新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多水下大型取水管道施工技术
浅析水下大型取水管道施工技术摘要：结合太仓市应急水源地工程取水工程施工,本文着重介绍 了水下大型沉管、取水头施工方法、施工工艺及分段管道接头连接 工艺等。 关键词：大口径取水管道 水下沉管 取水头 中图分类号：tu753 文献标识码： 为满足城市中远期原水需求，太仓市在浏河口新建应急水源地。水源地面积约220 万m2，总容积为1742 万m3。水源地主要 建构筑物包含新建围堤、取输水泵站和进出水管线及取水头。本文 着重以水源地取水管施工工艺进行阐述。
国际上已经有很多成功利用塑料管道做排海工程的实例。最近一个著名的实例是前文提到的 法国蒙彼利埃市 Montpellier 排海工程：蒙彼利埃市是法国南部地中海边的文化和旅游名城， 2000 年起扩建其污水处理厂，其中排海工程是建设一条直径 1600 毫米， 陆上 9 公里海中 11 公里的 排放管道。参加竞争的有钢管，混凝土管，玻璃钢管和 PE 管。最后是 Pipelife 公司的 PE 管在 2002 年 9 月中标。采用的管材是直径 1600 毫米， SDR26 （ PN6.3 ）的 PE100 管。管材在由 Pipelife 公司在挪威的工厂生产，材料用的北欧化工的 Borstar? HE3490-LS 。 每根挤出管材 550 米长，总共 20 根，在海面上分 4 批经过北海，大西洋，拖运到地中海边的工地。 PE 管采用管端对接焊，然后用专门设计的玻璃钢连接件把管道连接起来。在 PE 管外套上既起压重作用又起保护作用的混凝土管段以后，逐步铺入在海底开挖的 2 米深管沟。管道最末端的排放扩散口在水深 30 米处。管道上再铺上混凝土保护板。全部工程在 2004 年 1 月完成。
水源地取水管最大设计流量为40m3/s，采用2根大口径钢管 （内径3600mm,壁厚18mm，外壁设加强环）从长江中取水,均采取 水下沉管施工方法，自水源地新建围堤至长江中取水头部之间的管 道分别长达1700.698m(1#管线)和1675.698m(2#管线)。两根管道 轴线间距6.0m,管道中心高程-5.0m~-12.0m，采用φ 609mm 的钢管 桩基础，钢管桩单根长30m，桩顶架设桩帽、横梁和管座，管道通 过管箍安装固定于管座上。桩帽和横梁焊接连接，桩帽和桩、横梁 和管座、管箍和横梁之间均采取水下螺栓连接固定。管道分段长度 最长40m/段，分段管道之间采取水下哈夫连接方式。水源地长江取 水管道详见图1、图2。
新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多本工程管道敷设于长江河床下，因此必须先水下开挖管道沟槽，才能进行桩基及管道安装施工，根据原河床现状高程及管道敷设深 度，其开挖深度约6m 左右。管沟开挖采用2 艘4m3 链条式式抓斗 挖泥船，采用4 艘150m3 开底泥驳运输、抛卸土方。 根据两管中心间距，两根管道沟槽一起开挖，开挖底宽为12m，边坡1:4。分两次进行开挖，首次次先将两根管道沟槽开挖至管底设 计高程，第二次再精确定位每组钢管排架桩位置，将6 根钢管桩范 围约10m14m 再挖深1.5m 左右，以便于钢管桩施打及桩帽、横梁 安装（因桩帽、横梁和管座比管底低1.0m 左右，且尚需潜水员水 下安装所需的工作面）。
和排海工程用排放管类似的另一种管道是取水管道（ intake pipeline ）。这也是从岸边伸向江河湖海的管道，但是不是用于排水而是用于取水。管道通常也铺设在水底，取水口通常离开岸边有几十到几千米距离，在水面下几米到几百米处。取水管道的用途是从水域抽取淡水或海水。国际经验也证明取水管道很适合采用塑料管道。取水管道总是在负压下工作通常采用聚烯烃实壁管。
开挖前，在管道沿线设置水位观测尺，便于挖泥船结合水位复核开挖深度。 挖泥船水下开挖测量定位采用gps定位系统，因此船机设备上需 配备相应测量设备和计算机软件，由技术人员将本工程平面图输入 计算机，并根据坐标系统输入管道起始位置坐标等相关参数。这样 船机设备上的gps 定位系统和软件就可以很直观的将船舶位置和沟 槽位置显示在电脑屏幕上，施工精度大大提高。 挖泥时，要勤测轴线、要勤测水深，防止偏位和超挖或欠挖。以水铊和测深仪控制开挖底标高，对偏位的要及时纠正，对欠挖的地 方要及时进行补挖。 桩基采用水上打桩船进行施打，桩架高度根据桩长和施工工艺等进行选择。
