周晨光
中国能源建设集团天津电力建设有限公司
摘要：随着社会经济和科技的发展，工业化进程有了很大进展，工业建设创新方法也越来越多，因地制宜根据不同场景制定最优的施工方案是每个项目开工前必须要做的事项。本文主要分析、研究了印尼米拉务火电厂建设中的海域取水管道安装施工工艺，针对海域取水管线及取水头的基槽开挖，取水头及取水管安装进入基槽及安装后的回填保护工作等方面提出专项方案，希望为其他同类型管道安装施工提供可行性借鉴。
关键词：海域取水管道安装；钢制吊装平台；基槽；取水头；
引言
印尼米拉务项目海域取水管道是整个电厂的水源源头，安装质量的好坏直接影响到全厂正常运行。使用稳定的吊装组合平台，双排钢板桩对管线路由进行支护的基槽开挖，有效保证了管道安装质量及工艺，有效的解决了因块石资源困乏及运输距离长而很难使用大量块石堆填形成施工作业平台或者临时码头的施工难题以及因风浪较大无法使用船舶作为吊装机械的问题，切实推进了施工进度，提升了工程施工水平。
1.工程概况
印尼米拉务2×225MW火电项目净装机容量为2×225MW，厂址位于印尼苏门答腊岛北部，电厂冷却系统采用二次循环冷却方式。二次循环冷却水通过设置于海上的不锈钢取水头取水，经取水管线自流进入取水泵房，然后泵送至循环系统，完成对机组的冷却。
印度尼西亚的气候属于典型热带雨林气候，终年高温多雨，每年9月逐步进入雨季，至次年4月底结束，该时段西南季候风逐渐削弱，海上浪涌较小，为海上施工的作业窗口期，而每年5月～9月受西南季候风影响，海上波涛汹涌，海上作业无法施工。
2.海域取水管道施工内容
本海域取水项目施工作业内容主要包括海域取水管线及取水头的基槽开挖，取水头及取水管安装进入基槽及安装后的回填保护工作。海水补给水取水管道为用一条长约400m，DN800、PE100的HDPE管，管中心标高从-3.8m至-4.9m，全线间隔5m设置一对混凝土配重块，取水管线终端设置双向不锈钢取水头。
3.先决条件和准备
3.1技术准备
3.1.1图纸到场，并已会审完毕。
3.1.2施工方案编制审批完；所需材料及工器具备好。
3.1.3施工前对施工的相关人员进行施工技术交底。
3.2施工条件
3.2.1施工所需的配合机械检验合格并协调到位；
3.2.2施工需在海上作业窗口期进行；
4.作业程序
4.1 施工主体思路
根据现场调研情况，施工现场受如下施工条件限制：
(1)现场持续受印度洋西南季候风影响，即便是在11月至来年4月的施工作业窗口期内，现场的浪涌也长期达到约1.5m高水平，作业船舶很难在现场施工作业；
(2)海域近岸区域地势较为平坦，波浪破碎区范围长，该范围内无支护基槽开挖将无法稳定成槽；
(3)施工现场块石资源缺乏，运输距离远且产量有限，采购大量块石堆填形成施工作业平台或者临时码头等很难实现；
有鉴于此，根据施工现场所受到的限制条件拟定主要施工思路如下：
(1)由陆域向海域搭设钢栈桥作为取水管线的施工作业平台；
(2)以钢栈桥为施工平台，由取水头端部向陆域施打双排钢板桩对管线路由进行支护；
(3)利用抽沙泵，在钢板桩支护条件下对管线基槽抽沙成槽；
(4)HDPE管线在栈桥上拼接成长约60m的分段，安装上配重块，通过吊机整体吊放进入基槽；
(5)管线完成回填保护后继续下一分段的钢板桩支护及基槽开挖；
(6)安装下一分段，管道分段之间采用不锈钢法兰盘水下连接。
4.2 钢栈桥施工
4.2.1 钢栈桥结构
钢栈桥由钢管桩及型钢搭设而成，钢管桩每排设置4根，每6米间隔设置一排钢管桩，即钢栈桥单跨长度6m。钢管桩顶部设置下横梁，下横梁采用单根I50b工字钢；下横梁上部安装间距1.2m的I50b工字钢作为栈桥纵梁，纵梁上设置间距0.5m的I18b工字钢作为栈桥横梁，I18b工字钢横梁上满铺8mm钢板。
4.2.2 钢管桩的分配
不同管径的钢管桩运抵现场后，将根据水深情况合理使用钢管桩。按钢栈桥设计图纸，原则上浅水近岸区域将使用较小直径的钢管桩，而水深较深的区域则使用较大直径钢管桩。
4.2.3钢管桩施工
钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标以及沉入后标高，钢管桩施沉总体按照由岸向海的施工顺序进行。同时确定好沉桩顺序，防止先施打的桩妨碍后续的桩施工。
4.3 钢板桩支护
取水管道分段安装，各个分段长度约60m，分段之间采用不锈钢法兰盘连接。钢板桩沿管线路由分段支护长度为70m，支护后两端通过闸板临时封闭，防止钢板桩支护内部受外面浪涌影响。
4.3.1 导向架施工
