鷹潭取水頭沉管施工方案一、工程概況1.1工程背景本工程位于江西省鷹潭市信江流域，為城市供水系統(tǒng)升級(jí)改造的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)工程。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容包括直徑2.4米、總長(zhǎng)380米的PE取水管道鋪設(shè)，以及2座鋼制取水頭（單座重65噸）的水下安裝。工程建成后將提升城市日供水能力15萬噸，服務(wù)人口約40萬。1.2工程地質(zhì)與水文條件施工區(qū)域河床底質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主，局部夾砂卵石層，覆蓋層厚度2.5-4.8米，下伏基巖為白堊系砂巖。根據(jù)鉆探數(shù)據(jù)，管槽開挖段土層物理力學(xué)參數(shù)如下：天然含水率28-32%，孔隙比0.85-1.02，內(nèi)摩擦角18-22°，地基承載力特征值120-150kPa。水文條件顯示，施工期（2025年11月-2026年3月）平均水位28.6米，最大流速1.2m/s，歷史最高洪水位32.4米（重現(xiàn)期50年）。水溫區(qū)間5-22℃，透明度0.8-1.5米，pH值6.8-7.5，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。1.3工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本工程嚴(yán)格執(zhí)行《公路沉管隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T3370.2-2022）、《沉管隧道管節(jié)接頭施工技術(shù)規(guī)范》（T/CIN082-2025）及《沉管法隧道管節(jié)坐底寄放技術(shù)指南》（T/CCTAS213-2025），主要技術(shù)指標(biāo)如下：設(shè)計(jì)使用年限：50年管道設(shè)計(jì)內(nèi)壓：1.0MPa取水頭抗浮安全系數(shù)：K≥1.2沉管軸線偏差：≤50mm/100m接頭防水等級(jí)：二級(jí)（允許局部滴漏但不得有線流）二、施工準(zhǔn)備2.1技術(shù)準(zhǔn)備組織完成施工圖紙會(huì)審，編制專項(xiàng)施工方案9項(xiàng)，包括：管槽開挖與邊坡穩(wěn)定專項(xiàng)方案（放坡比1:2.5，采用鋼板樁支護(hù)）PE管道浮運(yùn)沉放施工工藝（雙駁船協(xié)同定位法）取水頭水下安裝精度控制方案（三維坐標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)）水下焊接質(zhì)量保證措施（干艙作業(yè)法）建立BIM技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)，完成管節(jié)預(yù)制、浮運(yùn)、沉放全過程模擬，重點(diǎn)優(yōu)化以下參數(shù)：浮運(yùn)穩(wěn)定性計(jì)算：確定壓載水箱最佳布置（4個(gè)對(duì)稱分布，單個(gè)容積25m3）沉放受力分析：最大彎矩發(fā)生在距管端12m處，需設(shè)置臨時(shí)支撐水流力計(jì)算：采用Morison方程確定施工期最大橫向力38kN2.2現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備施工場(chǎng)區(qū)劃分3個(gè)功能區(qū)：預(yù)制場(chǎng)區(qū)（占地80m×40m）：設(shè)置PE管焊接平臺(tái)（承載力20kPa）、取水頭組裝胎架（水平度誤差≤2mm）、混凝土配重塊預(yù)制區(qū)（C30配重混凝土，容重24kN/m3）水上作業(yè)區(qū)：劃定直徑150m的施工警戒區(qū)，設(shè)置6座燈浮標(biāo)和2套AIS船舶監(jiān)控系統(tǒng)棄土區(qū)：位于下游3km指定拋泥點(diǎn)，采用GPS定位拋泥，嚴(yán)禁超范圍棄土測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)：平面控制：采用GNSS靜態(tài)測(cè)量建立四等導(dǎo)線網(wǎng)，布設(shè)5個(gè)強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩高程控制：布設(shè)3個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)，采用電子水準(zhǔn)儀按往返測(cè)法施測(cè)水下定位：配備2套R(shí)TK-DGPS系統(tǒng)（平面精度10mm+1ppm，高程精度20mm+1ppm）2.3設(shè)備與材料準(zhǔn)備主要施工設(shè)備配置（見表1）：設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