本发明属于水下管道施工技术领域，特别是大口径长距离取水虹吸管道沉管方法。
背景技术：
传统海上虹吸管道施工主要采用在水上将虹吸管道组焊为整体后灌水沉管或使用大型吊装船、拖运船等工程船舶在水上边组焊管道边沉管方式进行虹吸管道安装。前者沉管风险较大，不宜采用，后者需要大型吊装船、拖运船等工程船舶，由于目前大理洱海及云南省内各大内陆湖泊（如滇池、阳宗海、澄江抚仙湖等）均无大型吊装船、拖运船等工程船舶，也无法实施，这就需要另行研发一种能够满足虹吸管道施工的科学合理的施工技术。
申请号为201710687749.1，名称为内陆湖泊取水虹吸管道安装方法的发明专利申请公开了内陆湖泊取水的虹吸管道的安装方法，其采用的沉管方案为虹吸管组对后下水，将待组对的管道置于虹吸管道滑道拼装平台的滑道约l/3处，并将管道校正至虹吸管道的中轴线上，滑道上设置抱箍，将管道抱牢固在组对架上，用虹吸管道滑道拼装平台上的管道吊机将另一根管道吊上滑道进行组对，组对完毕后两管同时施焊。焊接完毕后，松开抱箍，用滑道上的门型架将管道吊起，再进行组装下一段管段；直至最后一段水下段管道安装至设计指定标高，水下段管道与陆上段管道对接时，再进行混凝土挡水墙施工，以形成围堰，采用干法焊接技术完成碰口作业。经现场调查发现，在内陆湖泊施工中通常由于周边无有效可利用施工场地，，无可利用的管道组装场地，需要在水面将管道组对、焊接、封堵，并存放于水面，等全部组装完毕后再进行连管沉管工作；另外，当利用上述发明中沉管方案进行长距离施工时，管中的浮力无法与重力保持平衡，特别是当岸端管还未入水时，钢管受力形变后弯矩较大，导致钢管形变损坏；另外，长距离沉管受风浪影响较大，侧向受力容易导致钢管偏移预定位置，施工难度陡增。
技术实现要素：
针对内陆湖泊取水虹吸管道安装方法中沉管方案针对大口径长距离虹吸管道不适用的问题，本发明提出一种大口径长距离取水虹吸管道沉管方法。
本发明的大口径长距离取水虹吸管道沉管方法，其特征在于该方法通过以下步骤实施：
1）管线测量，管线标记设置
测量出虹吸管道轴线、距离长度，并用浮桶作标记，将浮桶用细钢绳固定在已沉于湖底的地锚上；
2）管沟开挖
虹吸管道要求埋入湖底，必须对湖底管沟进行开挖、将两台挖机安装在虹吸管道施工工作平台上加以固定，并在虹吸管道施工工作平台四周增加撑杆稳固筏排，挖机按设计要求挖至管底标高；
3）取水头镇墩施工：
取水头施工时在陆地上用钢板包封填充混凝土形成镇墩，并将取水头及镇墩吊于虹吸管道取水头运输吊装就位平台上，托运至定位位置，并定位固定；
4）管道组对、焊接、连接
将虹吸管道在虹吸管道滑道拼装平台进行组对，焊接完毕后进行超声波检验，由于管线较长，考虑每500米作为一组分段管道，分段管道组装时在两分段管道两端设置法兰堵板，以便管道在水上浮运，待按设计要求长度组装完毕后，将分段管道拖运至定位轴线，并利用虹吸管道水下组装浮台将分段管线及取水头组装连成一体，进行下一步沉管工作；
5）沉管
管线岸上端设置排气阀，沉管前先复核湖底管沟及坐标位置，符合要求后启动事先设置于虹吸管道取水头运输吊装就位平台上的卷扬机，将取水头及镇墩一起下放至湖底，由取水口处进水，控制排气阀的开度，使管线在自重和水重大于浮力的情况下完成沉管作业。
具体的，本发明所述的虹吸管道施工工作平台，采用专利号为zl201721004825.6的发明专利涉及的虹吸管道施工工作平台；所述的虹吸管道取水头运输吊装就位平台，采用专利号为zl201721004841.5的发明专利涉及的虹吸管道取水头运输吊装就位平台；所述的虹吸管道滑道拼装平台，采用专利号为201721004151.x的虹吸管道滑道拼装平台，所述的虹吸管道水下组装浮台，采用专利号为zl201721005320.1的虹吸管道水下组装浮台。
