长排距沉管敷设的施工工法

长排距沉管敷设的施工工法1.前言在沿海大型疏浚工程中，有时因取土区较远，施工海域自然条件差，水上敷设浮管容易折断、漂失，这时就要考虑敷设长排距沉管。在上海南汇东滩促淤圈围（四期）工程一标、厦门市环东海域滨海旅游道路（凤林－后田段）工程、丙洲海域综合整治工程（试验区）二期H标段、上海临港新城芦潮港西侧滩涂圈围二期工程四标段中我们采用了长排距沉管敷设的施工工法，解决了绞吸船在开敞海域施工时水上管线维护难的问题，同时减少了浮管的使用，节省了成本，提高了船舶的时间利用率，有明显的社会效益和经济效益。2.工法特点2.1沉管主要采用6根钢管配1根胶管的组合形式，减少了胶管的数量，节约了成本。2.2钢管用量多，管间的接头减少，缩短了沉管的组装时间。2.3超长排距沉管不能一次敷设到位，要分几次完成，对敷设时间的选择、现场调度、作业人员的默契程度都有较高的要求。3.适用范围本工法适用于沿海岸边滩地较缓的超长排距沉管敷设施工。4.工艺原理根据沿海岸边滩地较缓的特点，采用6根钢管配1根胶管的组合形式将长排距沉管分成几节进行组装，然后分成几次进行敷设，每两节在现场进行拼接，最终连成一个整体。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程施工工艺流程见图5.1。订购、组装沉管订购、组装沉管测量定位分节敷设分节接头拼接测量沉管坐标上报监理及海事部门确定敷设方案测量拟敷设区域地形施工准备图5.1施工工艺流程图图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1测量拟敷设区域地形利用GPS配备测深仪以拟敷设路线为中心线，左右各扩展250m对该区域地貌进行带状测量。5.2.2确定敷设方案1.沉管组装模式的确定考虑到受风浪、潮流等影响，长距离沉管不可能敷设成直线，会有局部微曲现象，因此必须保证沉管组装中除了大部分钢管外，还要有一部分软管，使沉管整体既有钢度又有柔性；另外在各个部位接头位置还要加大软管的用量，确保接头在施工过程中保持完好，不发生较大变形。考虑到沉管敷设区域地势平缓，可适当增加钢管数量，主要采用“6＋①”（以下表述中数字代表钢管，○内含数字代表胶管）的组装模式。各部位沉管组装的具体模式：“6＋①”：为沉管主要组装模式；“6＋①+2+①”：为沉管与浮管接头处组装模式；“6＋①+3＋①＋1+①”：为每个沉管两次沉放接头组装模式；“6＋①+3+①”：为沉管与岸管接头处组装模式。2.时间选择：敷设作业宜在一个大潮汛内完成，每次敷设1.5km左右为宜。尽量选择在每天的高潮位较大值在白天，风力4～5级，浪高0.5～1.5m之间，无雨少雾的时间段进行敷设。3.设备选择：沉管进水口需要1艘锚艇起吊，随时控制进水速度；两条沉管对接时需要两艘锚艇配合进行。在沉管过程中需几艘拖轮对管线扶正，防止管线在沉放过程中被潮流、风浪冲离计划沉管线路。另需1艘交通艇装载测量人员随时用GPS监控，1艘交通船作为指挥船。因此设备选择至少要包括：锚艇3艘、拖轮3艘、交通艇2艘、GPS3台、测深仪1台以及通讯、锚、浮标、等设备。4.沉管下沉方式：沉管下沉方式有绞吸船吹水下沉和自然下沉两种。因绞吸船吹水下沉适用于短距离沉管，因此采用自然下沉方式。在下沉时重点控制好进水速度，以避免沉管下沉过程中出现“驼峰”现象，扭断管线。5.2.3订购、组装沉管1.沉管长度的确定：受风浪、潮汐等影响，长距离沉管不可能敷设成直线，必须预留一定长度。2.制定购置计划。3.管线工、船员进场，采购螺栓、橡胶垫、扳手等管线组装附件、工具。4.确定管线组装场地：组装场地要求开阔，陆路交通方便，低潮时露滩可进行组装作业，高潮时沉管可浮起，拖轮可进行拖运。5.2.4测量定位为确保沉管顺直，在沉管敷设前必须做好测量定位工作。