中国水利水电第十六工程局有限公司福建省福州市350003
摘要：本文结合公司在鹰潭市中心城区供水工程中成功使用沉管技术的实际经验，介绍了钢管沉管技术的施工方法及控制要点，为大型钢管的沉管施工提供借鉴。水下沉管施工主要适应于管道穿越江河、湖泊，是管道穿越水深较深、地质条件复杂、围堰施工困难、有通航要求的水域的主要施工方法。沉管施工较之传统的围堰施工有以下几点优势：①工程造价低，②施工工期短，③有利于保护水体环境及河道过洪。
关键词：沉管技术工程施工
一、沉管技术的前景分析
当管道需要穿越河流时，需要根据水文特征和河流的具体情况，对当地的施工条件进行可行性研究，在众多适用性施工方法中,例如管线桥、顶管法、沉管法、围堰法，而沉管法施工技术兼顾经济方便、简单快速，而且技术成熟可靠。在实际工程中尤其是南方的大中型河流中广泛运用，有扎实的理论基础和丰富的实践经验，对本公司即将承建的花桥水库工程与管道工程有很强的指导与借鉴作用。
二、供水工程中沉管技术的施工步骤
1.施工准备
勘察是施工前的首要环节，在供水工程开始之前安排专业人士进行施工范围的全面检查和探测是为了更深入地了解地下的地质情况，为下一步的管道、设施走向和具体位置做好铺垫；其次是准备材料阶段，沉管技术不可缺乏的是钢管材料，按照施工方案的要求，除了准备好足够的钢管之外,仍然需要某些辅助设备，例如起重机械、发电机、焊接机器等。相应的设备配备相应的操作和管理人员；.再次，为了确保施工质量以及施工安全，需要由项目技术负责人对施工班组进行技术交底，安全负责人则进行安全交底。焊接结束后，需要对其进行防腐处理等工作。
2.焊接钢管
由于沉管施工对不合格管道返工难度大，对焊接施工质量要求高，是沉管施工是否成功的关键，所以必须通过多重举措确保施工质量。首先，在罗塘河左岸设置钢管焊接平台，为保证钢管对接焊接质量，应将平台硬化，减少平台不均匀沉降对焊接对接质量的影响。其次，加强对焊工持证上岗的准入管理，要求焊工具备从事压力管道焊接作业专业资格；同时加强过程监管，坚持对每道焊缝明确责任人；其后，要严格落实对焊缝100%超声波检测，每条缝10%X光探伤检测，必须全部检测合格后，方可进入下步工序（防锈处理）。最后，沉管前必须进行一次气压试验，合格后方可进行沉管。
3.沟槽开挖
水下沟槽开挖是水下施工中的重点。由于罗塘河上下游多处有拦河坝，水位较浅，施工船舶无法抵达工作区，传统水下开挖、吊装方式难以实现。本工程采用在罗塘河沉管区自制钢浮箱（6m×30m×1.5m），沟槽开挖采用PC400-7型长臂挖机进行，上下游侧开挖坡比1：4至1：2.5，水下基槽浚挖前应对管位进行测量放样复核，开挖成槽的过程中及时进行复核。基槽浚挖深度应符合设计要求，超挖时应采用砂或砾石填补；局部欠挖点采用自制钢浮箱配挖机进行挖除。沉管沟槽开挖完成后，局部可能需要修整，到时在靠近沟槽侧平台用挖机再进行沟槽局部修整。槽底设计碎石垫层40cm，沟槽整平采用潜水员配合长臂挖机挖机进行，外购碎石利用12t自卸车运至码头翻运至浮箱平台，由长臂挖机抛填，通过水面控制测量由潜水员用刮板找平。经检验合格后应及时进行管基施工和管道沉放。
4.管道定位
钢管水平段与斜坡段整体焊接一次沉放，钢管总长149.01m，重62.944t，左岸采用一台220t吊车和右岸采用一台100t吊车，同时左右岸上游侧布置两台5t卷扬机配合牵引到沉放位置。
