1、沉管法管段浮運沉放及對接施工工藝5.4.1 工藝概述 在完成管段浮運前的各項準備工作后，即可進行管段的浮運工作，一般情況下，管段都是通- 469 -過絞車系泊纜繩系統牽引出塢。管段出塢后，若浮運距離較遠，可選擇作業船布置在塢口外，管 段出塢后即將管段與作業船只連接，進行浮運施工；若浮運距離較近，則可以通過布置在船上和11岸上的絞車浮運至沉放位置，管段的沉放方式很多，常用的管段沉放采用雙方駁騎吊吊沉法，雙方駁騎吊吊沉法是利用兩 艘專用的方駁，在方駁上設置鉸車，利用方駁的浮力提供起吊力，利用管段內的壓載水箱蓄裝壓 載水提供負浮力，在放松起吊鉸車繩索情況下，管段平穩下沉。同時不斷調整系泊系統纜繩，實

2、 現管段的沉放和對接施工。圖 5.4.1-1 管段沉放方式示意圖5.4.2 作業內容管段浮運、沉放及水下對接。5.4.3 工藝流程圖管段試漏塢 內 準 備 工 作臨時支承墊塊施工沉放區系泊系統設置 管段浮運到沉放區管段二次舾裝 管段沉放對接安裝管 段 基 礎 處理管內局部施工E2管段施工- 470 -最終接頭施工最終管內作業施工圖 5.4.3-1 沉管管段浮運、沉放與對接施工工藝流程圖5.4.4 工藝步驟一、管段一次舾裝管段舾裝分兩次進行， 干塢內進水前應確認所有的“一次舾裝件”準備安裝就位。通常的 “一次舾裝”主要包括以下兩個方面：1.管段外部：GINA 橡膠帶、吊點、拉合座、系纜柱、導纜鉗

3、、端封墻人孔封門、GINA 橡膠 帶保護裝置、灌砂管頂部保護蓋、現澆管頂防錨層護邊塊、第一節人孔鋼護筒（高度不小于 1.5 米）。2.管段內部：垂直千斤頂、垂直千斤頂液壓控制系統、壓載水箱、進氣管和進、排水管路系 統、管內臨時照明系統、管內臨時通風系統、水箱頂部施工走道。二、管段浮運1.準備工作測量出塢航道、浮運航道及系泊位置的水深及回淤情況，如果回淤嚴重造成水深不足，則 應進行清淤。清除浮運線路上的障礙物。在塢口設置流速儀，以詳細掌握水流速度變化情況；設置水位標尺，以獲取潮位資料。2.出塢時機的選擇及要求 一般情況下，管段都是通過絞車系泊纜繩系統牽引出塢。出塢作業應選在高潮的平潮前半小時進行

4、。管段出塢時應控制速度，避免由于出塢速度過快形成渦流，造成擱底的事故。管段在塢 內中移位時，應保證管段不觸及臨近的坡面結構。管段浮運前，對浮運日期前后 710d 的氣象條件作出預測（天氣狀況、風向、風力、溫度、 風速等），觀測浮運沉放日的水文，對沉放當天的水文條件作出預測，確定浮運沉放時間，并隨 時根據實際情況作出調整。管段浮運時的水流速度應0.5m/s（減小管段受水流速度影響而產生大的擺動），所以選在白天大潮的高平潮到達前 3 小時做好拖航準備，高平潮到達前（水流速度最小）開始浮運。在高平潮。為確保管段可控，管段浮運時，前方采用 2 艘拖輪提供主牽引力， 后面采用 2 艘拖輪進行制動和調節方

5、向，當風浪較大時，兩側用 2 艘拖輪護航。另配備發電船 1 艘，領航船 1 艘，同時安排多艘交通船作為水上配合。3.管段出塢作業在管段起浮前，要將塢頂絞車及轉向滑輪布置好，并用纜繩連接管面的纜樁，收緊鋼絲繩， 防止管段起浮時發生漂移。利用管內水泵，在高潮前將管內壓載水箱內的水抽排出管外，使管段起浮。利用塢頂及工程駁船上的絞車將管段自起浮位緩慢地絞移出塢。4.管段浮運圖示步驟 步驟一：拖帶半潛駁在預定下沉位置拋錨定位，管段的絞拉及定位駁船就位，并系帶好所有纜繩。半潛駁泵房工程駁船河床工程駁船管 段 半潛駁圖 5.4.4-1 管段的絞拉及定位駁船- 471 -步驟二：選擇在當日最低潮時，半潛駁壓水

