高密度聚乙烯污水管過河沉管施工技術應用

陳東風 夏崇徽 許思淵

高密度聚乙烯污水管過河沉管施工技術應用

陳東風 夏崇徽 許思淵

一、工程概況

鎮江城市西區及金山湖片區的污水需通過引航道進入潤州污水處理廠，管道在引航道水利樞紐內河側約150m處穿越引航道過河，穿越管道采用DN800高密度聚乙烯（PE100）PN1.0MPa管，2根并排布置，一次沉管總長287m，管道最大埋深2.3m，最小埋深為1.5m。

管道處河道河床高程-2.6m，底寬 120m，邊坡 1∶8，堤頂 10.85m，土質為淤泥質粉質粘土夾砂、粉細砂，河道內水流相對靜止，保持常水位5.5～5.8m。根據現場實際情況，決定采用河岸組裝管道，河床開挖溝槽，管道注水沉管下溝技術進行管道施工，過河沉管施工方案如圖1所示。

二、沉管施工

1.工藝流程

施工工藝流程如圖2所示。

2.施工準備及測量放樣

按照設計要求測放管道中心線及開挖溝槽邊線，在兩側河岸上設置控制樁，水上設置浮標精確定位。

3.水下管槽開挖

河床中管槽采用挖泥船開挖泥駁外運場外棄泥區，在水中開挖，溝槽容易塌方和回淤，且不容易控制。為了保證PE管能完全置于管槽內，開挖底寬為5.8m（含每側各超寬1.5m）。根據地質情況，設計管槽開挖坡度為1∶6，施工中按實際情況確定。

圖1 過河沉管施工簡圖

圖3 下沉過程圖

表1 施工曲率半徑選用表

溝槽底高程的控制是個難點，兩岸要作好醒目的標記，測量人員在開挖過程中隨時檢查溝槽高程。潛水員經常下水檢查順直情況和平整度，未達到要求的及時反饋補挖直至符合設計要求。全段溝槽開挖完畢后，潛水員要檢查并進行清理、平整，保證管槽在水平方向順直，垂直方向槽底必須順滑，曲率半徑不小于對應的PE管規定的轉彎半徑，不出現“駝峰”現象，才能進行沉管。

4.PE管制作連接

（1）管材必須有出廠合格證及出廠檢驗報告，規格、承壓等級、環剛度、斷裂伸長率、縱向回縮率、氧化誘導時間等各項指標達到設計要求，并抽樣檢測合格后方可使用。

（2）將生產好的PE管運到現場，先在河岸陸地上進行熱熔焊接拼接，做成整條過河管道，下水前管道兩端管口采用悶板封堵，并在悶板上設置進水管、排氣管、閥門和吊耳。

（3）為保證焊接質量，嚴格焊縫檢查，并抽樣檢測，合格后按要求進行整條管道的氣壓試驗。試驗合格后完全泄壓，關緊各閥門待用。

5.配重塊安裝

為了管道的穩定性，沉管過程中配以混凝土配重塊。配重塊混凝土標號為C25，兩個半圓環組成，重為428kg，連接采用M20×600螺栓，2個圓環一組，間距3m。安裝前在混凝土半圓環內襯一層橡膠板，寬0.8m，厚5mm，起保護管道和防滑作用。

PE管在牽引過河時，采用25t汽車吊配合人工安裝，混凝土配重塊安裝一組，PE管向河對岸牽引前進3m，再進行下組配重塊安裝，如此循環，直至沉管全部均布配重塊。

6.沉管

（1）管道水上牽引就位

管道浮運牽引至對岸，使管道位于溝槽正上方，將管道兩端悶板上的吊耳穿上鋼絲繩，利用兩岸的卷揚機配合浮吊將管道找正穩固，確保軸線準確。

（2）管槽水下檢查平整

管道下沉前，潛水員再次進行管槽平整，采用鋼刮尺水下刮平，管槽水平方向平直，垂直方向平整，不得出現駝峰。

（3）管道注水下沉

①管道浮水就位后，兩艘30t浮吊在設定的吊點起吊管道段上浮15～30cm，兩端卷揚機同時松動，防止起吊使管道軸向拉力過大對管道形成損傷。

②從管道一端以固定的流量向內注水，逐步趕出管道中的空氣，使管道順著管槽沉放著床。為防止注入的水在管路中來回流動，抬高岸端管道，水便會注入管道近岸端面而使其首先自行沉入，隨著管道下沉近岸處1點位的A浮吊下放吊繩，另一艘在2點位的浮吊B不動，起到穩管的作用。待近岸處A浮吊吊繩將部分管路送至河床底，停止注水，松吊鉤，A浮吊移至下一吊點。重新開始注水，如此循環，直到整個管道完全沉入溝槽。具體下沉過程如圖3所示。

③沉管過程的監測和控制。為防止管道在沉入時過度彎曲（超過管道允許曲率半徑），在所有配重塊的位置均設置浮標，隨著管道緩慢下沉，測讀浮標讀數，在電腦中繪制管道曲線形狀，以此控制和調整浮吊的吊繩松緊，使管道不致過度彎曲受到損傷或破壞。管道沉放速度不宜過快，以300m/h為宜，控制下沉過程中的整體穩定性。

下沉過程的協調控制：各作業點和測控點利用對講機互通信息，統一指揮、同步協調。通過浮標讀數，控制各吊點的吊繩長度并控制注水速度，以保證管道在垂直面的曲線平穩、下沉可控。當下沉至離管底設計標高0.5～1.0m時暫停注水，再次校正管道軸線水平位置，并派潛水員下水檢查PE管的間位情況。符合要求后，繼續注水下沉，管道穩定著底，潛水員檢查管底與溝底的接觸均勻程度和緊密性。

④吊點布置。吊點的布置確定采用CAD作圖，利用管道的允許曲率半徑反復試算，結合現場施工條件求得。

對于PE管的曲率半徑，國家及行業規范中都沒有類似的規定，根據實際施工經驗，按表1選用。

通過本工程的實施，吊點位置滿足工程需要，符合試算結果，達到預期控制目標。

（4）管道鎮壓穩固

管道沉放到位，在兩側和中部采用水下充填砂袋呈騎馬狀覆蓋管道，對管道實施鎮壓穩固。

7.水壓試驗

按照設計及規范要求對鎮壓穩固管道進行水壓試驗。

8.溝槽回填

采取充填砂枕袋結合充填砂對溝槽進行回填，回填時注意保護PE管，避免創傷管身，拆卸管道兩端悶板，安裝管道附件，完成沉管施工。

三、結語

PE管用作污水管，解決了防腐問題，提高了使用壽命，水下敷設不便于維護，因此對材料、焊接質量及沉管質量要求較高，牽引、拖拽、起吊等施工過程中須切實掌握材料性能，避免拉彎對管道的損傷。沉管中應避開河道動水、大風大雨天氣的影響。本次沉管施工完全達到設計要求，取得較好的效益，為類似管道的施工提供了借鑒

江蘇省鎮江市城市水利管理處 212000 江蘇河海建設有限公司 212000 揚州大學水利科學與工程學院 225000）