闽清闽江取水口沉管施工工艺探讨

２０１７年第０７期　总第２２９期　福　建　建　筑　Ｎｏ　０７·２（）Ｊ７　Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｅｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｖｎｌ·２２９　闽清闽江取水口沉管施工工艺探讨　龚珑聪　（福州城建设计研究院有限公司　福建福４＇１、ｌ　３５０００１）　摘要：闽清县新建闽汀取水泵站，采用江中取水方式　ＤＮ８００×２引水管道采用沉管施　艺。施＿ｌ：期问对原没汁　方案中水下挖槽与爆破、沉管定位、水下混凝土浇筑及取水头部安装等进行一系列优化，确保了该项目的顺利实施。　施　期后又对管线进行复测，确保施工质量。项目建设投产已一年多，运行稳定。　关键词：沉管施丁工艺；水下开槽与爆破；水下混凝土；地震反射波法　中图分类号：ＴＵ９９１．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—６１３５（２０１７）０７—０１３５—０５　Ｍｉｎｑｉｎｇ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｉｍｍｅｒｓｅｄ　Ｎｏｚｚｌｅ　ＧＯＮＧ　Ｌｏｎｇｃｏｎｇ　（Ｆｕｚｈｏｕ　Ｃｉｔｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．。Ｌｔｄ。Ｆｕｚｈｏｕ　３５０００１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｉｎｑｉｎｇ　Ｃｏｕｎｔ）＇ｂｕｉｌｄ　ｎｅｗ　Ｍｉｎｊｉａｎｇ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｔａｋｅ　ｗａｔｅｒ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｒｉｖｅｒ．　Ｆｈｅ　ＤＮ８００×２　ｗａｔｅｒ　ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　ｐｉｌ）ｅｌｉｎｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ．１）ｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｅｄｇｉｎｇ　ａｎｄ　ｂｌａｓｔｉｎｇ．ｓｉｎｋｉｎｇ　ｌｏｅａｔｉｍ１．Ｕｎ（１ｅｒｗａｌｅｌ’（‘‘）【Ｉ—　ｃｒｅｔｅ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｔａｋｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｍｏｏｔｈ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｅｎｎｓｔＹｕ（。ｌｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｉｐｅ—　ｌｉｎｅ　ｔｏ　ｒｅｔｅｓｔ，ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｅｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　１　