现场可采用白色浮标作为定位标志，上面绑扎红布，易于辨认，每次敷设前至少安置3个浮标。1.每次定位前，首先进行漂距测试，根据当天的漂距，改正放样坐标。2.根据改正过的坐标放样，安置浮标。3.浮标安置后复测坐标，检测是否在允许误差范围内，如超出则调整重置。5.2.5分节敷设1.待潮水涨至船舶可通航时，测量组和部分船员上交通船定位放样，安置浮标。2.管线工上锚艇、船员上交通艇和拖轮、指挥人员上交通船，2艘拖轮一前一后拖带管线，锚艇在中间护航。3.达到指定地点后，锚艇到前方管线进水口与浮管接头处抛锚定位。接头两侧抛八字锚，管线前方抛一口锚。4.测量组分两批，各带一台GPS上锚艇，沿管线复测坐标，计算偏航距，配合拖轮矫正管线顺直度。5.管线基本顺直后，后方管线接头用锚艇抛锚定位。抛锚方式同上，且用锚艇将接头吊离水面，拆除封板待令。6.沉管下沉前，拖轮按管线长度等分，守护在管线旁。7.管线进水口下沉，控制进水速度，直至管线全部下沉完毕。在沉放过程中，拖轮根据测量船指挥随时推拉管线，确保管线在沉放区域。8.管线沉放好后，起吊两端出水面，装好封板再进入水中，以防淤泥进入管中，沉下节管线时起吊不易。5.2.6分节接头拼接1.第二节沉管敷设时，拖轮先将沉管拖至第一节沉管接头处。2.一艘锚艇先起吊第一节沉管接头，另一艘将拖至的第二节沉管接头起吊，装上浮筒作为对接平台并拆去封板，进行两节沉管的对接。3.第三艘锚艇先起出第一节沉管的锚，带至第二节沉管的第二个接头，待测量船确定好第二节沉管在沉放区时抛下去固定。4.然后拆去封板，将接头吊离水面在此守候沉放。两节沉管对接好后留一条锚艇继续拧紧连接螺栓，并抽走浮筒。5.抽一条锚艇至第一节沉管进水口，将管口起吊出水面，打开封板。待管线接头接好，等指挥船指令放入水中让沉管进水，沉放第二节沉管。6.管线沉完重复第一节沉管沉完后的步骤。7.最后一节沉管沉放时用锚艇使岸管接头端尽量顺岸，待沉完后退潮露滩时人工拆掉多余管线，处理与岸管对接。5.2.7上报监理及海事部门敷设全部完毕后，测量沉管坐标，上报海事部门及业主项目部，防止过往船只对管线的损害。5.2.8注意事项1.封板：每节沉管在组装场地准备候潮拖往沉放区前，将两头用封板封死，避免进水影响沉管拖航过程中的浮力，及导致管线沉放时产生“驼峰”现象。2.钢丝绳：每节沉管两端都先系好备妥的ф24mm、长30m的钢缆，以备起吊接头。3.沉管对接：因风浪影响接头螺栓孔对接上下左右晃动很大。沉管两接头垫浮筒时应保证两对接钢管水平，用两条锚艇上的绞关带好固定。该过程一般会持续1～2小时，当然也可能半小时内即接好，也可能超过4小时。在此过程中应特别注意人员落水及夹伤事故的发生，应选派有丰富经验的管线工进行。5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管线工30组装沉管、拼接接分节接头头2施工员3指挥现场敷设作作业，配合合测量员测测量定位3测量员3负责现场的测量量定位4船员306．材料与设备本工法采用的主要机具、设备详见表6.表6机具设备表序号设备名称设备型号单位数量用途备注1RTK南方套2管线定位、水下下地形测量量2测深仪SDH-13DD台1测量水深3锚艇25T艘3辅助敷设4拖轮500HP艘3辅助敷设5交通船60HP艘2辅助敷设7．质量控制7.1质量保证措施7.1.1制定敷设方案要全方位考虑，避免遗漏细节问题。7.1.2对敷设采用的材料要严格按程序检验。7.1.3管线的测量、定位、复测工作要及时、准确。8．安全措施8.1遵守国家发布的《安全生产法》，遵守建设部、中华全总、劳动人事部联合发布的《建筑安装工人安全技术操作规程》。8.2坚持“安全第一、预防为主”的方针。加强安全教育，坚持上岗前的安全培训和安全技术交底工作，建立健全各项安全规章制度，加强安全岗位责任制。