陶臻慧
柳州市市政设计科学研究院有限公司，柳州，545006
摘要：以新柳大道南侧洛清江DN1000过江给水管沉管设计作为实例，阐述使用沉管施工的过江管设计的一些要点，如管道定线、管材选择、管材管件防腐做法、水下沟槽施工、管道拼接、管道牵引就位及下沉、稳管措施等沉管设计技术及质量控制，提供给类似工程借鉴。
关键词：管道定线，沉管，水下沟槽施工，管道拼接，牵引就位及下沉，稳管措施
1、工程概况
项目位于柳州市雒容镇新洛清江大桥南侧现状洛清江河段。新洛清江大桥两端道路为新建成的新柳大道延长线。
目前在洛清江大桥东西两岸已各设计一条给水干管，给水水压线约为116m，管径DN1000，但是没有设计过江管道，所以两端已设计给水干管无法连通。
本次设计过江管将两岸管道连通。
2、管道定线
仔细分析了测量单位提供的5个河道横断面数据（每个横断面相隔10m），每个断面河床高程变化都较大，最终选取最平缓的断面作为给水管位置。该断面离洛清江大桥下游南面外沿25m，按规范禁止使用爆破作业，因此采用水下开挖沟槽，沉管施工方式。过江段采用D1020X14螺旋焊接钢管，管长约147m。
3、工程区域地形地质情况
本工程管道过江段洛清江水面标高测量水位70.5m，河床标高变化较大，西面河床陡峭，在60米范围内河床标高从70.5m变为约62m，其平均横坡约14%，东面河床平缓，在130米范围内河床标高从62m变为约70.5m，其平均横坡约6.5%。河底最低高程62m，在距离西岸边60米处。
管道落在中风化白云岩⑤层（fa=3000kPa）上，小部分管道落在稍密状卵石④层（fak=300kPa）上。
4、工程设计
（1）管材选择及防腐做法：过江管采用螺旋焊接钢管，按国标02S403加工。焊接质量应符合现行国家标准《钢质管道焊接及验收》（GB/T 31032-2014）规定。焊缝应作100%射线探伤检查，射线探伤应按现行国家标准《 焊缝无损检测射线检测 》GB／T 3323.1-2019和《承压设备无损检测》NB/T47013的规定执行。钢管或钢制管件，需对其内外均做防腐处理：采用GZ-2新型高分子防腐涂料防腐。施工方案为：钢管除锈后，内防腐采用普通防腐：两层底漆+两层面漆(二底二面)，用量为0.5~0.6公斤/平方米，漆膜总厚度80~100um；外防腐陆地段采用加强防腐：一层底漆+一层脱脂玻璃纤维布+两层面漆，(一布三油)，用量为0.6~0.7公斤/平方米，漆膜总厚度180~200um；外防腐沉管段采用特加强防腐：一层底漆+一层脱脂玻璃纤维布+一层面漆+一层脱脂玻璃纤维布+一层面漆+一层脱脂玻璃纤维布+两层面漆(三布五油)，用量为1.1~1.2公斤/平方米，漆膜总厚度400~420um。采用的管内防腐涂料要求要达到食品级。
（2）过江管道施工方法：采用水下开挖管槽，岸上焊制管道，浮管船拖移，整管下沉等施工方法。
①水下沟槽施工：本工程采用沟埋敷设方法，施工单位应按设计要求、水文参数、地质条件和施工手段进行施工组织设计，适时开挖管沟。水下沟槽开挖时，在水面每隔一定距离设置浮标表示出中心线，以保证沟槽开挖的准确性，开挖时，管沟中心线应顺直，中心线允许偏差每百米±0.20m。水下开挖应该严格控制沟槽断面和槽底标高。考虑到最深处沟槽底约在水下11米,可视性差,开挖沟槽容易有较大偏差,所以水下沟槽底宽取较大值。值水下基槽底部宽度和开挖放坡系数n值详见《过江管沟槽开挖回填示意图》。开挖完成后，应该进行水下管槽检测，发现超挖用卵石填充。要求水下基槽开挖高程误差<+150mm。水下沟槽平整由潜水员水下完成。采用刮板刮平。整平高差控制在10mm范围内，保证管道就位后均匀受力。
管槽开挖施工方法及施工设备要求：沉管段管槽开挖采用链斗式或反铲式挖泥船施工。水下岩石部分的管槽施工开挖采用链斗式或反铲式挖泥船配合清除沙砾石覆盖层后进下水下液压破碎。水下液压破碎岩石层施工方法如下：由分体式组装工程船+履带式挖掘机+液压破碎锤组成进行水下破碎。抛卸于施工点附近的卵石则通过链斗式或反铲式挖泥船二次开挖，由泥驳装运至沉管段由水下管槽石笼上方填至现状河底标高。