根据钢管长度，考虑设计四个吊点，钢管两端斜坡段各设一个（距弯头至少2m），主吊位置设置两个吊点（由左右岸大型吊车负责）。两端各配一辆25t吊，负责保证斜坡段钢管始终朝上。
在右岸管轴线上游侧20m处设5t卷扬机一台，左岸管轴线上游20m处设5t卷扬机一台，钢管吊入水中后，上游端用钢丝绳与右岸卷扬机连接，下游端与左岸卷扬机连接，卷扬机设地锚锚固，在其上游侧与垂直水流背水侧各设一个地锚。牵引时左岸卷扬机先开动，至钢丝绳绷紧停机固定不动，再启动右岸卷扬机，将钢管上游端拖至左岸，然后反向开动卷扬机，控制钢管缓慢旋转，直至钢管与河道垂直。调整左右岸卷扬机启闭，将钢管牵引至沉放位置。
为了检验在拖管横管时，管是否被损坏，在钢管下水后进行第二次气压试验。水面气压试验0.15MPa，气体试验时在管体表面浇洗衣粉水，当10分钟内不见管体表面吹乒乓气泡为试验合格。
5.注水沉管
左右岸25t汽车吊负责管身弯起段始终朝上，与卷扬机配合进行钢管管身控制，测量校准钢管位置后开始沉放，作业人员乘坐工作船打开钢管两端的进水阀和排气阀，抽水注入钢管（根据水泵规格，每抽水5分钟后，稳管10分钟，注水过程密切注意钢管整体状态，不得因注水过快而导致沉管突然下沉），进水管上设流量表，下沉过程中吊车、卷扬机协调配合，保证钢管处于水平状态平稳下沉。
在罗塘河左右两岸按照设计管轴线浇筑混凝土基础，安装稳管支架，起到定位及稳管的作用。下沉过程中随时测量校准沉管中线位置，直至钢管沉入槽底，钢管沉放完毕后左右岸斜坡段卡在稳管支架上，保证钢管不产生水平、垂直位移。打开排气阀、进水阀，向钢管内注水，直至空气全部排出。
6.管槽回填
钢管下沉安装位置符合设计要求后，进行管侧、管上的回填。从下到上依次回填砂砾石、模袋混凝土、格宾石笼、块石，回填使用浮箱平台配合挖机进行，回填应均匀、并不得损伤管道，水下部位应连续回填至槽满。回填后要确保地貌与开挖前大体一致，保持整个地势平坦，不会造成巨大的负面效应。
7.水压试验
升压时要进行分级升压，每次以0.5MPa一级，保压过程中，要沿途观察，主要观察部位为后背、管身及接口，当确定无异常后才能继续升压，仍以0.5MPa为一级进行升压检查，有压给水管道水压试验应包含预试验和主试验，预试验：管道内水压升至试验压力稳压30min，如有压力降随时补压，检查管道口，配件等处有无渗漏和损坏；主试验：停止补压，稳定15min，压力降不超过允许压力降；再降压至工作压力，恒压30min，检查是否有漏水，无漏水为合格。
三、正确看待沉管技术在给水施工工程中的价值
沉管技术与顶管法或架空过河方法相比，对周边环境带来的危害较小，施工的时间短，安全可靠、经济性好等优势明显，但是沉管施工对技术的要求高，需要加强在施工过程中的指导与控制，一旦出现问题，很难采取措施进行补救或返工处理难度大。沉管技术的工序、步骤比较多，一环扣一环，工序程序比较复杂，例如包括水上管槽开挖、管身牵引、注水沉放、沟槽回填和压水试验等。由于管道是专门用来长期供给水资源，因此必须保证管道本身的安装质量，一旦投入使用，将很难再进行维修。
四、结语
沉管技术有效利用地下、河床立体空间，不占用河道过流截面，是社会快速发展要求和科技进步的结果。沉管技术的具体步骤繁多，宏观协调量大，工序衔接紧凑，更重要的是针对大跨度沉管要求一次性沉管到位，如发生沉管工程中钢管受损或焊缝拉裂等缺陷或事故，即宣告沉管施工失败，所以迫切需要对沉管技术进一步的完善和提高。