一种跨河段反虹涵沉管施工方法与流程

本发明涉及沉管工程施工技术领域，特别是涉及一种跨河段反虹涵沉管施工方法。

背景技术：

沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段(用钢板和混凝土或钢筋混凝土)，管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后，向管段内加载，使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖，以保安全。水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有较多的优点。50年代起，由于水下连接等关键性技术的突破而普遍采用，现已成为水底隧道的主要施工方法。用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。

但是现有的沉管法需要在水下进行管道的焊接，这样大大提高了出错率和施工难度，而进行整条钢管沉入又无法很好把控调整钢管的同步性，容易导致钢管损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种跨河段反虹涵沉管施工方法，其钢管整体焊接沉放，大大降低了工程成本和施工周期，并且通过分步控制下沉，大大保证了钢管的沉放准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种跨河段反虹涵沉管施工方法，采用沉管施工实现跨河段反虹涵，包括以下步骤：

第一步：水下沟槽的开挖；通过测量水深和考虑历史水位涨幅，选择长臂钩机进行水下沟槽开挖施工。

第二步：碎石垫层施工；包括以下步骤：

s21：水下沟槽开挖完工后，采用运泥船将级配碎石运至划分好的施工段，先用运泥船自带的卸载装置卸至水下沟槽，直至卸完设计量的90％；

s22：待各工区段均完成设计量的90％后，采用长臂挖掘机对级配碎石进行整平；

s23：整平完成后，采用测深仪对水下沟槽高程进行测量，根据测量数据计算需补填的碎石量，然后进行补填及整平。

第三步：钢管的准备；当水下沟槽整平后在进行试验和验收时进行钢管的准备，包括以下步骤：

s31：将定制钢管运至施工现场，对每节钢管接口打磨除锈后进行钢管焊接；

s32：焊接完成后，对钢管进行外观检测和无损检测；

s33：检测完成后，在钢管两端封焊盲板，所述盲板上预留有进水口、排水口和排气口，并在陆地上模拟进行水压试验；

s34：水压模拟实验合格后，在钢管的焊缝处进行防腐处理。

第四步：钢管沉放；钢管准备就绪后，进行钢管的沉放，包括以下步骤：

s41：采用吊车在河两岸进行钢管接吊，将钢管吊起至河面上方；

s42：采用吊船吊点对钢管进行河面吊放，将钢管吊放到水下沟槽正上方的水面上，使钢管自浮；

s43：打开钢管预留的进水口和排气口，往钢管内开始注水；

s44：吊船缓缓放松钢索，使钢管缓缓下沉，钢管每下沉200mm,停止放松钢索2min，对钢管、钢索和吊船的工作状况进行检查，检查完毕后钢索继续放松；

s45：当钢管管底距离水下沟槽0.2m时，对钢管位置进行检测纠偏，纠偏后将钢管沉放入水下沟槽中。

第五步：钢管水压试验；包括以下步骤：

s51：对钢管内进行升压，升压速度均匀缓慢，直至1.0mpa后停止升压，检查钢管焊接口和管身有无破损及漏水现象，且稳定压力10～20min；

s52：确定无泄漏无降压后，将钢管内压力下降至0.02mpa，保持30分钟后，对钢管焊接口和管身上进行检查，若无泄漏现象，则认为水压试验合格；

s53：水压试验完毕，将压力泄放，吊船解络、退场，潜水员下水在管身两侧放置楔石以稳定管道。

第六步：回填中粗砂及块石；往水下沟槽填放中粗砂形成中粗砂层，所述中粗砂层包裹住钢管；在所述中粗砂层上方设置堆石层压重。

作为优选方案，所述第一步中，水下沟槽的开挖包括以下步骤：

s11：用经纬仪定出水下沟槽轴线和开挖边线，在岸边布设定位桩标记，在水中抛设浮标，在岸边做好高程基点，水面设置水位尺，水尺设置牢固，随时掌握施工水位及开挖高程，并结合测深仪器随时了解开挖深度；

s12：防止施工的回淤及边坡坍塌，采用分段、分层施工；具体采用激光测距仪定位同时派专人观测水位，用手提对讲机向施工船报水位，随时控制开挖深度，并且根据实际情况，将河两边分3层，河中间分5层开挖，开挖宽度根据水深测量情况而定。