6、下沉，座落在河床面上。半潛駁泵房工程駁船河床工程駁船管 段 半潛駁圖 5.4.4-2 半潛駁壓水下沉半潛駁泵房工程駁船河床工程駁船 管 段半潛駁圖 5.4.4-3 管段移出半潛駁 步驟三：待潮水漲至管段底部離半潛駁甲板面高約 400mm 時，起動工程駁船上絞拉管段的的卷揚機，將管段緩慢的絞移出半潛駁。步驟四：利用工程駁船，將管段絞移至沉放區，帶上管段的系泊纜繩使管段在沉放區系泊定 位。管段三、管段的二次舾裝圖 5.4.4-4 管段沉放區系泊定位- 472 -管段在沉放區進行二次舾裝，主要是準備管頂面沉放吊駁、測量控制塔與人孔的安裝、管內 垂直千斤頂安裝及測量引點等工作。1.沉放吊駁安裝 沉放吊

7、駁可根據施工實際情況選擇合適安裝方式：起重船吊裝在塢內趁高潮時絞移出管段。2.測量控制塔安裝每節管段設 2 個測量控制塔。測量控制塔多采用桁架結構形式，塔頂主要布置管段縱橫向調 節絞車。每個測量控制塔上均配備多臺液壓絞車，其中 2 臺用于管段橫向調位，一臺或兩臺用于 管段縱向調位。管段首部的測量控制塔上還配置了以下設備：1 套供拉合千斤頂使用的液壓站1 套起重用的電動葫蘆1 個供指揮管段沉放對接使用的控制室。控制室內需要的主要設備有：顯示管段位置狀況的電子設備及顯示屏幕操縱浮駁的控制臺及負荷顯示儀器顯示管段縱橫傾的顯示屏幕一套完善的指揮聯絡通訊設施3.拉合裝置安裝 拉合裝置主要由拉合千斤頂及配

8、套設施組成。4.縱、橫調節系統安裝 縱、橫調節系統常采用滑車組和滑輪組組合而成。5.垂直千斤頂安裝每條管段設 2 個垂直千斤頂，工作有效行程 500mm。 三、管段沉放、對接 管段完成系泊工作后，即進行沉放作業的準備工作。管段沉放對接安裝主要包括管段初步對接、安裝拉合裝置、管段拉合及檢測、水力壓接、管段檢測驗收、管段穩定壓載等。1.管段沉放 管段沉放就是利用方駁提供足夠的吊力；通過調節水箱壓載水以提供負浮力進行下沉，同時通過方駁提供的吊力來控制下沉速度；沉放過程中通過 GPS 實時定位系統以保證精確定位。 沉放過程分為三步進行：a、初步下沉：逐步調節壓載水，管段初次下沉，并進行初步定位，管段緩

9、慢浮近已沉管段或接口段結構；b、靠攏下沉：穩定壓載水，精確定位，管段靠攏已沉管 段或接口段結構，再次校正管段位置；c、確認位置無誤后，先將管段前端擱置在已沉管段的鼻 托上，通過鼻托上的導向裝置使管段自然對中，然后將管段后端擱置在臨時支座上。待管段位置 校正穩定后，即可卸去全部吊力。初步下沉隨著壓載水的不斷注入，管段開始緩慢下沉。當管段頂面沉入水面以下 10cm 左右，停止初 始負浮力的加載，初始負浮力約為規定值的 50%，然后進行位置校正。此時方駁吊掛鋼纜處于 拉緊狀態。等到管段前后左右位置校正完畢后，再繼續灌水直至下沉力完全達到下沉的規定值， 并開始放松鋼纜，使管段以 4050cm/min

10、的速度下沉，直到管底離設計標高 22.5m 時停止。止水帶拉合千斤頂垂直千斤頂壓載水箱圖 5.4.4-5 初步下沉靠攏下沉 管段穩定后，利用沉放方駁的吊掛系統對管段進行調坡，基本與設計坡度吻合。然后調整系纜將沉放方駁向前面已沉放的管段方向平移，使兩節管段的對接端面相距 600±30mm，初步調整 各項誤差，再繼續下沉管段，并使管段穩定在高于其設計標高 0.5m 處。利用對接定位裝置（鼻 式托座或導向定位梁）進行水平定位，定位范圍為±170mm。管段的水平位置要隨時測定，并通- 473 -過調節鋼纜予以校正。著地下沉圖 5.4.4-6 靠攏下沉- 474 -利用對接定位裝置不

