江苏水网段大管径沉管下沟技术研究与应用

岳超 ,徐子佳

青岛华油工程建设监理有限公司山东省青岛市266000

摘要江苏地区水网段大管径沉管下沟施工，主要面临水网段地下水位较高、管沟边坡不稳定、管沟易积水等难点，导致大管径下沟困难，且安全风险高，易造成沉管施工失败，存在较大施工风险。本文旨在选用合理的沉管施工技术，同时加强施工过程中的安全管理，针对土质特点采取明沟降水、分段沉管、拉森桩支护、槽钢支护等方法保证沉管施工过程的安全和效率。

关键词沉管下沟    水网段    明沟降水    钢板桩支护   

0引言

长输管道下沟方式主要有两种，一是利用吊管机进行常规吊装下沟，此方法主要应用于地基承载力与管沟成形较好，且下沟管道自重较小的长输管道；二是利用挖掘机进行双侧沉管下沟，主要应用于地基承载力与管沟成性较差，相对来说管道自重较大的长输管道。针对大管径（且自重大）水网段施工下沟方式，考虑地基承载力较差，且管沟成型困难，特别是淤泥土质，管沟上开口宽度往往超过15m，且随着管沟深度增加，管沟上开口宽度呈成倍递增趋势，现场采用常规吊装方法已不现实，若采用常规吊管下沟，考虑设备性能与地形难点，现场下沟举步维艰，且安全也无法得到有力保障。

1沉管下沟施工过程管理

1.1开挖前现场准备工作

1)沉管下沟前施工前应进行现场调查，并做好以下工作：

a.现场区域内应进行开挖验证，确定设备占位及一次挖沟深度。若沟内有水，将导致管道无法沉入沟底，所以针对高水位地区施工应确定管沟抽排水方式。

b.通过开挖验证情况，编制水网段施工方案，经监理审批后现场交底实施，确保施工人员熟悉方案、图纸和现场，配备满足下沟需要的测量人员、防腐人员、电工、HSE监督人员。针对特殊地质或区域编制专项施工方案，邀请专家共同研讨，优化水网段沉管下沟工艺。

2)本项目施工作业带宽度设计为26m，开挖验证后，针对边沟不成型或塌方严重而导致作业带超宽的区域，根据外协征地情况可考虑使用钢板桩，确保管沟成形，减少超占地或二次征地的费用。需要注意的是，使用前应做好钢板桩与二次征地的经济比选。

3)开挖前，应向施工人员说明地下设施的分布情况。在地下障碍物处设置醒目的警示标志，以保证施工中地下障碍物的安全，在地下设施两侧5m范围内，应采用人工开挖。对于重要设施，开挖前应征得其管理部门同意，必要时应在其监督下开挖。

4)管道下沟前应采取适当措施进行管端封堵，保持管内清洁，清洁度符合相关标准要求。

5)对每个转角桩进行复测，放出管沟中心线、作业带及进场道路用地边界线，沉管下沟前应确保管道在管沟中心线上，避免沉管过程中发生轴线偏移。

6)沉管开挖前根据设计图纸给定的阴极保护桩位置、焊口位置和地形地貌，确定阴极保护桩引线焊点具体位置，确认管道里程后，用记号笔在管体上标注阴极保护桩和管道里程，作为阴极保引线焊接的位置参数。

7)鉴于沟下补伤困难，所以提前对下沟管段进行防腐层损伤检查、补伤，现场应配备补伤材料。

1.2管道沉管施工过程管理

1)沉管下沟过程中，高地下水位地区，需要压载的管道，应按设计图纸要求测量定位，并在管道安装位置作标记，压载安装方式、位置和间距应符合规范规定。

2)对于新开工作面，挖掘机手对沉管工艺及地形不熟时，现场前期应增加对管沟中心线测量的频次，同时安排专人在距离挖掘机旋转半径安全范围内进行监察，避免因双侧挖土量不平衡而造成的管道偏离中线和管道防腐层损伤。

3)沉管下沟时，挖掘机在管道两侧对称位置同时作业。在耕地和林地地段开挖管沟时，将表层不小于0.3m的耕作土与下层土分别堆放，表层耕作土推至靠边界线附近并按要求苫盖，下层土靠近管沟堆放。