ｙｅａｒｓ，ｓｔａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｌＩ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｉｎｋｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｇｒｏｏｖｉｎｇ　ａｎｄ［）ｌａｓｔｉｎｇ；Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｃｏｎ（　ｒｅｔｉｎｇ；Ｓｅｉｓｍｉｃ　ｒｅｔｉｅ（、ｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　１　项目概况　闽清县城市供水闽江口取水工程规模为６万　ｍ　／ｄ，设计采用管式取水头部。根据项目环评要求，　取水口拟设在闽江中部，距离取水泵房直线距离　３１２ｍ。该段引水管道为ＤＮ８００　Ｘ２钢管，穿越闽江主　航道及深流区域。管道纵剖面图如图１所示。　工程采用沉管施工工艺，其工艺流程如图２所示。　图１原水管道纵剖面图　作者简介：龚珑聪（１９８４．３一　），男，丁程师。　Ｅ·ｍａｉｌ：４６７７１　１５６３＠ｑｑ．ＣＯＩ１）　收稿日期：２０１７—０３—１５　图２沉管施工流程图　福　建　建　筑　２项目实施难点分析　２．１水下开槽与爆破　（１）根据闽江该河段引水管道勘察钻孔，闽江该　河段砂卵行层中软石层较厚，闽江河道水流流速较　大，江中部分成槽困难。引水管道沿线管线勘察资料　如图３～　４所示。　图３引水管道钻孔平面布置图　工程地质剖面图　图４引水管道钻孔剖面图　（２）由于常年受河道水流冲刷，河床基岩岩面呈　现不规则状态，江中基岩面较深，江边基岩面较浅，沿　管线全长高差约６ｍ，要水平放置管道较困难。　（３）本次管道位于闽江主河道，上游水量大，水流　急，水下成槽较困难，新挖的管槽复淤严重，且需要满　足船只通航要求，施工时段受限。　（４）水下爆破的深度较深，精确填药、爆破难度较　大，且爆破残渣清除较困难。　２．２长距离沉管的水下定位　本次管道沉管的距离较长，管道为水上安装，单　管长度约１５０ｍ～１６０ｍ，沉管定位较困难。　２．３水下混凝土的浇灌固定　水下混凝土在浇筑过程中，处于流态，混凝土浇　筑于管槽　定时，受河床水流冲刷影响，易被冲走，同　定困难，增加了水下混凝土的浇筑最　２．４取水头部的安装与固定　设汁采用蘑菇头式取水头部，重　较大，ｌ尢法进　行沉管施丁　，需要水上运送至沉管端部进行水一Ｆ安　装，而管道水下安装不仅受水流影响，同时由于能见　度低，施Ｔ总体难度大、　３主要应对措施及处理效果　３．１　水下开槽与爆破工程措施　为提高水下开槽的效率，减少　为水流扰动带来　的施工难度，该项目施１　时主要采取ｒ如下措施‘、　３．１．１　水下开槽　（１）通过吸沙船将河床处厚约４ｎ　～５Ｉ１＂１的砂　百　层进行初期清淤，并分段堆置丁，ｒ挖管槽下游　…ｒ　沉管分段施工，该方案可以减缓拟沉管河段的水流速　度与开挖管槽的淤积速度。水卜开挖管楷爪息　如　图５所示，现场照片如　６所爪。　江面　＼啜沙作业船　／　，／　江面　■　＿、　图５河床下游堆渣示意图　图６河床下游堆渣现场照片　（２）水下管槽较地面成槽　难，¨时河道水流会　源源不断将上游泥沙带至已开挖成型沟槽，本次施丁　过程采取了以下２个措施：　①迎水侧放坡坡度调整为ｌ：３，背水侧放坡坡度　调整为１：２，加大放坡，减缓沟槽淤积。　珑聪·闽清闽汀取水Ｅｌ沉管施ＴＴ艺探讨　②沟槽两侧各没　宽为２．Ｏｍ的平台，减少卵石　泔落　沟槽内的慨牢　管槽设汁开挖断而如罔７所示。　通过Ｉ　述措施．减缓　ＩｉＩ床的复淤过程和反复清淤　Ｉ　作　，为沉管施ｌｌ：ｆｔ＜ｊＩｌ！ｉ，￣ｌ提供了宝贵的时间。　一一　二二　＿１　二一　：　ｌ§ｆｌ　～百　≮　Ｔ盖Ｌ　，　、　ｆ。　／　＼—＝－ｊ　：７【　旦翌　上鹭　！