作为优选方案，所述第三步的s32中，无损检测为超声波探伤。

作为优选方案，所述第四步的s41中，吊车设置为4辆，s42中，吊点的间距为30m。

作为优选方案，所述第四步s45中，沉管沉放后，管底与沟底接触要求均匀和紧密，沉管下铺设的垫层允许偏差：竖向允许偏差在0～20cm，水平向允许偏差不大于5cm。

作为优选方案，所述第一步中，碎石垫层的厚度为300mm。

作为优选方案，所述第六步中，所述中粗砂层的厚度比钢管直径大500mm，所述堆石层的厚度为1300mm，所述堆石的粒径为300～500mm。

作为优选方案，所述第三步s34中，所述防腐处理为在钢管外包裹两层沥青油毛毡。

本发明提供一种跨河段反虹涵沉管施工方法，具有以下有益效果：

1、跨河段反虹涵沉管施工方法，大幅缩短工期，有效降低施工成本，满足下游急切用水的需求。

2、跨河段反虹涵沉管施工方法，对基坑排水无要求，大大降低了施工难度，减少施工条件的不确定性。

3、跨河段反虹涵沉管施工方法，采用钢管在陆地上整体焊接成型，其有接口质量高、对位精准、施工速度快及焊缝质量检测有保障的特点，然后在水中整体下沉，工艺比较简单，施工效率高，更有质量保障。

4、跨河段反虹涵沉管施工方法，不受特殊天气制约，防洪度汛风险小，不用担心河水上涨，不影响通航，大大增加施工的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种跨河段反虹涵沉管施工方法的整体流程图；

图2是本发明实施例提供的一种跨河段反虹涵沉管施工方法的沉管断面示意图。

附图标记：1、碎石垫层；2、中粗砂层；3、堆石层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～2，本发明优选实施例的一种跨河段反虹涵沉管施工方法，采用沉管施工实现跨河段反虹涵，包括以下步骤：

第一步：水下沟槽的开挖；通过测量水深和考虑历史水位涨幅，选择长臂钩机进行水下沟槽开挖施工。

第二步：碎石垫层1施工；包括以下步骤：

s21：水下沟槽开挖完工后，采用运泥船将级配碎石运至划分好的施工段，先用运泥船自带的卸载装置卸至水下沟槽，直至卸完设计量的90％；

s22：待各工区段均完成设计量的90％后，采用长臂挖掘机对级配碎石进行整平；

s23：整平完成后，采用测深仪对水下沟槽高程进行测量，根据测量数据计算需补填的碎石量，然后进行补填及整平。

第三步：钢管的准备；当水下沟槽整平后在进行试验和验收时进行钢管的准备，包括以下步骤：

s31：将定制钢管运至施工现场，对每节钢管接口打磨除锈后进行钢管焊接；

s32：焊接完成后，对钢管进行外观检测和无损检测；

s33：检测完成后，在钢管两端封焊盲板，所述盲板上预留有进水口、排水口和排气口，并在陆地上模拟进行水压试验；

s34：水压模拟实验合格后，在钢管的焊缝处进行防腐处理。

第四步：钢管沉放；钢管准备就绪后，进行钢管的沉放，包括以下步骤：

s41：采用吊车在河两岸进行钢管接吊，将钢管吊起至河面上；

具体的，钢管需准确计算，充分准备，正确指挥，步调一致，才能保证安全起吊下水；工程开始前需要先进行钢管自重和浮力计算。

s42：采用吊船吊点对钢管进行河面吊放，将钢管吊放到水下沟槽正上方的水面上，使钢管自浮；

具体的，先采用吊车将钢管吊起一段高度，随后将吊船吊点与钢管连接，然后松开吊车前缆，吊船在统一指挥下绞锚同步向后平移，将钢管平移至水面上方后停移，统一匀速将管道降至水面，使钢管在水面处于自浮状态。