为了保证分段管道稳固连接，步骤5）中分段管道组对采用“v”型坡口，坡口根部采用δ4mm扁钢作为衬垫，连同分段管道母材一道焊接，焊接完毕后再在上、下、左、右方位各增设四块焊缝加强板。当管线安装就位后，采用运载小船将砼运输至事先设置在管线上的分段管道连接处，采用导管将砼注入至钢板包封箱体内实现水下镇墩浇灌工作。管道及镇墩施工完毕后进行管沟回填，管沟回填采用筏排运载挖掘机进行水上作业回填。完成整根管线安装。
本发明的应用于内陆湖泊的大口径长距离取水虹吸管道沉管方法，
采用岸边分段组对、分段运输至湖内水上连接为整体，并实施一端进水、一端排气工艺的整条管线一次沉管工艺，沉管过程简便、快速、安全可靠。该方法经邀请各方面专家到现场查看、论证该技术方案切实可行，与申请号为201710687749.1，名称为内陆湖泊取水虹吸管道安装方法相比，可节约大型吊机使用费1/3，节省人力1/3，并安全、有效缩短了安装工期。
附图说明
图1为虹吸管道岸端管还未入水时弯矩图。
具体实施方式
实施例1：本技术方案的大口径长距离取水虹吸管道沉管方法实施于大理州三库连通洱海应急补水工程——茈碧湖虹吸管道工程主要由茈碧湖水引至泵池，再用提水加压泵输至高位水池后通过管道输入洱海。茈碧湖由内湖和外湖组成，外湖水深约2米，内湖水深由2-15米不等，外湖堤坝至与内湖石坝分界处约2.5公里。虹吸管道主要由两根φ1220*12，材质为q235b钢管组成，虹吸管道水下段单根管道长2500余米，两根管道总重量约1500吨；取水头部由2.5mx2.5mx3m（长x宽x高）的混凝土浇灌而成，虹吸管埋入砼内部，形成镇墩，单个镇墩重约40余吨；虹吸管道及镇墩沉入湖底，随湖底地势伸入湖内2500余米，并埋入湖底，管顶覆土约2米。具体沉管方法如下：测量出虹吸管道轴线、距离长度，并用浮桶作标记每隔50米放一只，将浮桶用细钢绳固定在已沉于湖底的地锚上，以浮桶浮在湖面2/3处，不被风吹走为准，每只浮桶必须用荧光漆做醒目标记；虹吸管道要求埋入湖底，必须对湖底管沟进行开挖、将两台挖机安装在虹吸管道施工工作平台上加以固定，并在虹吸管道施工工作平台四周增加撑杆稳固筏排，挖机按设计要求挖至管底标高；取水头施工时在陆地上用钢板包封填充混凝土形成镇墩，并将取水头及镇墩吊于虹吸管道取水头运输吊装就位平台上，托运至定位位置，并定位固定；将虹吸管道在虹吸管道滑道拼装平台进行组对，焊接完毕后进行100%超声波检验，由于管线较长，考虑每500米作为一组分段管道，分段管道组装时在两分段管道两端设置法兰堵板，以便管道在水上浮运，待按设计要求长度组装完毕后，将分段管道拖运至定位轴线，并利用虹吸管道水下组装浮台将分段管线及取水头组装连成一体，进行下一步沉管工作；管线岸上端设置排气阀，沉管前先复核湖底管沟及坐标位置，符合要求后启动事先设置于虹吸管道取水头运输吊装就位平台上的卷扬机，将取水头及镇墩一起下放至湖底，由取水口处进水，控制排气阀的开度，使管线在自重和水重大于浮力的情况下完成沉管作业。
本方法的核心在于沉管过程中通过控制排气阀的开度，调节沉管速度。当管中的浮力与重力基本平衡，钢管受力不大，当钢管基本全部落地，空气基本排完，岸端管还未入水时，最为不利，如图1所示。当虹吸管道长度为2.5km,采用φ1220*12的钢管时，钢管入水后的线荷载为：
设l为管道岸上端入水点至触地点的水平距离，采用图乘法计算钢管在均布线荷载q作用下右端的转角quote