2.3管道加工測放
1)以設計文件為依據,使用鋼尺對管節長度進行測量。2)管道彎頭處按設計要求與圖例大樣進行截取,完成拼接後使用測角裝置量取角度。3)坡口加工前先用樣板對比放樣。
2.3管槽開挖
2.3.1穿大堤段管槽開挖
依據工程設計文件,結合區域地質資料,本工程穿大堤段管槽土體以耕土為主,可藉助挖掘機從坡頂開始不斷向坡底開挖,同時採用自卸車輛運輸土體。對挖掘機無法到達的部位,可改用人工進行開挖。在開挖到接近設計標高後,應保留15~20cm不予開挖,在對管道進行鋪設以前再由人工開挖。當開挖遇到岩石層或軟基時,應增加50cm開挖深度,然後在超挖部分回填雜砂石,回填到設計管底標高後,予以整平夯實。
2.3.2水下管槽開挖
開挖時,需要嚴格按照施工順序,並制定合理的開挖施工計劃,宜按照「二進二」順序實施開挖,這樣不僅能使開挖正常進行,還不會對灕江遊船航行造成不利影響[3]。開挖過程中應做好以下幾項控制工作:1)邊坡開挖,建議採用「一刀切」方法,也就是選取坡距的1/3為設計放坡距離,然後一次性挖坡,使其形成自然坡度。2)採用斗索對開挖深度進行測定,開挖時,因江面起伏不定,所以,要考察一定富裕水深,通常以0.3m為宜[4]。3)開挖與定位,當採用挖泥船進行開挖時,應切實做好遺船定位與浚深控制。考慮到水流速的影響,施工船舶作業方向應與水流方向平行。開挖時船身的平面位置主要使用錨纜進行控制,作業區拋設八字錨纜和主錨纜,其中,主錨纜主要控制上移位和下移位,而八字錨纜主要控制左移位和右移位,在錨位處應設置浮標。開挖時動態探測開挖之後的實際水深,船上機手需要根據水深探測結果對落斗深度進行調整,在完成一輪開挖、船體移位之前,使用挖斗初步掃平,這能有效預防漏挖與超深。
2.4管槽整平
管槽開挖結束,且經檢驗確認合格後,回填墊層並進行整平。其中,墊層的回填大多以砂卵石為主要填料,江底部墊層不能小於300mm厚[5]。管槽整平時,石料採用漏斗串筒進行投放,水下作業人員採用「空氣導管提升+水下鋼軌刮尺」等方法實施整平,對於不平衡但高差相對較小的部位建議使用水下鋼軌刮尺的方法,而高差相對較大的部位,則宜使用導管提升的方法先進行抽除,以便對管底的實際高程進行校核。完成整平後,高差必須處在±100mm內,確保管道受力達到均勻。對於穿大堤段的管槽,整平可由現場施工人員採用進場的水泥土直接進行。
2.5管道加工
主管道為D830mm×14mm厚鋼管,通過組焊成型,在專業廠商買進管段,然後運輸到加工廠進行拼焊接長。對管道進行的焊接與拼裝包含以下內容:坡口加工、管段拼接、管段焊接、焊縫質量檢查。管道加工場地主要為租用場地,期間對交通情況進行充分考慮,並要便於水上吊運,避免對周圍環境造成破壞和污染。在對管道進行加工的基礎上,還要進行水上平台預製,提供水上加工的作業平台。
2.5.1管道塗裝技術要求
水下管道的外部防腐必須採用特加強級防腐,管道出廠之前先塗刷1層底漆,然後在運輸到現場後進行正式的防腐工作:防腐材料主要為GZ-2型高分子塗料,先均勻塗刷1層底漆,然後包上1層玻璃絲布,反覆3次,最後塗刷2層防腐面漆。塗料實際用量不能少於180g/(m2/層)[6]。
2.5.2塗裝施工工藝
