摘要：跨河段反虹涵采用沉管施工，大幅缩短工期，大幅度降低施工难度，对基坑排水无要求等优点。本文主要是介绍沉管方式在反虹涵跨河段中的施工应用。
关键词：沉管方式；反虹涵；施工应用；博罗县显岗灌区
前言
博罗县显岗灌区续建配套与节水改造工程项目于2012年12月底开始进场施工，按进度计划安排工程施工，随后负责该项目的施工方收到五坝反虹涵图纸，设计图纸要求反虹涵为现浇混凝土涵管，其中桩号0+123.07～0+213.89为跨河段。当地政府要求在2014年3月20日前完成反虹涵施工，确保下游农民春耕用水，若按照设计图纸跨河段仍采用现浇混凝土施工，则工期需要140d（四个多月），在明年汛期前完工较困难。
一、施工问题分析
五坝反虹涵是列入本次施工的主要问题，利用沉管方式对五坝干渠进行连接，五坝干渠0+852～1+050，其中跨河段长约99.1m。经施工单位申请，并经监理、设计、业主同意，跨河段反虹涵施工方案改用过江沉管施工，管材为DN1200，壁厚14mm，Q235B钢管，总长约99.1m，其他段按原设计图纸施工，可以提前完工，满足政府要求与下游农民春耕用水需求。
二、跨河段沉管方案实施
根据沉管设计方案，施工方制定了详细的沉管施工的方案，对各施工环节均制定了严密的质量质量监督控制制度。沉管施工于2014年2月开始施工，2014年3月顺利完成施工，主要包括以下工作：水下沟槽开挖→碎石垫层施工→钢管制作→钢管拼装→钢管沉放→钢管水压试验→回填中粗砂及块石→镇墩施工。具体施工过程如下：
2.1水下沟槽开挖
（1）开挖机械臂长
一般而言，开挖机械的长度，会比施工图纸要求的长度要多三分之一。该施工图纸要求深度离水面9 米，综合考虑当地雨水河水情况后，选择挖深12m的长臂钩机来进行作业。
（2）施工导标和轴线放样
根据管道沟槽轴线，底边线位置，用经纬仪定出沟槽轴线和开挖边线，在岸边布设定位桩标记，在水中抛设浮标。岸边做好高程基点，水面设置水位尺，水尺设置牢固，随时掌握施工水位及开挖高程，并随时检测开挖深度。
（3）开挖过程控制
采用分层、分段施工处理施工的边坡坍塌及回淤。采用激光测距仪定位并结合人工观测水位来保证开挖工程的顺利进行，用实时通讯方式向施工船报水位以便控制开挖深度。开挖工程使用河边用3层，河中央用5层开挖方式。施工期间在进行开挖前、中、后至少5次机器以及人工水深测量自检并同时检测基槽轴线、宽度、深度、平整度等工程指标，每次检测必须记录备在案，以便查询与修正。
（4）基槽验收
基槽验收的指标有基槽轴线以及高程、宽度等，在基槽开挖后，必须立刻进行一次全面的验收工作，发现指标不达标的情况，则必须立刻开工进行补挖，补挖后还要进行复检，保证所有指标达到工程的设计要求后，申请多方进行工程公共验收，只有多方同意基槽验收同意后方可进行下一个施工程序。
2.2垫层施工
基槽开挖是进行垫层施工的先决工序，只有通过验收的基槽开挖才能进行垫层施工工作。基槽的垫层施工先进行施工区段分区，设置以及计算好各个施工阶段的所需要的垫层材料规格以及用量，流程如下：
（1）初次卸其垫层材料设计量的90％。
（2）初次卸载完成后，其垫层材料用长臂挖掘机进行整平施工。
（3）整平垫层材料后，用机器探测以及人工探测手段对各施工区段的高程测量，按照工程设计重复上面的（1）、（2）步骤，直至完成工程设计指标。
2.3钢管及拼装
（1）钢管制作
钢管的制作，质量以及规格应该符合工程设计的要求，其制定应该按照严格的规格以及质量，并要求厂家出具钢材材质等检测证明。
