浅谈水下泵管输送砼施工工艺.doc

浅谈水下泵管输送混凝土施工工艺唐恺(江苏省交通科学研究院股份有限公司，南京，650217）摘要：水下泵送混凝土技术作为一个全新的课题，有着比较广阔的应用前景，为水上作业提供了新的途径，利用位于水下的管道进行输送砼，有效的避免了与水上航行船舶的冲突，使得在整个施工期间对船舶的正常安全通航影响极小，本文结合上海市松浦三桥工程中主墩施工中采用的水下泵管输送混凝土施工技术，对该工艺技术进行介绍，同时根据现场施工中的实践经验，对施工中存在的重点难点进行介绍。关键词：水下泵送，混凝土，真空，泵管1 工程概况松浦三桥新建工程是松卫公路的重要组成部分，位于米市渡下游约2.8km、松浦大桥上游约7km处。本工程位于松江区境内，全长1.65km，引桥两端与松卫公路相接。主桥采用预应力混凝土连续箱梁，中主墩采用900钢管桩基础，边主墩、过渡墩采用1200钻孔桩基础。引桥采用1200钻孔桩基础，上构采用先张法预应力混凝土空心板桥。本工程中主墩施工中，由于水上砼运输船的方式不可靠、不经济、不安全，本工程中主墩所处黄浦江水道通航船舶密度大，为保证水中墩的砼连续、快速供应，同时确保施工期间正常安全地通航,采用常规的方法通长搭设栈桥到中主墩占用航道或采取浮筒浮运泵管不可行和通航安全不易保证，因此采用水下泵管输送混凝土较为切合现场实际情况。该施工工艺有效的保证了施工的进度，同时取得了良好的经济效益以及社会效益，本文就该工艺技术以及在施工中遇到的问题进行简要介绍。2 水下泵送混凝土施工工艺介绍水下泵送混凝土技术作为一个全新的课题，有着比较广阔的应用前景，为水上作业提供了新的途径，利用位于水下的管道进行输送砼，有效的避免了与水上航行船舶的冲突，使得在整个施工期间对船舶的正常安全通航影响极小。水下泵送混凝土施工工艺主要包括以下几个方面：2.1 水下泵管的选择施工时要求水下泵管在长时间高压和振动下使用，管道始终密封不漏水，使用过程中需保证管道不被堵塞或发生的概率很小，因此泵管刚度和耐磨性要好，管道水密性好，泵管安装下沉安全快速，使用时砼的防堵。经过比较，本工程中泵管采用特制8163流体无缝钢管加工制作，每节钢管长度为9 m,管壁厚5mm，弯管6mm。考虑到水下泵管施工的特殊性，结合现场砼浇筑的次数，准备铺设6道水下泵管，单路泵管堵塞时砼的输送次数不小于5次,堵管率小于20%，且施工结束时至少要有1路管道保持畅通。22 水下泵管的拼接水下泵管水平接头均使用双保险的方案，即先对接焊，对接时采用打剖口环焊，然后再在外面加套管焊接。泵管对接应采用多层焊，等强度熔透施焊，封底焊时宜用小直径的焊条或焊丝施焊。每层焊缝焊完后，应清除熔渣并进。水下泵管的拼接拟在防汛墙后的水平场地进行，先进行水平段的泵管拼接、焊接，将六道泵管的水平段全部拼接好，然后采用专用的抱箍将六道泵管固定成一排，放在型钢制作的支架上，专用的抱箍和支架使用10和12的槽钢制作，与六道泵管固定成一个整体下沉，以增强泵管起吊时的刚度；然后对接竖直段，竖直段在岸上临时只接2米，其余部分（约18米）在水上拼接，接头要求同前。如图所示： 图1 泵管固定抱箍示意图2.3 水密试验在六道水下泵管拼接完成后要对其进行水密性试验：先对泵管两端安装封闭装置，封闭装置采用既有试压套。在试压封闭两端安装进水孔。安装时使两孔位于管道的正上方，以使注水时空气从孔中溢出。安装水管向导管内注水，注水至管道另一端出水时停止，并应保证导管内充水达70%以上，方可停止。将一端注水孔密封，另一端与空气压力机连接，检查导管连接处封闭端安装情况，检查合格后压风机充压0.6MPa时，保持压力15分钟。