水下管道的铺设施工工艺
水下管道的铺设施工工艺
一、概述
修建过河管、江心取水头部与岸井连接管、污水向水系排放干管、长距离河底或海底输水管等，应根据水下管道长度、水系深度、水系流速、水底土质、航运要求、管道使用年限、潮汐和风浪情况等因素，选择合适的施工方法。一般水下管道的铺设方法有围堰法和水下铺管法。
根据技术经济比较，在水系较浅，流速较小，航运不频繁、筑堰材料可以就地取材，筑堰对水系污染可控制在允许范围以内时，一般采用围堰法。但是，当不具备以上条件时，常采用的是水下铺管法。
水下管道一般有两种铺设方式：
1、铺设在水底上；
2、埋设在水底下沟槽内；
埋设在水底下沟槽内时，沟槽内管顶铺设深度一般为管径的3-4倍，以避免船只抛锚，河床冲刷等影响。海下管道的埋地铺设，还应防止风暴时管道可能浮漂或下沉，为此，管道应埋设在海床下足够深度。此外，如果水道较深，水底之上铺管不会影响航运，水底平坦，沿管线没有障碍物和悬空地，管道不会因船只抛锚、流体动力、土壤液化、床底土运动、河床冲刷或其他原因引起破坏，则可将管道直接铺设在稳定的河床或海床上。 水底直接敷设的管道抗震性能要优于水下沟槽埋设。
二、水下沟槽开挖
管道水下沟槽敷设一般有3种情况：
1、先挖槽后埋管；
2、挖槽和埋管同时进行；
3、先放管后沉入土内。
这些方法的选择取决于水底土质、水系宽度和深度等因素。
先挖槽后埋管的优点是施工设备简单；缺点是管线定位不易准确，槽底平整度差，沟槽准直度低，而且易于回淤。因此，当采用这种方法时，应适当选择槽底宽度和开挖深度。底宽一般为管外径加0.8-1.0m 。开挖深度根据回淤情况而定，边坡系数为1：2-1：4。粘土河床的回淤情况并不严重，沙土回淤迅速。常用的水下沟槽开挖方法和设备有爆破法、岸式索铲、挖泥船、高压泵船等。
爆破法开挖：适用于岩石河床；
岸式索铲：适用于狭窄水系。铲斗用岸上卷扬机曳引。铲斗顺滑道往上拉，随着挖深增加而往下放滑道。这种方法可以比较准确地控制沟槽的平面位置和准直度。
挖泥船和高压泵船：水系宽阔一般用抓斗式或多斗式挖泥船开挖水下沟槽的方法，土方卸在沟槽水流下游一侧，或由驳船运至远处；河床土质松散，可用高压泵船以高压水流冲射水底土层进行开挖。
用船或其他浮动设备开挖时，挖泥船等应临时锚舶，以保证沟槽中心位置准确。水下沟槽中心线用岸标或浮标显示，并用经纬仪或激光准直仪测量。条件允许时，可在两岸标之间拉设管道中心线，以中心线为准用标尺或锤球可测水下沟槽的位置和槽底高程。
为了防止回淤影响，可以采用分段开挖铺管的施工方法，以缩短水下晾槽时间。
三、管道的水下铺设
1、浮漂拖航铺管：
浮漂拖航铺管的方法是先在岸边把管子连接成一定长度的管段，管段两端堵板，浮漂拖航到铺管位置，灌水入管，下沉到水底或沟槽内，取下堵板，然后将各管段之间在水下接口。
如果水系较浅，有纵深岸边，岸边与水面高差不大，可在过河管中心延长线的岸边原地面制备管段；或者岸边与水面高差较大，就须开挖岸边，减少与水面高差，并在开挖区内降低地下水位后再制备管段。预制管段用船只或用设在对岸的曳引设备（卷扬机、拖拉机等）浮拖。
但多数情况是岸边预制的管段与水系平行，管段制备后装上浮筒推入水中，在水面上由船浮漂拖航。
管的两端采用法兰盘螺栓堵板。在堵板上设有直径1/2"--1"的放气孔和进水孔。 管段由水面浮航到沟槽上方，由定位起重船吊放入槽，管段下放到沟槽内。
管段水下定位及接口均由潜水工操作。潜水工用通讯工具与定位起重船联系，调正定位船锚泊位置和船上起重臂操作，使下沉管段与已铺管段对口。
2、水底拖曳铺管
当长度较大的管段采用浮航困难时，可在水底拖曳。拖运时受风浪、潮汐等影响较小，作业安全，不需牵制船，但拖运马力较大。适用与长距离深水铺管，如向海中铺设排污干管。
如管道分段预制，则应在拖曳过程中将管道逐段接口，增长拖曳长度。管道一次拖曳长度可达数十米。
3、铺管船铺管
将管子用运管船运至铺管船上，在铺管船上进行管段接口后，沿铺管船上的滑道、管托架等装置，下入水底。这种方法适用于长距离管段远离岸边的铺管工作。
4、冲沉土层铺管
水底铺设的管段，如采用预先挖沟的方法，管线定位、沟槽准直、沟底平整等质量不易保证。为了避免预先挖沟引起的缺点，可采用冲沉法铺管。
冲沉法铺管是先把管子放在水底，然后用冲泥器把高压水射向管底土层，使管底土液化，丧失承载能力，管道就埋入水底。液化土层的厚度一般为管径的3-4倍。
采用这种方法的前提条件是管底土层为可被液化的。
5、综合作业船铺管
预挖水下沟槽铺管的方法的缺点是沟槽可能发生回淤，弃土和回填土工作量大。为了克服这种缺点，可采用综合作业船铺管。
沟槽由水泵喷射高压水冲挖，挖出的土由砂泵抽升到后部回填沟槽，使沟槽晾槽时间减少至最短，而且取消了回填土的远距离搬运。