1 工程概况

山西省万家寨引黄入晋工程联接段阳曲原水直供工程，从引黄联接段工程7#洞出口呼延调蓄池进水箱涵取水，通过加压泵站、供水管线及其附属建筑物、调蓄池等工程设施，将水输送至阳曲县境内，线路全长38.75km。供水对象太原市工业新区和阳曲县转型发展产业园区，以及两园区所在城镇生活用水。近期水平年2020年，设计供水量3000万m³，远期水平年2030年，设计供水量4900万m³。

穿越汾河段工程位于太原市尖草坪区，太岚线跨越汾河铁路桥上游约2.45km处，桩号4+577.86～4+958.86，方位为由西南向东北穿越，穿越汾河段长约381m DN1400钢管。西侧为75m岸坡段，中间主河槽段269m，东侧为37m岸坡段，该处河槽总宽约360m，其中河东侧为河滩地，地面高程788.59～793.00m，河西侧为过水段，该段现状为早年采砂后形成的沙坑，U型断面，最低处河底高程774.00m，河道内水位约790m。

经过多方和多角度比对，穿越汾河施工采用整体沉管方案。沉管管道焊接为焊接河底直管299.231m，东侧斜管焊接27米，西侧斜管21.77米，共计焊接管道348.0m。管道上口间的直线距离为345.3 m。详见图1

图1：沉管段钢管纵断面示意图

主要施工内容：沟槽开挖、钢管焊接、钢管浮运及沉管等。

2 施工流程

沟槽开挖、钢管焊接→管道浮运管→道就位管→道注水管→道下沉管→道检查

3 沉管施工

3.1钢管焊接

钢管厂制作好的钢管运达现场，就近在穿越汾河部位下游附近搭建焊管场地平台，场地沿河岸走向, 焊接、防腐、检验完成后，管道可以方便地吊入河中。

由于管道沉入水底25m左右埋设,安装好后维修或返工难度和成本极高，对钢管的焊接质量、防腐质量要求很高，需严格控制。

首先按照设计和规范要求艺评定，确定好施工工艺、参数和选材，各工序的质量要严格控制，防腐质量控制和检查需特别注意。

钢管焊接完毕还要进行吊运、拖移浮运和管道下沉等操作，焊缝的延展性要好，为此要根据钢管材质和工艺试验选用合适的焊材进行焊接；沉管过程中，如沟槽出现塌方,弯头部位将会承受较大弯矩，因此要对弯头部位进行加固处理。

3.2 钢管焊接和防腐质量检查

钢管焊接完毕，须进行严格的焊缝外观检查和内部探伤检查。焊缝检查合格后，再进行防腐施工，防腐施工要在规定的天气条件下进行，防腐施工完毕，按照规范要求进行检查，检查合格再进行下一道工序。

钢管焊缝和防腐检查合格后，须进行气密性试验，以检查钢管的强度及严密性和消除焊缝应力。

3.3 沟槽开挖

钢管埋深管底高程为780.3m，由于沉管全线一部分需要水下回填至管底高程，一部分需要水下开挖至管底高程。

按照现场可用滩地调查结果，从附近浅滩处获取回填料，用挖泥船开挖运送回填料至回填区完成管底回填部分的施工。

沟槽开挖采用在泥驳船上布置1.0 m³斗容量挖掘机，然后将开挖料装入开底泥驳船运送到回填部位，将河床回填到高程780.3m位置。

开挖出的富余土料暂时运送到河道侧上游堆存，一方面可作为上游河道的临时挡水围堰，另一方面待管道安装结束作为沟槽回填用土。

基坑开挖时应控制好槽底标高，避免超挖、扰动土基。并尽量考虑土方平衡，以尽量减少土方外运的数量，土方平衡以详细的基坑断面平衡计算来实现，多余的弃土采取随挖随运走，以减少占用场地。基坑开挖分层、分段依次进行,层层下挖。

沟槽挖好后，应测量槽底高程和沟槽横断面。沟槽整平采用潜水员配合工作船进行，在工作船上设置漏桶，对部分不满足管槽底平整度的位置进行由人工抛填砂砾料。由水面控制测量人员与潜水员配合最终用刮板在水下完成找平至管道高程。保证沟槽符合设计要求，检查合格后才能进行沉管

3.4钢管浮运及沉管

由潜水员在完成找平的管床上铺设土工格栅，格栅完成施工后，进行复测基础面高程，管道安装前应在管床基础面上测量放样，测放出供水管道的中心点及管道中线，根据控制中心点及管道中线挂设管道边线，利用边线来控制管道安装的走向和高程。

管道下水前管道两端管口采用盲板封堵，并在盲板上设置进水管、排气管和阀门，通过进水管注入管道内生活饮用水至满管时管道按设计安装线路下沉。

采用挖泥船和二艘泥驳船配合进行将成型的钢管由临时位置浮运到设计安装位置采用整体沉放。沉管管道浮运就位后，经测量定位准确无误后，东西两侧分别采用东侧130吨履带吊和挖掘机以及西侧200吨汽车吊和挖掘机配合固定住管线。管道内进水后具有受控下沉力，从东侧进水西侧排气，在吊装机械协同控制下下沉，下沉过程中务必服从统一指挥，东西两侧履带吊和汽车吊吊钩下降速度应与沉放动态同步。合理安排注水速率，控制沉管动态，使管道均匀下沉，让管道受力控制在容许范围内。施工过程中，陆上用经纬仪或全站仪等测量仪、水下由潜水员指挥相结合，设置必要的导向缆和定位点，以保证安装位置准确。

穿河管道沉管完工后,潜水员下水检查管底与沟底的接触均匀程度和紧密性,管下如有冲刷应用砂或砾石铺填,同时检查接口情况及测量管顶高程和位置

沉管时注意事项：

（1）测量定位准确，并在下沉中经常校测。

（2）注水采用生活饮用水，管道充水时，一端注水，另一端同时进行排气。

（3）下沉速度不得过快，避免不平衡下沉令钢管跑位或产生过大剪应力破坏管道。

（4）两端起重设备在吊装时应保持管道水平，并同步沉放于槽底就位，将管道稳固后，再撤走起重设备。

（5）沉放时受力、挠度等应根据计算数据严格控制，保证其在容许范围内.

（6）下管以后，对线校正。检查管底与沟底接触的均匀程度和紧密性，管下如有冲刷，应采用砂或砾石填铺。

（7）管道按要求沉放到位并经复测无误后即可进行回填。供水管道周边20cm范围内回填料粒径采用≤20mm。

（8）穿河管道完工后，与上下游管道连接之前，要空出一段时间，以便穿河钢管能在管基上进一步自然沉降而稳定，从而保证后续的连接质量。

4 结论

北方河（渠）道一般在冬季为枯水期甚至断流，管线施工等穿越河（渠）道施工多选择在枯水期进行，这样施工工期受到严重限制。而且枯水期施工多伴随为冬季低温雨雪天气施工过程：施工工效降低、施工成本增加和质量控制难度加大。

若因工期需要，安排在非枯水期施工，势必要进行施工导流、截流和围堰施工，必然影响相关河（渠）道的正常供（排）水和通航等问题。

本次穿越汾河段钢管沉管技术的应用，为类似工程施工提供了可靠的技术支持和经验借鉴，可以增加施工工期安排的自由度，降低因施工造成的社会影响，同时还能避免冬季低温雨雪天气施工成本的增加和质量控制难度的加大。

5 参考文献

 [1]刘敏林. 沉管施工技术在过河管道中的应用[J]. 西部探矿工程，2004，09：03-04.