严格按操作规程作业。8.3建立水情预报系统，加强水文气象预报。8.4必须严格执行《水下施工作业安全管理规定》及相关规定，并随时接受港监部门的检查指挥。8.5施工区域设置足够的照明系统，晚上施工照明要充分，要有电工值班。8.6所有船员坚持持证上岗，船只作业人员一律穿戴救身衣，以确保人身安全。船上灯光信号齐全，符合安全作业，航行要求。8.7为保证作业船舶所抛外八字锚不影响其它船只航行的安全，应采取以下措施：8.7.1利用定位船上的压缆装置，可以在船弦处压至水下4m，只要其它船只离定位船10米（此时缆绳已在水下超过10m深）航行，可以保证船舶航行安全；8.7.2设安全标识，以提示其它船只：白天用10米竹杆挂小红旗向外伸出7米指向抛锚处；夜间施工，则改小红旗为红环照明灯一盏。9．环保措施9.1遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章。9.2落实环保责任制，与责任人的经济利益挂钩，形成责、权、利相结合的制约奖惩机制。9.3按环保体系的要求来管理工地的工程材料、设备，并定期进行检查。9.4用于水下施工的船舶必须配备油水分离器。废油、废水、固体废弃物要按规定回收。10．效益分析10.1解决了绞吸船在开敞海域施工时风大、浪高、流急及台风等恶劣工况下，水上管线容易拔断、漂失的问题。10.2减少了浮筒的使用，节约了成本，每米节约450元。在上海南汇东滩促淤圈围（四期）一标工程中敷设沉管5.5km，节约247.5万元；在厦门市环东海域滨海旅游道路（凤林－后田段）工程、丙洲海域综合整治工程（试验区）二期H标段工程中敷设沉管4.7km，节约211.5万元；在上海临港新城芦潮港西侧滩涂圈围二期工程四标段工程中敷设沉管4.5km，节约202.5万元。10.3提高了船舶的时间利用率，有明显的经济效益。10.4有创造性，社会效益显著。11．应用实例11.1上海南汇东滩促淤圈围（四期）一标工程沉管敷设施工采用了长排距沉管敷设的施工工法，取得了很好效果。11.1.1上海南汇东滩促淤圈围（四期）一标工程地处长江口南岸大治河河口至石皮勒港河段，圈围面积约16488亩，圈围大堤为1级堤防。该工程的要求堤身供砂近300万m3，堤身取土区距离大堤约5～12km，堤身供砂排泥管线距离长。考虑到施工海域自然条件差，在风大、浪高、流急及台风等恶劣工况下，水上敷设浮管容易折断、漂失。根据测量结果，岸边滩地较缓利于敷设沉管，因此我们决定在堤身取土区至2a#排水口附近采用长排距沉管敷设技术敷设沉管5.5km，解决了水上管线维护难的问题，同时减少了浮管的使用，节省了成本，提高了船舶的时间利用率。该工程于2003年9月28日开工，2005年6月16日竣工。该工程被评为优良工程。11.2厦门市环东海域滨海旅游道路（凤林－后田段）工程、丙洲海域综合整治工程（试验区）二期H标段沉管敷设施工采用了长排距沉管敷设的施工工法，取得了很好效果。11.2.1厦门市环东海域滨海旅游道路（凤林－后田段）工程、丙洲海域综合整治工程（试验区）二期H标段位于同安湾西侧，主要包括陆域形成（总面积为128.6公顷）、岸线整治、地基加固和排水工程四个项目。H合同段包括造地面积88.1万平方米，临海围堰2107米，路基围堰3568米，吹填量699.71万平方米，软基处理面积1193576平方米，以及其它构造物工程等。在吹填施工中，采用长排距沉管敷设的施工工法，取得了很好的效果。工程于2007年1月1日开工，2007年10月25日完工，该工程被评为优良工程11.3上海临港新城芦潮港西侧滩涂圈围二期工程四标段沉管敷设施工采用了长排距沉管敷设的施工工法，取得了很好效果。上上海临港新新城芦潮港港西侧滩涂涂圈围二期期工程四标标段位于长长江口与杭杭州湾交汇汇处南汇嘴嘴以西，东东起芦潮港港车客渡码码头，西至