新闻：庄河市沉管施工船机设备公司低价

新闻：庄河市沉管施工船机设备公司***低价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

m

3。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。

海底管道的铺设方法及其优劣在上世纪70年代，在海域中开发了大型油气田以后，开始建设了大型海洋油气管道，把开采的油气直接输往陆上油气库站。随着全球油气工业正在向海洋进军，海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。海洋管道包括海底油、气集输管道，干线管道和附属的增压平台以及管道与平台连接的主管等部分。其输送工艺与陆上管道相同，但是因为海洋管道工程在海域中进行的，施工方法则与陆上管道线路工程不同。

水源地取水管***设计流量为

40m

3

/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

*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

。

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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）。

水中输送用塑料管道输送水或者天然气的管道（有压管道）常常需要穿过江河湖海各种水域。传统的管道在穿越水域时通常需要投资巨大，施工费时的工程。采用塑料管道就可能通过水中铺设方法把管道直接铺设在水底海床（或河床）上（或者水底沟槽内）。水中铺设输送塑料管道的设计与施工和水中铺设排海工程管道类似。

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***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。

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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***，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。

例如：美国西海岸排海工程到1985年就达到250处，美国排海工程排放的污水大部分经过一级处理，少部分经二级处理，排放口处水深大多为20～40m，*深达120m；英国至今已有近百个污水海洋处置工程；加拿大不列颠哥伦比亚省，一省的滨海岸就有20多个污水海洋处置工程。对于采取污水一级处理和排海工程结合的办法是否可以保证不污染环境，对于海洋的自然消纳和自净能力，国际上进行了大量的长期的研究和考察，已经取得了一致的肯定。因此，在《中国海洋21世纪议程》提出“合理利用海洋自净能力。深水管道排污可以减少污水治理费用，利用海洋自净能力净化污水。沿海城市应逐步推广污水深水管道排海工程。”在《中华人民共和国海洋环境保护法》中明确提出“在有条件的地区，应当将排污口深海设置，实行离岸排放。”

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。

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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：

**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。

春节前可全面完成沉放，潜水员下水进行检查为了保证输水管道能够成功顺利放至水下，项目施工方做了大量的研究和方案修改，在水上做到精准定位，水下做到精确就位。据了解，当管道*后沉放到水下管桥管座上时，管道外的突出钢片会准确地与管座上卡槽对接，这样就做到了精确就位。*后，还将有潜水员到水底进行*后环节的匹配性检查和固定，以确保万无一失。

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*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

。

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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

960916

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。

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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*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。

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①铺管船铺设这是*为常用的方法。作业过程是将管子经陆上预制厂加上水泥加重层后，用船运到铺管船上，将管子逐段***焊接，焊好的管段在铺管船向前移动时，从船尾部的托管架上滑入海中。整个铺管作业的过程中，管段下滑的长度必须与船的位移量同步，同时，铺管船必须处于较稳定的状态。为此，在铺管船的前后左右布置有4～6个船锚，调节锚缆的松紧可稳定船只；调节锚缆的长短可移动船位。管段自托管架的尾部滑向海底时，悬吊在海水中形成一个由上拱弯转为下弯曲的S形，使管段受到复杂的弯曲应力的作用。因此船上有能力足够的张力机夹住管段，使之不能自由滑动，并且使管段下滑同船的位移距离一致。这种方法*早出现在上世纪50年代，开发浅海区油气田时，多采用人工开出一条能通行浅水船的河道，并在一种用浮箱拼装而成的铺管驳船上，把管子***起来，当驳船向后移动时，焊接好的管段即滑入水中。这种铺管驳船逐步发展成为大型铺管船。1956年，首次艘较大型的铺管船投入使用。1979年半潜式“卡斯特罗”号铺管船，在建设由非洲阿尔及利亚经突尼斯穿过突尼斯海峡通向欧洲意大利的输气管道时，成功地在608米深的海域中铺设了500毫米管径的管道。