福建沿海區(qū)某引水工程海上管道施工要點探討

丘 林

（福建省水利水電工程局有限公司,福建 泉州 362000）

福建省東北部沿海引水工程總承包項目采用沉管方式施工。管道為單根沉管跨海,管徑為DN600,壁厚12 mm,沉管長1377 m,屈服強度為Q345B。管道北側(cè)下海點位于福鼎市佳陽畬族鄉(xiāng),南岸登陸點位于店下鎮(zhèn)北部鼎盛鋼廠西北側(cè),端埋管段長度分別為110 m 和60 m,由于設(shè)計不允許采取水下連接,因此,沉管段與埋管段設(shè)計采用臨時圍堰進行分隔,便于接頭處理。設(shè)計要求跨海沉管段采取全長一次下沉到位,沉管段一般埋深3 m 左右,最大為4.62 m,最小為0.95 m。主要工作內(nèi)容包括水域自然環(huán)境條件調(diào)查、障礙物清理、短線與材料裝運、管溝開挖施工、碎石墊層找平、海底管道鋪設(shè)與防腐措施、回填施工和清管試壓。同時查閱、參考近年來海上引水管道施工工程技術(shù)研究成果[1-8],對海上管道施工難點進行剖析并提出應(yīng)對措施。

引水工程施工水域自然條件較好,基本不受外圍海域風浪、海流影響,對水下沉、埋管施工較為有利。施工區(qū)域位于溫熱地區(qū),受季節(jié)性氣溫影響較小,可實現(xiàn)常年施工。由于沙埕港海域兩岸有養(yǎng)殖區(qū)域,因此,水上施工會受到一定限制和影響。管道穿越沙埕港水道路由,海水的水位受潮汐水的影響,呈規(guī)律性變化。場地潮汐水屬正規(guī)半日潮,落潮速大于漲潮速,據(jù)潮位觀測資料統(tǒng)計（黃海高程）本區(qū)最大潮水為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。由于高低潮位差值較大,在落潮期間有一定的水流速度,因此,在鋪管沉放時,必須考慮較為穩(wěn)妥的穩(wěn)管措施。根據(jù)工程勘察過程資料,沙埕港過港管道敷設(shè)區(qū)揭露較多淤泥質(zhì)地層,局部見全～強風化巖石,為防沖刷拋有大量石塊,需采取合理有效的挖掘機械進行施工。

1 海上管道施工要點

1.1 障礙物調(diào)查與清理

為確保本項目按照預(yù)定時間完成,在正式開工前,必須對海管路由進行全面掃測和障礙物清理情況進行查驗,復(fù)核管線路由范圍內(nèi)地質(zhì)情況,為后續(xù)的施工船舶進場、管道順利敷設(shè)提供準確的信息,并且對海管路由和施工海域有一個更全面的了解,調(diào)查同時,復(fù)核和測放起始點坐標位置,為施工船舶進場后立即組織施工奠定基礎(chǔ)。掃海調(diào)查工作的主要內(nèi)容如下：（1）潮汐、水深測量：測量工程位置附近的潮汐數(shù)據(jù)。通過一個裝有多波束系統(tǒng)的調(diào)查船沿海管路由進行水深測量。（2）旁側(cè)聲納掃描：海管路由兩側(cè)各100 m 為測量區(qū)域,調(diào)查作業(yè)區(qū)域內(nèi)海床上不規(guī)則地形地貌特征和障礙物進行詳細的辨認,確保施工船舶的安全。（3）淺地層剖面測量：海管路由兩側(cè)50 m 為測量區(qū)域,進行高分辨率淺地層剖面掃測,查驗路由區(qū)域的障礙物分布情況和地質(zhì)變化情況,后續(xù)的管道溝槽開挖、埋設(shè)作業(yè)提供參考。（4）潛水員進行進一步探摸確認：利用潛水員對調(diào)查區(qū)域內(nèi)的任何障礙物、海纜和管線、平臺或者結(jié)構(gòu)物的圖像和儀器進行詳細確認。

1.2 短管與材料裝運

此項目所需管道、附屬材料由廠家運至鼎港船廠裝船運至鋪管船側(cè),辦理清點移交后,由鋪管船上吊機配合過駁至鋪管船上進行存放。其他材料均從倉庫領(lǐng)出,從碼頭進行裝船運抵施工船舶。短管過駁至鋪管船管材堆放區(qū)存放時需墊上木質(zhì)墊塊,兩側(cè)設(shè)立固定限位樁,層間采用橡膠墊或木楞進行間隔,以防管子滾動。存放管道的數(shù)量按照存管區(qū)的空間確定,以滿足2～3 天鋪設(shè)用量為佳。領(lǐng)用的鋼管及附屬器材,由質(zhì)量部派員進行現(xiàn)場或庫區(qū)查驗,大件材料以質(zhì)量檢查表為主,外觀沒有缺陷、不影響組管焊接等即可,其他器材的查驗主要通過外觀檢查、質(zhì)保資料的核對、規(guī)格尺寸的核對通過后,方可進入施工現(xiàn)場,重要器材必須有查驗影像資料留存,以供可追溯調(diào)查。如發(fā)現(xiàn)短管、管件器材外壁所反映出的缺陷,應(yīng)在做好真實完整記錄后報給甲方和監(jiān)理方。

1.3 管溝開挖施工

開挖前,首先測量校核甲方提供的測量控制點,并布設(shè)施工用測量控制網(wǎng),為了防止浮游泥漿反射聲波,造成假象水深,應(yīng)采用測深水砣進行校核。開挖過程中,鋼絲繩出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象,及時將下一抓與上一抓重疊控制在1/4～1/3 抓斗范圍內(nèi)。施工過程中嚴格按照設(shè)計尺寸要求施工,開挖施工順序上按照“自上而下、采用分層梯段進行開挖”,按時對DGPS、水位進行校核,勤測水深,以確保施工平面尺寸及開挖標高滿足設(shè)計要求。挖泥船開挖示意圖見圖1。