4)针对现场地基承载力较差，挖掘机大型设备行走困难，施工单位应按照施工方案要求，提前在行走区域准备铺设钢板或钢排，确保挖掘机能够正常开展挖沟工作。

5)水网段沉管过程中，现场开挖应满足设计深度要求，考虑淤泥段、粉质黏土段开挖完成后，管沟边坡稳定性较差，存在沟底塌方的现象，特别是淤泥土质，塌方后易造成沟底管道上浮，从而导致管道埋深不足。针对这一情况，现场需在沉管下沟过程中，在设计埋深的基础上向下超挖0.5~1.0m（根据土质特点），从而提前避免回淤造成管道浅埋的风险。

6)针对高地下水位段施工，管沟开挖完成后，沟内积水较多时，现场可采用分段截坝的方式进行，同时适用抽水泵将沟内积水抽出，避免管道出现漂管现象。另外，管沟开挖过程中也可采用明沟降水，即在管沟内每间隔10～30m设一处积水坑，用泵将水排出沟外。

7)管道下沟后，管道与沟底表面贴实且位于管沟中心位置。特殊情况下增加防浮管措施。

8)管段沉降到管沟底部后，应立即测量管道的管顶标高、地面标高、焊口坐标，确认管道埋深达到规范要求且无悬空段，并填写竣工测量表。沟底标高不符合要求区域应及时进行清理。

1.3管沟回填施工过程管理

1)高水位地段、人口稠密区及雨季施工期，待管道下沟后，经测量符合规范要求，应立即进行管沟一次回填。

2)一次小回填后（回填土与管顶平齐），根据现场情况，对管道管顶标高、焊口坐标进行复测，对标先期测量数据，分析管沟回填对沟内管道带来的影响，从而进一步优化下沟工艺。

3)按照设计要求，管顶以上500mm处应设置警示带。

4)在管道下沟回填后，进行地面音频检漏，如有漏点及时进行开挖补伤。

5)管沟回填土高度高出地面0.3m，并做好排水，严防地表水在管线附近汇集，严禁采用“二次回填”（即先松散回填，自然下沉后再进行二次补填）的方式。对回填后可能遭受洪水冲刷或浸泡的管沟，按设计要求采取分层压实回填、引流或压沙袋等防冲刷和防管道漂浮的措施。

6)管沟回填完毕后，恢复原有地貌及田坎、排水系统等，做到符合当地水利设施和水土保持的要求。

3施工经验总结

3.1沉管下沟质量保障措施

1)沉管过程依靠管道自身重力下沟，不得采用推、橇、压等方式下沟。

2)下沟过程中，管道与沟底接触前，应采用电火花检漏仪检查管道防腐层，如有破损或针孔应及时修补，检测电压应符合设计或现行有关标准的规定。

3)回填前及时做好隐蔽工程检查记录，并经现场监理签字确认。

4)下沟过程中，挖掘机应与管道保持足够的距离，且大于挖掘机旋转半径，宜采取防腐层保护措施，防止损伤管道防腐层。同时现场应在开挖区域设置护管措施，其长度不小于5m。

3.2沉管施工经验总结

1)施工前，施工单位可选择一段提前开挖管沟，查明地下水位和涌水量情况，预判地基承载能力及管沟边坡的稳定性，结合自身施工能力及现场情况，合理施工设备使用数量与布局；

2)通过开挖坡比试验，确定钢板桩支护方式。对于施工场地狭小或淤泥质土壤，采取护壁措施。主要采取方式为钢板桩支护，其中钢板桩支护包括拉森桩支护、槽钢支护（适用于埋深较浅区域）；

3)合理设置管沟沉管长度，且快挖快填，缩短管沟暴露时间，保持沟壁稳定。

4)根据现场情况，淤泥土质透水性较差，为减小沟内积水，应采取在沟外开挖排水沟和设置挡水坝，防止田地积水流入沟内，雨季施工时一般采用明沟降水方式开挖，即在管沟内间隔 10～30m 设集水井或者是集水坑，用泵将水排出沟外。

5)对于挖掘机难以进入的地段，采用钢板或管排等配合挖掘机作业。

参考文献：

[1]谷青悦,刘纯婧,林智敏.长输管道沉管下沟过程应力分析[J].石油工程建设,2019,45(02):16-19.

[2]宫洪雷.长输管道沉管下沟的力学分析及施工工法[J].中国石油和化工标准与质量,2013,33(07):96.

作者简介：

岳超（1987-），男（汉族），河北省保定市人，工程师，主要从事工程项目管理工作

联系人：岳超

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