大口径半球型承插式过江钢管漂浮法施工技术

陈小泉
(广州市自来水工程公司，广东广州510000)

　　摘　要：结合广州市白石涌过江管工程，详细介绍了浮箱式水面对接施工方法、半球型承插式焊接接口和贝雷架系统，供施工技术人员参考。
　　关键词：大口径半球型承插式钢管；漂浮法；施工技术
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)12-0089-02

　　白石涌过江管工程是刘屋洲原水管道工程中一项施工难度大且十分关键的分部工程。该工程在施工中采用了半球型承插式钢管焊接接口和水面浮箱式对接等新工艺，并通过实行项目的全面质量管理使试压一次成功，工程质量达到优良标准。

1　工程概况

　　敷设地点位于增城市新塘镇大墩村白石涌河段(见图1)。

　　白石涌是珠江水系东江支流，河床宽度约为400m，河床地形高低不均，水深受潮流影响较大。河床土质结构为珠江三角洲河流冲积相，上部为淤泥，下部为砂土，局部有粘土。施工现场河涌为主航道之支流，通过一水闸与其分隔，水流较为平缓。水闸是施工现场唯一水上进、出口，闸口宽约为4.8m，闸口底梁至河床约为4.8m，闸口有一小型顺坝。共需并排敷设DN2420×18和DN2020×4二条过江管，其轴线间距为10m，埋深约为3m。
　　由于受白石涌水闸和大墩村河道规划限制，过江管在河中转了一个90°弯，增加了施工难度(二段管道的长度分别为600m和578 m)。白石涌水域范围较小且水深较浅，使得大船无法进入，所以不适宜采用巴杆系统(因为小船船头承重能力较差)，唯有采用从没试过的贝雷架系统(利用船中央承重)。?

2　施工过程

　　过江管的敷设工序：管道分段组焊—水上拖运—河底基槽开挖—过河管现场水面对接组焊—现场下沉。下面介绍各主要程序。
2.1　过江管焊接成型
　　该工程共有二条过江管，全长1178m，根据过江管的设计形状、水上拖运的河道情况和过江管成型地的地形，将每条过江管分为6段制成，最长的一段为160m，最短的仅为13m。过江管成型场地分别设在广州市番禺区五矿码头(两条过江管，共8段)和白石涌边(制作带弯角的短管，共4段)。组焊时在地面将每段过江管放样后，用经纬仪和水准仪辅助校正，并用红外线测距仪校核长度，严格控制偏差，确保成型钢管平、顺、直。钢管采用半球型承插式焊接接口，接驳焊缝为承插式内外角焊，每道焊口均做氮气试验，钢管内防腐采用水泥砂浆衬里，钢管外防腐采用环氧煤沥青二布四油，现场焊缝采用冷缠橡胶类防腐胶带防腐。每段成型钢管制作完成并对管段长度和角度进行复测后，再在岸上进行第一道水压试验，试验压力为1.0MPa。
2.2　管段吊装下水
　　首先根据钢管质量和长度选择吊船，该工程共组装了13艘吊船。在涨潮时吊船靠岸将管段逐段、分批吊到水中，并立即进行0.03 MPa气压试验，验收合格后将其寄放在河边并指派专船24h值班看护。
2.3　管段水上拖航
　　管段由成型地水上拖运至埋设地点的航程＞70km，且沿途水路多为繁忙的经济水道，港口和码头众多。为保证管段水上拖航的安全，公司向有关港监提出申请并发出航行通告，由其提供拖轮作为主拖，以功率为147kW的拖轮作为辅拖，并注意观察潮汐变化和交运情况以确保成型管段不受外力损伤，共分2次将8段管道拖入白石涌水域的预定地点锚泊寄放。
2.4　管段水面对接?
　　由于每条过江管均由6段组成(共5个接口)，因此必须在江面上进行水管对接，连成整体再下沉。针对此情况，施工人员采用了一种新型的水面对接方法——浮箱内水面焊接方法，作业过程是：预先按照管外径设计一个钢制浮箱(其下部设有贮水箱和排水泵)，然后将需要对接钢管的管端拼在一起，把浮箱灌满水后用吊船将其固定在对接口的中间；然后开启排水泵排水使浮箱浮起而托住成型管，待将浮箱内的水抽干后，即可下人进行焊接管口焊缝(内焊和外焊)，焊接完成后立即进行接口的氮气试验，试验合格再进行下一道工序。
2.5　管道沟槽开挖
　　管道沟槽开挖采用3台绞吸式挖泥船分段、分层开挖并用两艘自卸运泥船将泥土运走，在施工过程中使用测深仪和经纬仪对沟槽开挖情况进行监控。?
2.6　管道垫点处理
　　挖好后的管沟河床上设有支承座，其间距为21m，共30处，用粒径为5～8cm的碎石和混凝土垫梁支承。施工时采用人工抛石，潜水员水下粗平和细平，并用仪器测量校正以确保垫梁位置准确和高程符合设计要求。
2.7　管道吊装沉放
　　由于过江管在平面上有90°转角，因而增加了水面对接拼装的施工难度。为此，施工人员先将过江管用浮箱在水面上分二段进行对接，每段管长约为300m，按照管沟的位置，用贝雷架系统(先用一条3m长的角钢将两只规格尺寸相近或相同的船撑开固定，再将4块贝雷架分别吊装于两船中央，然后再将一个贝雷架横梁吊装于这4块支架上)将管道吊离水面，然后在90°转角处设置一艘焊接船，用手动葫芦将两段管道拉近对接。完成水面对接后立刻进行焊接和接口的氮气试验，经验收合格后进行焊缝防腐。
　　完成过江管水面对接后撤走焊接船，打开进水阀和排气阀，通过总指挥统一发出指令将过江管逐步下放入水，利用灌水、排气速度和吊船控制管道下沉深度，逐渐把整条过江管下沉到预定的位置，然后立即进行第二次水压试验，经验收合格后立即抛石稳管。?

3　几点经验

　　①大型过江管施工是一项非常复杂的施工过程，涉及到多种工种、专业和工艺的配合施工，因此必须实行项目管理，由具有丰富过江管施工经验的各种专业技术人员(包括管道施工、航务工程、起重吊装和水下作业人员)紧密配合，并编制详细的施工组织计划，这样才能合理安排人力、材料和机械设备，确保工程质量。
　　②过江管浮箱式水面对接方法是一种新型的施工方法。实践证明，该方法操作简单、接口质量和工作环境好、检查方便，值得在工程中推广应用。?
　　③过江管采用的半球型承插式钢管，是根据国外的先进经验和有关资料自行研制的一种新型管材，其接驳焊缝为承插式内外角焊，每道焊口均须做氮气试验，具有增强钢管的刚度、减少钢管壁厚(钢管壁厚可相应降低一级)、减少钢管焊缝的爆焊现象、提高钢管接口质量等优点，值得在工程中推广应用。
　　④贝雷架系统具有承载能力较大、可帮助反管、整体稳定性好、变形较小等优点，非常适合在过江管施工中应用。?

　　电　　话：(020)83832967?
　　收稿日期：2002-08-27