11、斷減少管段的橫向擺動幅度，并自然對中，以提高安裝精度，管段繼續 緩慢下沉，使管段處在高于其最終標高以上 205cm 處，準確距離根據沉放作業時視水文條件 而定，以防距離過近造成管段發生碰撞。把管段拉向距前面已安裝管段大約 10cm 的位置，然后 再次檢查管段的水平姿態。確認符合預定姿態要求后，開始著地作業。此時通過測量校正誤差， 使管段著地施工誤差應控制在：左右誤差小于±20mm，高程誤差小于±20mm。在沉放過程，管 段底面下的河水的重度將隨著管底與基槽間隙的減少而逐漸加大，尤其是在泥沙含量較高的江河 中這種現象更為明顯，因此要注意觀察管段與纜繩的狀態，及時調整負浮力，保

12、證管段順利下沉 就位。當管段相互靠攏，并確認位置無誤后，先將管段前端擱置在已沉管段的鼻托上，通過鼻托 上的導向裝置使管段自然對中，然后將管段后端擱置在臨時支座上。待管段位置校正穩定后，即 可卸去全部吊力。圖 5.4.4-7 著地下沉2、管段對接 管段對位精度應符合以下規定：管段前端水平方向為±2cm，垂直方向為±0.5cm；管段后端水平方向為±5cm，垂直方向為±1cm。對管段的姿態進行測量，根據測量結果確定精確定位方案， 精確對位后，在已安裝管段和新設管段間還留有一定間隙,即可進行初步對接（即初次拉合）。初步對接初次拉合就是利用拉合千斤頂，將待安裝管段

13、拉向已安裝管段，使 GINA 橡膠止水帶的尖肋 部分被擠壓而產生初步變形，使兩節管段初步密貼，實現初步止水要求，為下一步壓接施工提供 作業條件，也稱之為一次止水。當管段完成了初步對接后，安裝拉合裝置，主要是潛水員水下將 拉桿及拉合擋塊安裝在已裝管段尾部拉合座上，并清除雜物，以便于管段拉合對接。安裝好拉合 裝置并經全面檢查后，操作拉合千斤頂的控制站，進行管段拉合作業。拉合速度不大于 7cm/min， 當兩端面相距 210mm 時，再一次對管段進行姿態精確微調，直至滿足設計的安裝精度要求，然 后再開始拉合作業。拉合時要求 GINA 橡膠止水帶被壓縮 20mm，便能達到初步止水的效果。拉 合完成后，

14、通過兩種方法對拉合情況進行檢查：一是，利用測量對管段的位移進行測定，可以確 認 GINA 橡膠止水帶的壓縮量是否達到預定指標；二是，拉合完成后，即派遣潛水員再次下水作 業，檢查 GINA 橡膠止水帶被壓縮情況，多點測定兩節管段拉合后的間距，通過與拉合前的間距 對比，確認拉合的效果水壓對接、機械拉合圖 5.4.4-初8 步初步對接接水壓對接是在兩條管段端封門之間通過 GINA 止水帶形成一個相對密封的空間后，將端封門 之間的水排出去，利用管段尾部端封門的水壓力將管段向已裝管段方向壓接。在拉合千斤頂拉合 管段完成后，潛水員全面檢查 GINA 止水帶的壓接情況，并測量兩條管段之間的距離，所有的實 際

15、情況與設計要求相符合時，進行放水壓接作業。在已裝管段內，打開端封門上預先設置的排水 閥門，將端封門之間的水排到已裝管段的水箱內。在排水閥門上安裝水壓表，通過表壓的變化值， 判斷放水壓接情況。當端封門之間的水位降低時，打開上部的進氣閥，繼續進行排水作業。在整 個放水壓接過程中，潛水員在水下不斷測量兩條管段之間的距離，隨著放水的進行，距離赿來赿 小，當所測距離與設計大致符合時，放水壓接完成。GINA 橡膠止水帶在這一施工階段的被壓縮量非常大，一般可以達到 GINA 橡膠止水帶自身 高度的 1/3 左右。因此，在壓接作業完成后，可以利用測量確定管段的縱向位移量，根據該數據初步確定壓接是否成功。壓接完