钢板桩施打前，先在钢板桩每侧轴线上设置导向架。
立柱施工采用钢板桩施工设备，保证整体的稳定性打入土层约8m，钢管桩立柱标高采用全站仪测量，2根桩顶标高误差小于50mm。调整整体标高及轴线位置。导向架两侧横梁与钢管立柱采用焊接加固，导向架内钢板桩施工完毕后，将整体导向架吊到栈桥上，在前进施工方向继续打入。
4.3.2 钢板桩施打
根据现场的施工条件，钢板桩施工采用单独打入法。由于单块打入，易向一边倾斜，累计误差不易纠正，墙面平直度难以控制，钢板桩打入过程中需注意以下几点。
(1)打桩时要求钢板桩紧贴导向架，并随时复核导向架的轴线。
(2)打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。
(3)单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。
(4)在插打过程中随时测量监控每根桩的斜度，当斜度超过2%不能用拉齐方法调正时，拔起重打。
4.4 基槽开挖
本工程拟采用ZJQ型潜水式抽沙泵开挖成槽，沟槽开挖过程中将受到钢板桩支护的保护，防止外围沙源源不断流入影响施工效率。
4.5 取水管段安装
4.5.1 取水管分段拼接
取水管每个分段采用5节单元拼接而成，拼接后分段长度约59m。分段之间通过不锈钢法兰盘连接。
分段拼接场地设置在钢栈桥平台上。管线拼接完成后，管段两端15m范围内预先装配好4对配重块，中间部分暂时不安装。通过两台50吨吊机配专用吊杆抬吊管线两端，将60m长的管线安装进入基槽内，剩余未安装的配重块由潜水员水下进行安装。
4.5.2部分配重块水下安装
管段卡入下半部分预先在水下放置的配重块后，吊入上半部分的配重块，潜水员在水下协助完成成对配重块之间的紧固连接。
4.5.3取水管线回填保护
管段安装入槽后，通过抽沙泵在钢板桩外围取水泵入槽内，实现管线的回填保护。取沙回填深度达到配重块顶部标高后，可在上层抛填80cm后的80-100kg规格块石，形成对管线的保护。
4.5.4钢板桩拔出
管段完成回填后，利用钢栈桥为施工平台，拔出钢板桩。拔出的钢板桩将循环利用，继续由海域向陆域施打钢板桩，对管线路由进行支护后开挖。
4.5.5循环支护、开挖、管线安装及回填保护
按前述步骤，循环的对管线采用钢板桩支护，在支护条件下进行开挖，然后安装管线并进行回填保护，直至到达陆域与泵房接头连接。
4.6 取水头安装
4.6.1 按设计图，取水头安装后由C25水下不离散混凝土包裹并回填块石保护。
考虑现场浪涌较大，不锈钢取水头存在被浪涌破坏的风险,因此，不锈钢取水头结构外围建议增加混凝土箱体结构，取水头安装后，箱体内部灌入C25水下不离散混凝土，使混凝土箱体与不锈钢取水头形成整体结构，达到保护不锈钢取水头的目次。
4.6.2取水头支护、基槽开挖及基础处理
取水头范围内的支护以钢栈桥作为施工平台，利用钢板桩对取水头区域形成支护。
钢板桩支护完成后，利用潜水抽沙泵抽沙形成基槽，受四周钢板桩支护的保护，抽沙时外围沙会被钢板桩形成隔断，成槽较为容易。
按设计要求，开挖时超挖约60cm深度，抛填10-100公斤块石，顶部潜水员利用20-40碎石垫层实现抛石基础的整平。块石基础可提高基槽底部的承载力，碎石整平层使保证取水头安装的高程精度，既能保证取水头的安装质量，又确保取水头安装后不发生超允许值的沉降。
4.6.3取水头灌浆处理
取水头与钢箱之间的间隙通过灌浆填，形成对不锈钢取水头的包裹。水下灌浆将会采用“升浆法”进行施工，施工具体描述如下：
(1)用钢板填塞取水头竖管和钢套箱之间的缝隙。
(2)水下混凝土将由田螺车由栈桥运输实现供应。
(3)混凝土灌注地泵由栈桥运输至现场就位后进行水下灌注作业。灌注时采用“升浆法”进行，即田螺车供应混凝土料至地泵，地泵通过4寸喉管由驳船上插入钢套箱内，缓慢通过喉管往钢套箱内灌注混凝土，同时潜水员在水下进行监测，直至混凝土填充满钢箱套空间并溢出顶部后停止。
4.6.4取水头回填保护
取水头完成灌浆，受钢箱和箱内混凝土包裹后，在取水头外围抛填80-100kg的块石，形成对取水头结构的防护。
5、结束语
综上所述，海域取水管道的施工重点在于施工平台的建设、稳定的基槽支护及最后的回填处理，在块石或其他回填材料匮乏地区，钢平台的设计有效解决了海上管道组合吊装的难题；双排钢板桩的设计有效解决了在海浪较大的情况下管道安装的不稳定性，保证了管道的安装质量；最后的回填保护也是不能忽略的重点，要严格按照设计执行，回填质量直接决定着管道的使用寿命。