笪　堕　｝　ｕ　～　图７管槽开挖示意图　３．１．２水下爆破　ｌｊ－清淤　（１）水Ｆ爆破　奉次水下爆破　佑要确保管槽面平整，同时，爆破　深度　能满足没计竹道　蠖岩内浅埋的要求　此，水下爆破ｊ｜　采　“　管两钻法”进行施　炸药采Ｊ｛ｊ防水　能较好的抗水型乳化炸药。雷管　卞　采Ｊ｝ｊ防水　非ＩＵ　爆毫秒雷管，炸药和雷管在使　川　必　进行俭验和试验，　进行防水处理，以确保　性能ｆＩｌ安全。。　为防止泥沙乖ｉｌ　—　淤孔，￣Ａ－：ｆＬ完成后立即装药。　装约　，允俭＿夼孔　的质｛｛｝和孔深　钻机钻孑Ｌ示意　＆【］　８昕爪，装药结构，Ｊ　意　如图９所示。　小次没ｉ十主璎参数｛ｎ１卜：孔距１．５ｍ，排距１．３ｍ，　孔｛　１００ｔ１１１１１，药住　ｉ　７０ｎｕ１ｌ’孔深２．８ｍ。根据现场　试验．ｔ　他托约请为１．３５ｋｇ／ｍ　，爆破效果良好　、　次爆破后，均愉　足　仃育炮，如有盲炮，及时　处理，ｊｉ　做好安全币¨臀成１　作　．　处理水Ｆ钻孔及裸露爆破　炮，采州下列方法：　①『天１爆破网路　ｒｊｌ起的茸炮，经检查和处理后，　畦新联线起爆；　药包附近投放裸露药包诱爆。　（２）水　清渣　水卜清碴采片Ｊ　Ｋ忖反铲式挖机作业平台进行施　１一　铃：道安装完毕』．　，ｆ｛｝川Ｉ　Ｋ臂反铲式挖机作业平俞　将ｒ　碴ｌ·　Ｉ填及平整　３．１．３航道交义处　十０ｉ４　主河道　舟竹只通航，因此，管槽扦挖方　案报送航道钎理部『Ｊ进仃协渊，保证窗口期的施Ｔ安　令，减少埘通航船Ｉ！的影ｎ　３．２沉管定位方式　为保证沉管均　Ｊ，小＝次卞要采取多点共同作业，　图８钻机钻孔示意图　（ａ）当ｈ＜４－时　（ｈ）当４－≤ｈ＜８＾时　图９装药结构示意图　并增加水下钢管桩的方式，确保管线位置不发生　于　管材自身延展弯曲导致的偏移。通过协同作、Ｉ　，待浮　管到位后，将管道进行灌水，呈悬浮态后，各吊船之间　同步缓慢下沉，确保沉速与放缆长度可控，最终将管　道放入预设管槽。　３．３水下混凝土浇筑　通过河床下游堆渣的方式，一定程度减少ｒ水流　速度。但是为保证水下混凝土的浇筑效果，本次没计　６ｍ间隔设置１个混凝土支墩，以确保管道安全地嵌　入基岩层，并不发生浮管、管道错位等情况。主要采　取如下措施：　（１）在水下混凝土增加早强剂，减少初凝时问，将　传统水下混凝土的初凝时间由２ｈ～３ｈ减少至４５ｒａｉｎ　（２）适当增加增稠剂，减少水流冲刷下的混凝土　流失。同时，增加混凝土与周边的颗粒物的粘合同定　速度。　（３）对浇筑支墩区域现行布置混凝土泵送转置与　导管，待作业Ｔ具到位后，在拟填筑混凝土Ｉｊ（域，通过　砂卵石回填与混凝土泵入同步作业，在保障混凝土均　匀填筑的基础上，增加＿ｒ沙卵石骨料，不仅减少了混　凝土灌注量，同时通过与骨料的结合，增强ｒ支墩的　福　建　建　筑　２０１７年　强度，通过混凝土凝固时间内的过量超压泵入，将支　墩设置空间内的多余水量挤出。　３．４取水头部的安装与固定　取水头部位于闽江中部，该构筑物为取水工程的　关键部分。该工程主要采取如下措施保证取水头部　的安装与定位。　（１）为提升定位精度，在江中搭建了精确的施工　平台进行定位。施工平台通过吊车作业，保障了吊装　的精度。　（２）水下沉管预留螺栓接口，当取水头部进入水　图ｌｌ探测轨迹平面图　中时，通过预留孔洞的钢索进行牵引引导，待连接到　位后，迅速由潜水员进行水下螺栓的安装固定。　射信号，经过几何地震学校正后叠加起来，得到同一个　反射单元的叠加值。探测原理图如图ｌ２～图ｌ３所示。　（３）取水头部为满足不淤要求，距离河床与河面　有一定要求，需要对取水头部进行固定。在取水头部　至现状河床高程段均采用混凝土浇筑，直至基岩岩　面，确保取水头部稳定、可靠。取水头部固定设计剖　面图如图１０所示。　