新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多本工程管道下支撑桩桩长30m，为精确控制桩顶标高，采用将工程桩接长至施工水位以上然后再水下割桩至设计标高的工艺。因此根 据桩长、桩顶高程、施工期水位，本工程打桩的桩长在40m~42m 右，因此选择桩架高度为46m的打桩船。钢管桩向有资质的生产厂 家定购，选用螺旋埋弧焊钢管，加工长度40~42m，由船运输至施工 现场。 定位）稳桩、下桩锤击沉桩到位停锤测量桩顶标高（做好记录）移船吊桩打下一根桩。
水中铺设通常采用的 HDPE 实壁管就依靠压重块稳定在水底。压重块通常是预制的钢筋混凝土块，由上下两件组成，以一定的间隔用螺拴夹紧固定在管道上。在压重块和管道之间要加既有弹性又有摩擦力的保护垫层防止压重块损伤管道。安装压重块的工作有的在岸上进行，也有的是在水面上进行。
一组排架钢管桩施打完成后，根据测量记录的桩顶标高和设计桩顶标高计算每根出水的钢管桩的割桩长度，然后再用特制的钢套环 从桩顶套入桩外壁，钢套环底部与桩顶之间的距离应与割桩长度一 致，然后再由潜水员水下沿钢套环底部将钢桩割除，这样留置于水 下的钢管桩桩顶标高即为设计标高。采用此种方法控制桩顶标高精 度较高，施工偏差减小。
新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多水下管道沟槽开挖及桩基施工完成后，在管道安装之前须先水下安装好桩顶的钢支架构件，主要包括桩帽、钢横梁；管座和管箍构 件须安装在待沉放安装的管道上，然后再沉放安装管道。 桩帽和横梁钢结构件采取在工厂内加工制作及防腐，然后船运至施工现场，由潜水员和安装船配合水下安装的方法。
本工程一个排架由3根桩组成，钢支架由3 个桩帽和一根横梁组 成，横梁和桩帽采取焊接成整体后再水下安装的方法，因水上打桩 施工不可避免会产生一定的偏位，故三个桩帽和横梁不能一次焊接 成整体，需分两次焊接。桩帽、横梁安装步骤如下： 首先由潜水员利用特制的工具水下精确测量排架桩的两根边桩的间距，然后根据测量记录将两侧的桩帽先焊接在横梁的底部两端， 焊接时应考虑桩帽和桩套接时的间隙。 将两端焊好桩帽的横梁吊放至水中，把桩帽套入排架桩的两根边桩内，由潜水员水下根据中间桩的位置在横梁底部做好标记。然后 再将横梁吊出水面后，按标记位置将中间桩帽准确焊接在横梁底 部，这样就可保证3 个横梁底部的桩帽均是按水下实际桩间距烧焊 在横梁上的，可精确套入桩顶。 个桩帽都焊接好的横梁吊放至水中，由潜水员水下定位桩帽套入桩顶。然后再根据桩帽上预留的螺栓孔在钢管桩的相应位置水 下切割穿孔，并将螺栓穿入后紧固螺帽将桩帽和桩固定在一起。
在水中铺设的管道承受的自然力负载主要来自波浪和水流运动，也常来自于不稳定的海底变动。由于这些外力的大小无法准确预测，若管道采用传统的刚性管道（如混凝土、铸铁或钢），由于刚性管道在爆裂或泄漏前只能承受很小的变形或应变，因此在结构设计时必须保证管道十分稳定，这就要求用很大的安全系数，在铺设时要求加重压载或者要求深埋在海底沉积物中。其结果必然是工程费用很高，常常造成不可能或者不值得在水中铺设。
管座、管箍钢结构件同横梁、桩帽一样也采取在工厂内加工制作及防腐，船运至施工现场。 管座和管箍先固定于待沉放安装的管道上，根据水下已安装好的横梁，由潜水员水下测量两根横梁间的实际间距，然后再根据横梁 间距将管座和管箍安装固定于待沉放安装的管道上。 本工程取水管道为内径3600，壁厚18mm的钢管，外壁设槽钢加强 环，分段长度最长为40m/段，均采取在钢管厂家加工制作及防腐后， 由船运至施工现场，单根管道（40m 长）重约60 采用1艘150 吨水上起重船进行分段管道的沉放安装。管道沉放 安装前，除按水下实际横梁间距在管道上预装好管座和管箍外，还 需在管道端部事先安装好哈夫接头的橡胶圈，橡胶圈套入管端并固 定好。管道安装断面图见图4，沉放安装示意图见图5。