16、成后，首先通過測量測定管段縱向位移量，確認無誤后，安排潛 水員進行水下探摸，檢查 GINA 橡膠止水帶是否因受壓而出現破損現象。穩定壓載圖 5.4.4-9 水壓對接管段沉放對接完成后，先將管段端封門上的水密門打開，從已裝管段內引線到后沉放管段， 利用測量儀器進行準確測量，主要是檢測沉放管段的軸線偏差及調整管段尾部標高。管段沉放對 接經測量驗收復核無誤后，在管內操作壓載系統，往壓載水箱內增加壓載水，進行管段穩定壓載。 達到設計要求，壓載量達到管段的抗浮系數為 1.05。加載完成，撤除沉放及其他工程船舶、系泊 系統，解除封航，轉入下一道工序作業。潛水員下水拆除各種臨時施工設施。在拆除人孔前，要 先

17、進行人孔蓋板的焊接工作，并在人孔蓋板上灌注無收縮漿料。四、拆除端封門圖 5.4.4-10 穩定壓載拆除端封門采用常規方法即可，先拆除型鋼支撐，再利用人工風鎬破除鋼筋混凝土端封墻和 枕梁，端封墻的鋼筋予以割除。枕梁的鋼筋注意保留，在澆注壓倉混凝土的時候，將枕梁鋼筋埋 入混凝土內。但在拆除過程中應注意：采取必要的措施保護OMEGA橡膠止水帶以及混凝土面，避 免出現損傷，進而影響管段防水性能。- 475 -五、PC 鋼索施工- 476 -為了增加兩節管段的連接強度，利用 PC 鋼索對管段實施柔性連接。每條接頭 PC 拉索由一 對索體（高強低松弛鋼絞線）和連接套筒組成，索體兩端為固定端錨環和 P 錨擠

18、壓頭（預埋件）， 接頭兩側的索體通過中間的一對定位套環實現與連接套筒的連接。1.作業內容 拉索在管段預制時進行預埋，管段沉放后打開拉索預埋件外端的封蓋，拉出拉索本體。將連接套筒與兩端的拉索初步連接。拉索頭部的定位套環與連接套筒基本旋緊，且使連接套筒基本位 于管段接頭中心位置。安裝特制小噸位張拉千斤頂。在兩側的接頭拉索鋼護套和拉索預埋件端部 之間，同時開啟，使兩側千斤頂頂力調整至 50kN，直至兩側拉索穩定調直。采用工具扳手將兩 側連接套環與定位套筒旋緊，具體旋緊量大小待承包方確定材料選型后再確定。釋放張拉千斤頂 的預力，拆除張拉千斤頂。進行連接拉索的防腐蝕處理。2.工藝流程 拉索預埋件施工管段

19、沉放對接開封蓋拉出索體拉索對接張拉防腐蝕處理。3.施工要點每組 PC 鋼索在安裝時必須先施加設計的預張力，使鋼索調直，并使其均勻受力后與連接套 筒連接。六、壓艙混凝土施工 壓艙混凝土在管段對接且基礎處理完畢后施工，其主要作用是置換壓載水箱（含水），保障管段抗浮的要求。1.作業內容 其作業內容主要包括拆除水箱和澆注混凝土。2.施工準備 準備拆除水箱的切割器材，同時購置商品混凝土，工地現場擁有混凝土攪拌站的情況下可自己生產混凝土。3.工藝流程 施工準備澆筑混凝土拆除水箱澆筑混凝土拆除水箱。4.施工要點 管段內壓載水箱的拆除必須與壓倉混凝土澆注配合進行，首先在不設水箱處澆注壓倉混凝土，然后拆除部分水

20、箱，在拆除的水箱位置澆注混凝土，再拆除部分水箱，一次循環作業。七、OMEGA 橡膠止水帶施工OMEGA 橡膠止水帶是柔性接頭的第二道防水措施，其正確安裝及確保不漏水是管段接頭止 水的重要保證。1.表面打磨在壓件裝配前，對鋼端殼翼緣板指定區域用砂輪打平、磨光，轉角角度要求與 OMEGA 橡膠止 水帶轉角的折角相同。2.清潔 接頭內腔及鋼端殼翼緣板采用潛水泵和高壓射流水槍，將管段壓載水箱的水抽出作沖洗之用，沖洗后的污水及時用水泵排回壓載水箱內。接頭處的沉積淤泥、雜物清除后運出管段外。3.標記 在管段接頭頂部及側墻的安裝區域找出中點并作標識，同時根據供應商提供的資料將 OMEGA橡膠止水帶的轉角位置

