珠-澳供水工程过河沉管金属结构施工探索

珠海—澳门供水工程是贯彻落实国务院批准的《保障澳门、珠海供水安全专项规划报告》解决澳门、珠海咸期供水安全的关键工程。工程位于珠海市斗门区白蕉镇, 珠江三角洲西江磨刀门水道右岸。工程由一座抽水泵站、一座蓄水水库及输水管线组成。工程建成后, 可为澳门解决咸潮期的供水问题, 改善供水水质, 保障澳门长期的供水安全。

1 过河沉管总体施工布置

珠海—澳门供水工程输水管线有多处过河沉管, 最长的的过河沉管有一百多米沉管直径2.4m, 沉管采用厚度22mm钢板制作。沉管施工包括水下基础施工、金属管道制造、沉管安装三个部分。水下基础施工包括:导流及防汛施工、河道开挖施工、水下抛填施工;金属管道制造包括:板材划线放样、卷板、焊接、管道试压、管道防腐;沉管安装包括:管道基槽施工、沉管吊装、沉管连接。

2 过河沉管水下基础施工

导流工程及防汛工程是保证施工期安全的重要措施, 导流工程要保证下暴雨时候河上游的洪水能安全排洪, 防汛工程要保证在台风季节涨潮的潮水不会冲垮防汛堤, 不让生命及财产遭受损失。航道施工采用挖泥船或绞吸船进行航道开挖, 航道宽、深以低潮位时航吊、挖泥船或绞吸船能够从西江进入施工部位进行施工为准, 暂以管槽▽—6.85m高程控制航道深, 以100m控制航道底部宽。河道管槽施工采用挖掘机加上挖泥船进开挖, 水深不够挖泥船吃水深度的地方, 利用铺设临时便道供挖掘机进行开挖;水深足够挖泥船吃水深度的地方, 利用绞吸船进行开挖, 施工时也可以利用潮差时段进行施工, 当低潮时用挖掘机进行开挖, 高潮位时, 则用挖泥船开挖。

管槽水下基础面开挖后, 要进行水下分层抛填施工。抛石施工先进行水下地形测量, 检查基槽尺寸的变化, 基槽尺寸合格后, 先进行管底抛填厚100cm和管侧坡厚50cm的块石层, 然后抛填碎石垫层。抛石采用驳船按层抛填至设计高程, 块石选用15kg~100kg、饱和抗压强度大于50MP、无严重裂纹和不成片状的石块。抛投前先进行试投, 确定在水流、风浪、水位影响下抛石的落点规律, 抛石过程中块石大小搭配尽量减小投石体的孔隙率, 同时要及时测出抛投过程中的水下地形, 掌握每个部位的抛填厚度, 减少或避免超厚现象, 不够的地方要进行补抛。面层采用粒径较大原石块抛填, 抛石达到顶面高程后进行整理, 确保顶面高程和宽度符合设计要求。

3 过河沉管金属结构施工

沉管采用分节制造, 尽可能采用长钢板制造使一节钢管只用一块钢板卷制, 减少管节焊缝;沉管板料按图划好切割线、检查线、方位线并打好样冲, 采用自动切割机切割板料, 切割时要预留3mm~4mm余量加工坡口。板料切割好后要进行卷板, 卷板时利用5T龙门吊配合压头, 防止钢板初始卷制压弧时因自重引起反向折弯, 同时瓦片端口预留300mm长的直边, 直边作用是采用卷板机辊筒上加设胎模进行压头, 使钢板弯曲成符合要求的曲率, 钢板端口处不允许采用锤打击法使钢管弯曲成型和校正曲率。钢管卷制好后要进行焊接, 钢管纵缝采用X型坡口双面焊, 一般先焊内缝, 内缝焊好后要用碳弧气刨背面清根, 经焊缝表面处理后再焊接外缝, 这样能使钢管纵缝弧度平滑过渡;钢管组焊时为保证收缩均匀一致, 每条环缝均由四条焊枪同时焊接, 并采取对称、分段、分层、多道、退步焊接, 配以锤击法消除焊接残余应力;每层焊接接头错开50mm, 盖面焊缝一次成型。钢管焊好后, 要进行试压检验, 试压时管段两端用试压堵板封好, 先用水泵泵西江水进入试压管, 管道注满水后, 保持0.2MPa~0.3MPa水压充分浸泡, 浸泡时间不少于4 8 h;试压时, 要逐步平稳升压, 每次升压只能升0.3 M P a~0.5 M P a, 并检查所有接口、封板、排气阀待是否密封, 试验升压一直升至设计要求的试验压力。管道试压后, 要进行防腐处理, 钢管表面首先要除锈, 除锈采用喷砂除锈工艺, 除锈后钢管采用高压无气喷漆机进行热喷Rmal合金复合涂层漆防腐, 外壁在表面预处理后涂含5%苛性钠溶液的水泥浆防腐。

沉管防腐好后要进行沉管安装, 整段沉管调整后长120m, 重约160t, 沉管采用整体浮运就位的方法, 下水前管道两端管口用钢堵板封堵, 并在堵板上设置进水管、排气管和阀门, 拼装好的沉管由分别停在岸边的1台300t起重机配水上的1台500t船吊吊装下水, 再由岸边的1台300t起重机配水上的1台500t船吊牵引就位;沉管在安装过程应保护外层防腐不受损坏, 如果外层防腐局部损坏应及时修初。沉管安装前要测量沉管下沉位置并做好定位标志, 要做到定位准确, 并在沉管安装过程中经常校测位置, 沉管下沉时先向沉管充水, 充水速度不能太慢或太快, 速度太慢会影响施工效率, 速度太快会影响施工安全, 充水的同时要注意排气;沉管在吊装时应保持水平, 并同步沉放;沉管在槽底就位前, 要检查管与沟底接触的部位的均匀程度和紧密性, 管槽下面如有冲刷不均匀, 要采用砂砾填充;沉管在槽底就位后, 要测量管道高程和位置坐标, 检查沉管位置是否符合设计要求, 检查好后将沉管固定并回填沟槽, 回填时应先投抛砂砾石将沉管固定后, 再均匀回填, 沉管固定好后才能撤走起重设备。

沉管河床段固定回填好后, 将管内的水排干, 沉管两端焊接好上平段和穿堤防段, 焊好后要进行穿堤防段外包砼施工, 外包砼施工完好后, 采用工程性良好的粘性土回填并分层压实, 恢复河道两岸河堤。

4 结语

珠海—澳门供水工程沉管是已建成的珠海供水工程中地质最复杂、施工难度最大的一段, 其中金属结构的施工是沉管施工中最重要的一部分, 金属结构的质量直接影响供水工程质量。沉管的金属结构多, 施工强度高、难度大, 技术要求高, 只有在总结经验的基础上, 探索新的做法, 再结合具体要求, 综合比较, 使沉管的施工更合理。

摘要：针对珠海—澳门供水工程管线过江河段的环境和地质特点, 对金属结构的选型、结构型式、材料、水下结构防腐等进行比选优化, 确定了较佳的施工方案, 同时提出了施工注意事项和安全控制措施, 从而保证了珠海—澳门供水工程管线金属结构的正常施工。

关键词：珠海—澳门供水工程,过河沉管,金属结构