图ｌ２多道多次覆盖采集观测系统　言　图ｌ０取水头部固定示意图　（４）为防止河道漂浮物冲撞，在取水头部外侧增　加ＤＮ３００管桩及防护格栅，同时由航道部门统一设　计航标指示装置。　３．５管道施工安装复测　图１３　ＣＤＰ叠加示意图　（２）管道成果通过以上方法复测，主要复测成果　上　●｛ｅ　如图１４及表１所示。　表１原设计管线高程与竣工复测高程对比表　为保障管线的高程安装到位，管道保护措施及覆　土达到设计要求，施工完毕后委托专业的水下测量机　构，对引水管道进行复测　。　（１）专业的水下测量船在管道安装区域进行探　测，探测轨迹图如图１１所示。　本次采用水域走航式地震反射波方法。接收采　用２４道漂浮电缆，道间距１ｍ，震源采用气动机械声　波连续冲击震源，采用了共反射单元多次覆盖叠加技　术。多次覆盖技术又称之为水平多次叠加。在地震　反射波勘探技术中，多次覆盖技术的地位和作用是其　它技术所不能比拟的。多次覆盖即是：将不同激震　点、不同接收点上接收的来自相同反射单元的地震反　２０１７年ｏ７期总第２２９期　龚珑聪·闽清闽江取水口沉管施工工艺探讨　·１３９·　（蛀号Ｉ　Ｋａｒｌ３）搠啊啊　比倒尺ｔ横向ｌ　２ａｏ纵向ｈ　２００　ｒｒｍ　一ｌＩ　ｌ　Ｊ　ＩＩ　ｒ］　＿●　　－５　十　Ｔ　十　　＿抖　＊　廿　；　—１Ｏ　４Ｌ　十　ｌ　ｌＩｌ　【　ｌ　ｌＩ：　－１５　河床矗程　Ｉ　ｆ　，　●　●　ｆ　日　口　彳　ｇ　８　口　Ｐ　￥　ｔ中缱高程　赫一量穗　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　耄　墓　宝　莹　ｌ　ｌ　ｌ　ｉ　ｉ　§　ｌ　ｌ　（●Ｉ号Ｉ　ｍ·Ｏ６３）ｌＵｋ＇ｌｌ　比僦尺ｔ横向１；２０ｏ赫Ｉ向ｌ｛２００　闽江上游　淘槽　闽江下游　（桩号Ｉ　１￣ｔ１３）羹蠢膏田　比例尺：横向１·２００搬向１，蜘０　淘槽　（ｔ号Ｉ１￣－ｔ６３）曩嗍　比侧尺ｔ横向１ｌ　２ｏｏ纵向１；２０ｏ　（蛀号ｌ　１（０＋２１３）横膏膏啊　托侧Ｒ：磺向Ｉ；２０ｏ纵向１：２００　嘶面里程　（畦号ｌ１￣２６Ｓ）蝴■　比饲尺　横向１：２ｏＱ圾商１ｔ　２ｏｏ　ｒＴ　ｒ　ｍ　伸　Ｌ　一蜡　１『　十　－１５　河庠　８　霉　－　８　盘　客　￥　●　辩　矗　苫　葛　岛　％　■中蛾矗程　斯嚣■程　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　宝　墓　暮－　　ｌ　ｉ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　ｌ　图１４闽江管线复测成果　由于施工时实际超爆部分，实际管道埋深深于设　计要求，平均深度增加ｌｍ～３ｍ，可满足设计要求。　４结语　沉管施工已经发展多年，积累了丰富的经验。该　工程主要在闽江河段大流量、高流速区域进行作业，　同时将沉管嵌入基岩，增加了工程实施的复杂程度。　（１）通过对闽江沉管河段进行详细勘察，充分了　解该河段地层情况，通过合理的水下挖槽、爆破措施，　解决了闽江河底挖槽困难的问题；　（２）通过混凝土改性与增加混料的方式，节约了　水下砼用量，提升了管道的安全；　（３）通过钢管桩、导索的定位手段，将取水头部、　原水管道精确安装到位；　（４）通过管线复测，认为该项目达到设计要求，可　以为同类工程提供借鉴。　参考文献　刘酷．沉管施工的质量控制［Ｊ］．中华建设，２００８（７）：　７５—７６．　［２］　陈晓强，周方毅，张可玉，等．水下爆破工程中炸药药量　的修正计算［Ｊ］．海洋工程，２００４，２２（１）：１０７—１１０．　［３］　李金．水域浅层地震探测工作的几点体会［Ｊ］．港工勘　察，２００４（４５）：３３—３５．　［４］　陆虹宇．浅谈给排水过江管道工程施工探讨及质量监控　［Ｊ］．城市建设理论研究，２０１２（１６）．