（2）钢管的拼装要求
钢管的拼装完成必须现场拼接，弯头焊接是其重中之重，焊接之前要对焊接接口进行除锈打磨处理。
（3）钢管拼接检测
根据图纸尺寸把钢管按焊接成型后，外观检验和无损检测都要进行。施工单位和监理单位检验同时在场共同对外观检验，无损检测则进行超声波探伤。在验收合格后，管道两端封焊盲板，预留进水口、排水口和排气口，水压试验在陆上完成。管道水压试验合格要对焊缝扣进行抛光打磨，同时做好钢管下水安装的准备工作。
2.4钢管沉放
（1）吊管下水
钢管从陆上吊放下水安装是工程关键的程序。需准确计算每段钢管并由经验丰富的安装工程师正确指挥，才能保证水下安装工程的顺利进行。工程开始前需要先进行钢管自重和浮力计算：
钢管自重：
根据上述计算，采用四辆40t吊车在河两岸接吊。由于浮力远大于钢管自重，所以在空管的情况下可以漂浮在于水面，故无需设置辅助浮运设备。
在钢管的水下安装过程中，每个吊点并线且间距长约30 m，先焊接好钢管上的吊耳，再进行定位吊放下水工作。
当钢管吊离地面一定高度比如1米，要调整各边的起吊受力以及起吊平衡，确保吊运的距离以及道路上没有有障碍物，由起吊工程师统一指挥下进行钢管平移以及停移，并保证吊运过程中匀速作业，直至钢管浸泡在水面能够处于半沉浮状态。
（2）沉管
①进水
当管道拖至管道轴线时，调整位置，直至与设计管道轴线重合。钢管开始下沉前，先对钢管进行注水工作，打开钢管中的注水阀门以及排气阀门，保证起吊升降起重机是的拼接好的钢管处于浮沉平衡状态，下沉300 毫米，停留2 分钟完后反复提升水面进行钢管的下沉指数检测。
②下沉
保证沉管平衡钢管下沉过程中最重要施工质量控制，保持平衡是通过控制升降钢索和注水量来保证的，要确保升降索保持在收紧状态。管内空气以及水的比例要控制好均衡分布，允许水平偏差两端5厘米，超过5厘米要进行调整。
2.5回填钢管上方的垫层材料
沉管安放合乎工程设计的要求后，第一时间要进行沉管固定工作，也就是稳管工作。回填就是一个永久性稳管的工作，只有固定沉管的位置才能避免发生碰撞事故，再次测量轴线及高程是否符合工程设计的要求，确定符合要求后则利用吊船开始水下回填中粗砂工作，填砂要求沙厚度在管顶50 厘米，砂石填完后进行碎石回填，回填厚度要求距离砂定1.3米，如果上述两个步骤不符合厚度要求，则必须在每一个厚度调整至要求后才可以进行下一步回填工作，最后可以用淤泥对碎石进行回填。
总结
沉管技术在博罗县显岗水库灌区续建配套与节水改造工程五坝反虹涵中得到了成功应用，取得显著的社会和经济效益。本次施工从水下沟槽开挖开始，到回填中粗砂及块石，共历时一个多月，主要施工以机械施工为主。钢管在陆地上焊接成型，经检验合格后，试压与防腐处理，然后整体吊装，水中下沉，接着通水试验成功后回填中粗砂与块石压顶。各工序成功并安全进行且缩短完工工期，证明沉管施工技术的合理性以及有效性。
参考文献：
[1]跨河反虹涵管设计方案比选及施工实例[J].王衍行.广东水利水电.2015（12）
[2]利用沉管系泊缆力推算沉管外海横拖时的水阻力系数[J].王伟，宁进进，窦从越.中国水运（下半月）.2013（12）
论文作者:郭建功
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/15
标签：钢管论文; 轴线论文; 河段论文; 沟槽论文; 高程论文; 博罗县论文; 水下论文; 《基层建设》2018年第36期论文;