21、進行標識，以此作為安裝 OMEGA 橡膠止水帶的控制點。4.預裝壓塊及編號 壓塊安裝前，要先試安裝檢查壓塊的對應情況，并進行成對的統一編號，然后再拆除壓塊，準備重新安裝。5.熱接成型按照管段斷面尺寸，將 OMEGA 橡膠止水帶熱接成框架準備安裝。6.安裝OMEGA橡膠止水帶安裝順序為：OMEGA橡膠止水帶的熱接中孔頂中點頂角位側墻中點 底角位中孔底中點控制點之間區域安裝OMEGA橡膠止水帶保護措施施工。7.試漏OMEGA橡膠止水帶安裝后進行壓水試驗，在OMEGA止水帶和GINA橡膠止水帶間壓入高壓水，當 水壓達到設計壓力時，關閉進水閘并進行保壓。如發現壓力下降，則必須全面檢查，處理好滲漏 點后

22、重新做壓水試驗，直至經23小時保壓時間壓力不降低方為合格，此時可抽出壓入的水。 OMEGA橡膠止水帶試漏選用適用的潛水泵配合壓力表進行試壓檢漏，試壓時注意：在試壓過程中， 由專人觀察壓力表的額定壓力及操作潛水泵的開關和出氣孔。一旦出氣孔有水流出，則馬上用堵 頭把氣孔封好。當壓力表指針快達到設計壓力時，壓力將會上升很快，此時應將截止閥開關擰小。 待壓力表指針達到設計壓力時，應馬上關緊截止閥開關。穩壓直至壓力表數值沒有變化即可。反 之，則應找出泄漏原因，并進行處理后，再重新試漏。潛水泵軟管止水帶截至閥 壓力表水管接頭鋼水管E0E1圖 5.4.4-11 OMEGA 橡膠止水帶試壓檢漏圖5.4.5質量

23、控制說明一、沉管沉放就位對接后，沉管段的總體精度要求： 管段中線水平誤差為±1cm；頂面高程誤差為±5cm；中線長度誤差為±2cm。 管段安裝相對誤差要求：管段橫向容許誤差±2cm；管段縱向容許誤差±2cm；相鄰管段對接端面水平轉角開度為±1cm（弧長）。 二、管段沉放對接注意事項：1.管段的沉放前應制定詳盡的施工組織計劃，并經設計方認可后方可實施。2.管段應在高潮位時下沉就位，若一個潮期內不能沉放好，要將管段保持在基槽內，以減少 水流的影響，等到下一個潮期再沉放，但應盡量在一個潮期內沉放完畢。3.管段的沉放宜選擇在水文、氣象條件良好

24、的低平風浪時進行。4.沉管沉放過程中應控制好管段的姿態：管段繞其形心的橫向擺角<2°；縱向擺角相對管段 沉放就位傾角<1°。5.管段沉放過程中的抗浮安全系數應逐步增大，在初次下沉段宜控制在 1.01 以內，在靠攏 下沉和著地下沉階段可根據基槽底部水體的比重適當增大抗浮安全系數，但不得大于 1.02。6.在縱坡調整前，管段內的壓載水應均勻施加，相鄰水箱內的水位差不得超過 10cm。在初 步調整縱坡時，應避免只在個別水箱內加注壓載水的現象，保證相鄰水箱內的最大水位差在一定 范圍內（1035CM）。7.管段縱坡的初步調整應緩慢進行，避免由于對姿態變化的滯后現象估計不足

25、而造成姿態失控。管段縱坡的初調精度可控制在相對管段沉放就位傾角±0.2°，且應保證沉放管段鼻托端與 已沉放管段鼻托先接觸，再使自由端千斤頂與臨時支撐墊塊接觸。8.當沉放管段與已沉管段間的端面距離接近 1m 時，應放慢移位和沉放速度，杜絕沉放管段 端面觸及已沉管段的事故。9.管段的沉放就位應從鼻托端開始，當測量數據表明上、下導向裝置開始接觸后，應嚴格控 制管段在水平面內的擺動，防止由此造成的導向裝置卡死。10.當確信上、下導向裝置接觸后，通過垂直千斤頂推桿將管段緩緩地擱置在臨時支承墊塊 上。- 477 -11.管段的拉合和水力壓接應嚴格遵循先期制定的施工方案，方案應經設計認可。- 478 -12.在調整好管段的平