新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多本工程取水管道分段管道之间连接采用钢制哈夫接头形式。哈夫为半合对抱结构，分为上下两片，上下两片哈夫采用螺栓水下紧固 安装方法。哈夫与管道之间通过橡胶圈压紧来保证紧密性，上下两 片哈夫对接螺栓紧固处也设有橡胶垫板。 哈夫接头安装在两根管道沉放安装完成，并完成管座和横梁的水下螺栓固定后才能进行施工。其安装步骤如下： 在一根管道安装完成，第二根管道下水安装前，须先将该两根管道接头哈夫的下半片放至已安装管道一端的下方，避免两根管道均 安装完成后再在管道下部塞入下半片哈夫。 待两根管道均安装到位，再将上半片哈夫安装在管道接头上部，下半片哈夫则通过钢丝绳提升至管底，然后再进行上、下两片哈夫 的对接紧固。 上、下两半片哈夫对接先在钢丝绳收紧的状态下，由潜水员水下将两侧螺栓连接处的两端各安装两个长螺栓，以先将哈夫初步固 定，然后再逐步收紧钢丝绳和四个长螺栓，然后再分别对称安装中 间的螺栓，直至中间螺栓均安装紧固完成后，再将两侧四个长螺栓 替换成设计规定长度的螺栓。 本工程长江取水头共2个，为钢制蘑菇型取水头，单个重约120 吨。取水头安装后其顶面标高为-2.0m，两个取水头中心间距为 42.8m，取水头与取水管道之间同样采用哈夫接头连接方式。每个 取水头下部设9 60916钢管桩基础支撑，钢管桩长50m。 取水头制作选择在加工厂内完成半成品构件的制作和防腐，由船运输至施工水域附近岸边的制作场地上进行整体拼装、焊接和防腐 修补，然后再采用水上起重船将取水头吊驳至驳船上拖运至施工现 场水域进行沉放安装。
国际上已经有很多成功利用塑料管道做排海工程的实例。最近一个著名的实例是前文提到的 法国蒙彼利埃市 Montpellier 排海工程：蒙彼利埃市是法国南部地中海边的文化和旅游名城， 2000 年起扩建其污水处理厂，其中排海工程是建设一条直径 1600 毫米， 陆上 9 公里海中 11 公里的 排放管道。参加竞争的有钢管，混凝土管，玻璃钢管和 PE 管。最后是 Pipelife 公司的 PE 管在 2002 年 9 月中标。采用的管材是直径 1600 毫米， SDR26 （ PN6.3 ）的 PE100 管。管材在由 Pipelife 公司在挪威的工厂生产，材料用的北欧化工的 Borstar? HE3490-LS 。 每根挤出管材 550 米长，总共 20 根，在海面上分 4 批经过北海，大西洋，拖运到地中海边的工地。 PE 管采用管端对接焊，然后用专门设计的玻璃钢连接件把管道连接起来。在 PE 管外套上既起压重作用又起保护作用的混凝土管段以后，逐步铺入在海底开挖的 2 米深管沟。管道最末端的排放扩散口在水深 30 米处。管道上再铺上混凝土保护板。全部工程在 2004 年 1 月完成。
取水头的过驳、吊装采用1艘150 吨的起重船进行水下沉放安装， 取水头最终沉放至下部桩基础顶部的桩帽平台支架上，由潜水员水 下探摸配合定位情况。然后由潜水员水下安装桩帽顶板和取水头底 座间的连接螺栓。 水下管道铺设安装一般在沿江、沿河、沿海地区的自来水厂取水工程、发电厂和污水处理厂的取、排水工程中较为常见，且取水工 程在管道端部均设有取水头。其大部分管线安装均位于水下，因此 均为水上、水下施工作业，需依靠大型船舶设备、潜水员和专业施 工人员精心组织施工，才能保证工程质量和施工作业安全。 施工过程中，应选择合理的施工方案和工艺，取水管道、取水头和水下钢结构件受现场条件制约宜在工厂内、施工现场水域附近岸 边空地、码头上加工制作和防腐，尤其是高、大、重的大型管道和 构件，以方便制作完成后过驳至驳船或吊入水中拖运至施工现场进 行沉放安装。
新闻：石家庄市沉管隧道施工公司为您想的更多
排放管道在水中的排出端需要安置扩散器。扩散器的用途是使排放的污水能均匀又迅速地被海洋中的水流分散和稀释。最简单的扩散器是一段钻孔的管道，为了防止堵塞，孔径不能小于5cm 。为了防止磨损，孔口处的排放速度不超过 4-6 m/s[。有些场合需要比较复杂的扩散器，例如带有垂直立管的 扩散器，通常用 HDPE 管道焊接而成。这种扩散器可以埋入水底 仅把立管露出来，适用于有严重淤积活动的地方[3] 。取水管道在水中的进水端需要安置取水口装置，如挡鱼网、冰屑档板等。