②管道拼接：过江管采取整段拼接制作。直管段运至洛清江东岸空地拼接现场后，起重人员将管段吊至指定位置，由焊工进行拼接工作。管道端口焊接完毕后，按设计要求在接驳处采用包箍焊接加强，包箍烧焊完毕后，将预先按照图纸做好的吊环焊于包箍的朝上位置，吊环之间纵向误差不能超过±0.1厘米。管道的每条焊缝必须经过严格外观检查及100%射线探伤检查，射线探伤应按现行国家标准《钢管环缝熔化焊对接接头射线透照工艺和质量分级》GB/T12605的规定执行，合格级别为II级。接驳处包箍焊接加强做法详见及吊环做法详见图纸。管道接口、包箍、吊环均应做防腐处理：采用GZ-2新型高分子防腐涂料（应符合《生活饮用输配水设置及防护材料的安关规定），使用方法：见生产厂家说明书，严格遵照执行其各项要求。施工方案为：除锈后，采用加强防腐：两层底漆+三层面漆(二底三面)，用量为0.65~0.75公斤/平方米，干漆膜总厚度120~140um。
③管道的牵引就位及下沉：本工程管道施工应尽量选择在河流枯水季节。施工前，必须要做好详尽的施工计划，确定管道吊装下水的具体时间，提前向港监申请并办理有关施工作业水域港监水上监督服务、封航手续。水上施工要做好临时浮标安全标记。
管道在岸边施工平台上完成焊机拼装后，确认管内无积水后，可进行管道浮运、吊放。管道浮运、吊放入管槽过程中钢丝绳必须系在吊环上，严禁将钢丝绳直接系在管身上，以防止损坏防腐层。
下水前管道两端管口采用堵板封堵，并在堵板上设置进水管、排气管和阀门。通过浮吊或卷扬机将管道拉下水面，再用拖船将钢管浮运拖拉至沟槽正上方，洛清江西岸那一侧先就位，洛清江东岸那一侧后就位。然后将其系在提前调遣到施工作业现场工程船只旁。为了检查在拖移钢管时，管段是否有被损伤，需对钢管进行水面气压试验。钢管水面气压试验做法严格按照《压力管道安全技术监察规程——工业管道》（TSG-D0001-2009）第90条进行。试验所用的气体为干燥洁净的空气，气压试验压力为0.6MPa，试验前必须用空气进行预试验，试验压力为0.2MPa。试验时，应当逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异常或泄漏现象，继续按试验压力的10%逐级升压，直至试验压力，然后将压力降至设计压力进行检查，气体试验之前需在钢管表面浇洒洗衣粉水，在8分钟时间里面，钢管表面没有吹出气泡，水面气压试验视为合格。试验过程中严禁带压紧固螺栓。
管道气压试验合格后可进行吊管。用4艘工程起重船分别在管桩号0+235、0+265、0+295、0+325这四处吊管。打开钢管两端的排气阀门及进水口，各吊装船只同时放松或者收紧钢缆与钢管实行同步移动，直到钢管整体处于基坑槽上，用水泵向钢管强制注水，当钢管下沉到低于水面时，进水方法自动变为自然灌进入水法。各吊装船只放松钢丝揽，使钢管逐次下沉落水，每次0.3米。随着不断灌水，钢管不断下沉，各吊装点不断自我修正调整，用以保持各吊装点的受力分布。当钢管下沉到离基槽还有0.3米时，停止下沉。在岸边施工测量人员确认钢管中线位置符合设计要求轴线时，全部吊装船只缓慢放松缆绳，统一将钢管下沉到管坑基础上。
④稳管措施：管道下沉到位经检查满足设计要求后间隔一定距离回填至管道胸腔立进行稳管。
⑤当待沉管浸泡不能小于二十四小时后进行水压试验，水压试验做法按《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）进行。当水压试验合格后，回填沟槽。
6、结语
本文总结了一些做沉管设计的基本思路方法，如有不妥之处，欢迎指正。
参考文献：
(1)《室外给水设计标准》（GB50013-2018）
(2)《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
(3)《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012）
(4)《城市工程管线综合规划规范》（GB50289-2016）
(5)《钢制管件》02S403
作者简介：陶臻慧 ，生于1986.12，女，本科，工程师，给排水设计，柳州市市政设计科学研究院有限公司，柳州市城中区高新南路金桂巷5号市政设计院。