圖1 挖泥船開挖示意圖

1.4 海底管道鋪設(shè)與防腐措施

此項目所對應(yīng)工作對象為過沙埕港應(yīng)急飲用水項目的沉管工程中作業(yè)海域內(nèi)的海底管道鋪設(shè)施工作業(yè)。管道加工及敷設(shè)首先按施工圖選擇管道規(guī)格,然后檢查是否有扁裂或裂縫,其彎曲半徑和彎曲程度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)范要求,管道的敷設(shè)參照施工圖進行,并應(yīng)盡量減少彎曲,保護管應(yīng)固定牢固,敷設(shè)好后管口應(yīng)防異物進入。施工時須按設(shè)計路徑敷設(shè),敷設(shè)應(yīng)排列整齊,不宜交叉,并加以固定,垂直敷設(shè)在每個支架上,橋架上每隔2 m 處加以固定；水平敷設(shè)的管道,在管道首尾兩端及轉(zhuǎn)彎、接頭的兩端處加以固定；當對管道間距有要求時,每隔5 m～10 m 處加以固定,管道終端必須留有足夠的長度。清理開挖管道處的基礎(chǔ)面后,進行管道鋪設(shè),首先在鋼膜片上涂一層黃油或凡士林以防生銹,安裝前需將管道在水中浸泡2 h 以上,使其達到飽和狀態(tài),在測頭上包上裝有干凈的飽和細砂的沙袋,周圍回填碾壓混凝土,上部用干硬水泥砂漿覆蓋。管道鋪設(shè)施工場景見圖2。

圖2 管道鋪設(shè)施工場景

1.5 回填施工

此方案回填施工分為下述幾個步驟：碎石找平層、模袋覆蓋、塊石、石籠回填和機械原土回填。回填施工需要制作混凝土,為改善海上混凝土性能,提高混凝土質(zhì)量及合理降低水泥用量,須在混凝土中摻和混合材料和外加劑,此方案混凝土拌制主要摻和粉煤灰和外加劑,粉煤灰須經(jīng)檢驗符合《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》（SL 398-2007）技術(shù)標準后方可使用；混凝土外加劑選用高效緩凝型復(fù)合減水劑,外加劑的摻量由試驗確定,并報發(fā)包單位批準后方可使用。混凝土澆筑層厚度應(yīng)根據(jù)攪拌、運輸和澆筑能力、振搗器性能及氣溫因素確定。入倉面的混凝土應(yīng)隨澆隨平倉,不得堆積,倉內(nèi)若有粗骨料堆迭時,要均勻地分布于砂漿較多處,但不得用水泥砂漿覆蓋,以免造成內(nèi)部蜂窩。此外,利用恵實8號船進行定位,恵實8 號船定位采用4 只錨固定船舶。待管道鋪設(shè)完成后,將鋪管船上的發(fā)射架拆除,改為回填定位船。回填過程中,主動與當?shù)貧庀蟛块T合作,了解區(qū)域水文氣象的中長期預(yù)報,對年度度汛要求和難度作出整體估計,為回填施工作準備。

1.6 清管試壓

清管試壓采用強度試壓的方式進行,在鋪管施工完成后開展。主要包括海管整體清管、測徑、試壓流程。清管試壓一端在登陸點平臺,另一端以支持船為作業(yè)平臺進行清管、測徑、試壓、泄壓作業(yè)。管道周圍的施工作業(yè)過程中,要小心進行,設(shè)備安裝時,應(yīng)保持儀器的正確位置、方向,并及時檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時處理或更換儀器。清管試壓作業(yè)流程見圖3。

圖3 清管試壓作業(yè)流程

2 主要施工難點與對策

2.1 施工難點

該引水工程施工過程中存在難點,主要為：（1）施工海域障礙物的阻礙,給海上管道敷設(shè)造成極大不利,若處理不當,將導(dǎo)致工期滯后。（2）工期緊：該施工項目預(yù)定工期僅為115 天,但施工內(nèi)容龐雜、施工工序冗多、施工質(zhì)量要求高,導(dǎo)致在較短時間內(nèi)保質(zhì)保量完成工作任務(wù)具有較大困難。

2.2 對策及建議

（1）合同簽訂后,提前派員協(xié)同甲方催辦用海手續(xù),迅速辦理好海域施工許可證并發(fā)布相關(guān)通告,限時拆除影響施工的障礙物。（2）正式開工前,提前完成掃海、資料收集、船舶資料報驗、施工許可證辦理工作,并根據(jù)海區(qū)現(xiàn)狀繪制鋪管船錨泊布置圖和送審,測放起始管端位置及首段海管敷設(shè)路由軸線并設(shè)立標志,為后續(xù)的管道施工工作做好充分準備。（3）在實際施工過程中,為確保工期在不影響工程質(zhì)量的前提下,參建各方可以適當優(yōu)化施工工藝,具體待正式施工時再行商榷。

3 結(jié)語

本文以福建某引水工程海上管道施工為實際案例進行研究,在對海上管道自然環(huán)境條件的分析基礎(chǔ)上,經(jīng)工程實踐探索,總結(jié)出一套較適用于福建沿海海上管道施工的關(guān)鍵技術(shù)流程。該海上引水管道的順利建設(shè)實施為整個引水工程安全、如期、順利完工奠定了良好基礎(chǔ)。