s43：打开钢管预留的进水口和排气口，往钢管内开始注水；

s44：吊船缓缓放松钢索，使钢管缓缓下沉，钢管每下沉200mm,停止放松钢索2min，对钢管、钢索和吊船的工作状况进行检查，检查完毕后钢索继续放松；

具体的，钢管下沉过程中控制注水速度，保证沉管不发生倾侧，控制升降钢索和注水量，确保升降索下降均衡并保持收紧状态；防止管内水流不均而产生集中于一端造成斜向下沉的事故；管内空气必须排尽，防止钢管产生扭转变形，随着钢管下沉加深，增加测控次数，如有偏差，及时将钢管微微提升纠偏后，再继续下沉。

s45：当钢管管底距离水下沟槽0.2m时，对钢管位置进行检测纠偏，纠偏后将钢管沉放入水下沟槽中。

第五步：钢管水压试验；包括以下步骤：

s51：对钢管内进行升压，升压速度均匀缓慢，直至1.0mpa后停止升压，检查钢管焊接口和管身有无破损及漏水现象，且稳定压力10～20min；

s52：确定无泄漏无降压后，将钢管内压力下降至0.02mpa，保持30分钟后，对钢管焊接口和管身上进行检查，若无泄漏现象，则认为水压试验合格；

s53：水压试验完毕，将压力泄放，吊船解络、退场，潜水员下水在管身两侧放置楔石以稳定管道。

第六步：回填中粗砂及块石；往水下沟槽填放中粗砂形成中粗砂层2，所述中粗砂层2包裹住钢管；在所述中粗砂层2上方设置堆石层3压重。

在上述实施例中：

1、跨河段反虹涵沉管施工方法，大幅缩短工期，有效降低施工成本，满足下游急切用水的需求。

2、跨河段反虹涵沉管施工方法，对基坑排水无要求，大大降低了施工难度，减少施工条件的不确定性。

3、跨河段反虹涵沉管施工方法，采用钢管在陆地上整体焊接成型，其有接口质量高、对位精准、施工速度快及焊缝质量检测有保障的特点，然后在水中整体下沉，工艺比较简单，施工效率高，更有质量保障。

4、跨河段反虹涵沉管施工方法，不受特殊天气制约，防洪度汛风险小，不用担心河水上涨，不影响通航，大大增加施工的安全性。

优选的，所述第一步中，水下沟槽的开挖包括以下步骤：

s11：用经纬仪定出水下沟槽轴线和开挖边线，在岸边布设定位桩标记，在水中抛设浮标，在岸边做好高程基点，水面设置水位尺，水尺设置牢固，随时掌握施工水位及开挖高程，并结合测深仪器随时了解开挖深度；

s12：防止施工的回淤及边坡坍塌，采用分段、分层施工；具体采用激光测距仪定位同时派专人观测水位，用手提对讲机向施工船报水位，随时控制开挖深度，并且根据实际情况，将河两边分3层，河中间分5层开挖，开挖宽度根据水深测量情况而定。

优选的，所述第三步的s32中，无损检测为超声波探伤。

优选的，所述第四步的s41中，吊车设置为4辆，s42中，吊点的间距为30m。

优选的，所述第四步s45中，沉管沉放后，管底与沟底接触要求均匀和紧密，沉管下铺设的垫层允许偏差：竖向允许偏差在0～20cm，水平向允许偏差不大于5cm。

优选的，所述第一步中，碎石垫层的厚度为300mm。

优选的，所述第六步中，所述中粗砂层的厚度比钢管直径大500mm，所述堆石层的厚度为1300mm，所述堆石的粒径为300～500mm。

优选的，所述第三步s34中，所述防腐处理为在钢管外包裹两层沥青油毛毡。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。