1)依據生產廠提供的說明書來配置塗料和使用。2)人工塗刷均勻,不能有流掛、褶皺、氣泡和堆積。若有缺陷,對防腐效果造成影響,則應進行剷除,2次塗裝,直到滿足要求。外防腐採用以下方法:先塗刷高分子塗料,然後包裹玻璃布,搭接長度按100~150mm控制,壓邊寬度按20~30mm控制,每層的接頭需要上層包裹底層1/3,所用玻璃布應有至少95%的油浸透率,空白處大小不能超出50mm×50mm,在管端以及施工中斷部位預留接茬,長度為150~250mm,形狀以緩坡型為宜。兩端留出約300mm不予塗裝,為焊接及焊接後的補口提供便利,以此反覆3次,外層塗刷2層防腐面漆,塗料實際用量不能少於180g/(m2/層)。當管道內和管道外的防腐層完全硬化之後,即可進行下水。3)管段兩端預留處要作表面處理。當存在油污、水分及泥土時,應徹底吸凈並烤乾,再按照設計要求實施補口,塗裝和玻璃布的搭接應在50mm以上[7]。4)除去已經損壞的外部防腐層,若在剷除後發現露鐵,則要根據補口要求作適當的表面處理,同時恢復應有的外部防腐層;若在剷除後未發現露鐵,則只進行補漆即可。
2.5.3防腐層檢測
防腐施工完畢後需要對管道整體外觀、防腐厚度與耐電壓絕緣進行檢測,具體應嚴格按照《給水排水管道工程施工及驗收規範》(GB50268—2008)進行。
2.5.4拼裝與焊接
管節出廠長度12m,通過拼裝和焊接形成長度為72~84m的管段,再通過浮雲到達管槽周圍水域,加工形成成品。此環節主要有以下內容:(1)坡口加工;(2)管道拼接;(3)管段焊接;(4)質量檢查,水上組對長分段。
2.6管道沉放
2.6.1水下管道沉放
考慮到作業區水流速度影響,宜採用一定數量的拖輪及交通艇將管道運輸到管槽軸線處。在對管道進行運輸之前,所有吊點上的船舶就位,按從左到右的順序進行編號,按30m的間距布置8個吊點。起吊船位於管槽軸線上游,同時拋設錨纜對船舶進行可靠固定。所有吊點均就位且固定之後,將管道東端運至管道軸線東岸,在管槽軸線周圍時和左岸起吊穿吊纜固定。再用拖輪在管道中間和右側開始慢速拖帶,將管道右岸端從下游帶向上游,擺進管線的右岸,各起吊船分別依次吊系相應吊點[8]。將管道運輸至指定位置後,對其中一端進行充氣,連續且緩慢的向內注水,使管道能夠緩慢的下沉。現場測量人員應在管道沉放時時刻測定平面位置,以便對管道位置進行調整。管道即將著床時,其底部和基床之間的距離達到0.3~0.5m後,對管道具體位置進行調校,確認無誤後,即可沉放著床。著床後對管道的平面及高程進行檢查,確認合格後做好固定。根據設計文件的要求,管道沉放之後要實施水壓試驗,設計試驗壓力確定為1.0MPa。
2.6.2管道試驗、沖洗和消毒
管道就位、安裝後,根據規範及設計要求開展水壓試驗,以確認管道強度及嚴密性能否達到要求。試驗開始前,先嚴格按照《給水排水管道施工及驗收規範》(GB50268—2008)制定試驗作業方案,同時報請現場監理進行審批[9]。水下鋼管到達指定位置,且通過調平確認滿足設計要求之後,實施分段與總段壓力試驗。試驗過程中的壓力確定為1.2MPa,根據要求進行質量驗收,若無法滿足要求,則予以返工。在管道其中一端緩慢注水,並在兩端增設排氣閥以及時排空管內氣體。在管道升壓的過程中,於其尾端排氣,緩慢升壓時,如果壓力表的指針來回擺動,則說明壓力不穩,需要在排氣之後重新進行升壓;管道升壓必須分級,在完成一個等級的升壓後對接口、管身、支墩與後背進行檢查,若沒有異常現象,則可繼續保持升壓。此外要注意,在升壓時,管道兩端和法蘭盲堵不能站人。通過試驗確認管道合格之後,需要及時進行清洗和消毒。採用流速至少為1.0m/s的水進行持續沖洗,當出水口排出的水和沖洗水完全一致時結束沖洗,包括色度和濃度。
2.7支墩施工