检查导管接头处溢水情况，对溢水处做好记录，试压将导管翻滚180，再次加压，保持压力15分钟，检查情况做记录。最后根据记录情况对溢水处进行焊接加固。水密试验如图：图2 水密性试验2.4 安装浮桶水密试验完成后，将水下泵管与支架固定好，再在固定架上绑上浮桶，以保证水下泵管在浮运和竖直段焊接时不会变形。浮桶采用空的油桶，用扁铁或钢筋绑扎在泵管的固定架上，间距为3米一个，所有浮桶用钢丝绳串连起来。2.5 水下泵管的下水泵管拼接并固定好后，采用两台浮吊和一台汽车吊吊下水，两台浮吊靠近防汛墙，汽车吊在栈桥，采用四点吊将六道泵管吊到防汛墙边的浅水中，图3 泵管入水图利用浮桶使整个水平泵管浮在水面上。吊到浅水中时注意避免泵管固定支架的刃脚碰到防汛墙边的护坡抛石。然后利用两艘浮吊牵引水下泵管浮运至安装位置后，与定位桩或栈桥桩进行临时固定，在水平泵管的两端分别吊装竖向泵管，与水平泵管进行对接，接头对接采用水下高压管卡并进行密封处理。2.6 泵管下沉泵管对接完毕后，解除泵管与定位桩或栈桥桩的临时连接，解除浮桶，采用2艘浮吊，一台塔吊，同步、缓慢的将泵管下沉至江底，水平段靠自重将刃脚插入河床固定，并将其竖直段支架固定在定位桩或栈桥桩。图7 竖直段泵管示意图3 水下泵送混凝土施工工艺施工难点由于该工艺技术属于新技术，水中砼输送泵管先例较少，可以借鉴的实践经验较少，需要提前部署，提前规划，准备充分。同时中主墩施工周期长，泵管在水下长时间高压和振动下使用，要保证管道始终密封不漏水，为保证管道密封不漏水，泵管采用无缝钢管加工制作，泵管对接接头采用打坡口对焊，再加套管焊接，以保证整个泵管的密闭性，在加工完成后进行泵管水密性试验，以保证管道的密封性。由栈桥到中主墩泵管总长达到110米，高16米，成U型，细长管道如何一次性快速、安全地起吊下沉到江底，并固定牢靠，是一个很大的难题，本工程中将水平段泵管采用多台起重设备，按照事先计算的各吊点的位置，进行多吊点同步缓慢起吊，整体吊入水中。利用浮桶和泵管自身的浮力浮于水面上。用牵引船和两端既定位置处的牵引绳扣住泵管的两端，牵引泵管至指定位置，同时为防止泵管受水流作用而产生横移，在泵管两侧均设置缆绳，以避免泵管中部产生横移，导致泵管受力过大，产生破坏。为保证泵管的受力平衡，相对应两侧缆绳位置，设置在固定泵管的同一抱箍上。泵管牵引过程中，水中浮吊随泵管的移动而移动，以防出现特殊情况。水平泵管进入定位桩位置后，与定位桩进行临时的固定，在泵管两端分别用起重设备吊装竖向泵管，以定位桩为导向架，缓慢下放至接头处，与水平泵管进行对接。为加快现场对接速度，保证此接头质量，接头对接采用水下高压管卡，并进行快速高强密封处理。对接完毕后，由中间向两端对称解除绑扎在泵管上的浮桶。让水平泵管利用自重下沉，同时泵管两端的竖向泵管采用起重设备逐渐同步下沉。为保证两端竖向泵管与水平泵管下沉速度的一致性，利用水中浮吊在水平泵管上设置数个吊点，以控制水平泵管下沉速度，并与两端的竖向泵管下沉速度保持协调。泵管下沉至河床上后，对所有泵管同时进行注水，使型钢插脚较深的插入河床内，以稳固泵管。注水完成后，将竖向泵管、竖向桁架和定位桩间进行固定。由于水下泵管在使用过程中需保证管道不被堵塞或发生的概率很小，所以也需要采取有效措施，以保证泵管的使用，本工程中同时铺设6根平行泵管，保证使用过程中的安全性。泵管使用过程中的维护安排了专人负责，实验室制定砼技术性能指标，避免出现因为砼本身质量原因而产生堵管现象。水下泵管在每次使用前均先用砂浆进行润滑，再进行砼输送。每次使用结束后，先采用棉花胎和柱状清洗球清洗泵管，然后