支墩大多採用水下混凝土施工方法,模板主要為定型模板,水下作業人員負責模板組拼;混凝土灌築主要使用導管法。灌築時所用導管的內徑應為300mm,其頂部設有漏斗,為防止灌築過程中混凝土和水直接接觸,需在漏斗頸部設置球塞,並使用鐵絲箍緊,管筒懸掛在作業船兩邊。灌築過程中把管筒下放到基底,在漏斗中裝滿混凝土後,小幅提升整個管筒,放鬆球塞,球塞和混凝土將空氣、水擠出,以此在導管口部形成混凝土堆,徐徐上升持續填築。實際施工時必須有水下作業人員予以配合。所用施工方法對混凝土流動性有很高要求,必須具有良好的穩定度。混凝土的強度等級為C30,水泥標號應為425號以上,水灰比控制在0.6以下,坍落度按16~22cm控制。此外,應適當提高混凝土的砂率(45%~50%),這樣做可以有效改善其和易性,同時細骨料以中粗砂為宜。
2.8管槽回填
穿大堤段管槽墊層與頂部回填均採用水泥土。其中,墊層的厚度按0.3m進行控制,在鋪設完管道後回填到頂部0.5m處,被破壞的地面可使用粉質黏土進行充分回填,採用分層法填築、夯實到原地面,其層厚不能超過25cm[10]。管道根據設計要求就位,且完成試驗,確認合格後回填管槽。管槽回填材料必須遵照工程設計要求,含有機物的土、耕植土與含大塊碎石的土都不允許使用。在分層回填的過程中,各填築層松鋪厚度應控制在300mm以內,完成填築的土層要實施檢驗,同時報現場監理審批。回填施工中,必須清除各類雜物,如木塊、碎石和磚石等,填筑後及時壓實,要求壓實係數達到0.94以上。水下管槽使用砂礫石填築到管道頂部實際標高以上0.3m之後,繼續鋪填厚度為0.3m的預製板,再進行拋石,最後河底砂礫石回填至現狀河底標高。
2.9附屬設施
管道施工完畢後應在其沿線上設置明顯的標誌,且過江段應按照相關管理部門要求增設通航標誌。此外要注意,標誌施工應嚴格按照管理部門提出的標準及規定進行。
2.10冬季、雨季施工
1)冬季施工:(1)優化組合施工組織安排,確定技術、質量和安全的實時監控點,做好施工教育與技術交底;(2)構建並實施冬季施工時的規章制度;(3)備好冬季施工必需物資,並切實做好保存;(4)設備、裝置定期保養和維護,並按要求備用;(5)及時檢查並維修臨時設施。2)雨季施工(1)採取有效防雨措施,保證雨季施工能夠正常進行;(2)優化組合施工組織安排,制定專項應急預案,做好人員教育和管理;(3)疏通現有排水系統,使水流暢通,防止積水;(4)管槽開挖後做好防護,以免水流進入引起塌方等問題;(5)備好雨季施工必需物資設備。
3結語
本工程按以上方案順利完成施工,經檢查施工質量合格,未發生質量問題和安全事故,說明施工方案合理可行,可為類似工程施工提供參考。
參考文獻
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【6】秦彧.論大口徑HDPE管在給水過江管工程中的應用[J].沿海企業與科技,2015(9):175-176.
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【8】彭雄華,蒙貴紅.淺談給水過江管道工程施工[J].廣西城鎮建設,2015(6):39-41.
【9】盛志華,龔亮.益陽市第二過江管施工[J].給水排水,2015(3):67-69.
【10】張軍令.淺談過江管道工程管道預製場地的布置[J].珠江水運,2014(11):54-55.
作者:曾凱 單位:桂林市自來水公司

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