量主要參數(shù)液壓抓斗挖泥船HD8201艘斗容1.2m3，最大挖深20m起重船粵工1501艘最大吊力150t，主臂長(zhǎng)42m拖輪港拖8號(hào)2艘功率880kW，航速12kn潛水作業(yè)系統(tǒng)KMB-282套最大作業(yè)水深60m，水下通訊清晰度≥95%PE管焊接機(jī)RX9003臺(tái)熱熔對(duì)接壓力1.8MPa，加熱溫度190±5℃主要材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)：PE管（Φ2400×32mm）：執(zhí)行GB/T13663.2-2018，進(jìn)行靜液壓強(qiáng)度試驗(yàn)（20℃，100h，環(huán)應(yīng)力8.0MPa無破裂）鋼制取水頭：材質(zhì)Q355B，進(jìn)行無損檢測(cè)（UTⅡ級(jí)、MTⅠ級(jí)）止水帶：采用GINA型橡膠止水帶，硬度60±5ShoreA，拉伸強(qiáng)度≥16MPa三、主要施工流程3.1管槽開挖施工施工工藝：采用"先探后挖、分層開挖"的施工方法，具體步驟如下：先導(dǎo)孔施工：采用地質(zhì)鉆機(jī)沿軸線每50m鉆孔，繪制地質(zhì)剖面圖，標(biāo)記砂卵石層位置分層開挖：上層（水上部分）：采用反鏟挖掘機(jī)開挖，層厚1.5m下層（水下部分）：液壓抓斗挖泥船開挖，抓斗張開度控制在1.2m，提升速度≤0.5m/s邊坡支護(hù)：在距岸80m范圍內(nèi)采用拉森Ⅳ型鋼板樁支護(hù)，樁長(zhǎng)9m，入土深度4.5m，采用SP-IV型振動(dòng)錘沉樁質(zhì)量控制：開挖斷面采用多波束測(cè)深儀檢測(cè)，每50m測(cè)一個(gè)橫斷面，超挖量控制在10cm內(nèi)槽底平整度允許偏差±200mm，局部超挖采用級(jí)配砂石（5-31.5mm）回填施工期間每24h監(jiān)測(cè)一次河床回淤，當(dāng)回淤厚度＞300mm時(shí)進(jìn)行二次清淤3.2取水頭預(yù)制與安裝預(yù)制工藝：鋼結(jié)構(gòu)加工：在胎架上進(jìn)行取水頭主體焊接，采用門式埋弧焊機(jī)（焊接電流600-800A，電壓32-38V），焊后進(jìn)行24h時(shí)效處理防腐處理：噴砂除銹達(dá)Sa2.5級(jí)，表面粗糙度50-80μm，噴涂聚脲防水層（干膜厚度≥2mm），干膜附著力≥5MPa配重施工：澆筑C30配重混凝土，內(nèi)置Φ16mm鋼筋網(wǎng)（間距200×200mm），采用高頻振搗棒（振搗頻率12000次/min）確保密實(shí)水下安裝：浮運(yùn)就位：采用150t起重船吊裝，設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)（經(jīng)ANSYS受力模擬確定），吊裝索具安全系數(shù)K=6沉放定位：潛水員水下設(shè)置導(dǎo)向架（定位誤差≤50mm），利用全站儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，沉放速度控制在0.1m/min固定連接：潛水員水下安裝M30高強(qiáng)螺栓（8.8級(jí)），扭矩系數(shù)0.13-0.15，終擰扭矩1800N·m，采用扭矩扳手分三次擰緊3.3PE管道鋪設(shè)管道焊接：接口處理：采用電動(dòng)坡口機(jī)加工30°±1.5°的V型坡口，鈍邊1.0±0.5mm，對(duì)口錯(cuò)邊量≤5%壁厚熱熔對(duì)接：加熱板溫度190℃，吸熱時(shí)間45s/mm（壁厚），切換時(shí)間≤10s，冷卻時(shí)間≥30min（自然冷卻，嚴(yán)禁強(qiáng)制冷卻）接頭檢測(cè)：100%進(jìn)行外觀檢查（翻邊寬度12-15mm，高度2-4mm），每10個(gè)接頭抽1個(gè)進(jìn)行破壞性試驗(yàn)（拉伸強(qiáng)度≥母材的80%）浮運(yùn)沉放：浮力計(jì)算：?jiǎn)喂?jié)管道（長(zhǎng)12m）浮運(yùn)時(shí)需壓載水18m3，使干舷高度保持在0.6m拖運(yùn)控制：采用雙拖輪對(duì)稱拖帶（拖力50kN/艘），航速控制在2.5kn，設(shè)置防撞緩沖裝置（橡膠護(hù)舷直徑500mm）沉放作業(yè)：充水下沉：采用多段同步充水法，每段充水時(shí)間≥15min，避免產(chǎn)生過大彎矩軸線調(diào)整：通過調(diào)節(jié)4臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)（拉力30kN）實(shí)現(xiàn)軸線偏差≤50mm/100m著床穩(wěn)定：管道沉放至距槽底30cm時(shí)暫停，檢查軸線后緩慢著床，著床后24h內(nèi)禁止船舶通航3.4接頭處理水下連接：端封墻拆除：潛水員采用液壓破碎錘（沖擊能200J）拆除臨時(shí)端封墻，碎塊及時(shí)打撈上岸止水帶安裝：GINA止水帶安裝前進(jìn)行預(yù)壓縮試驗(yàn)（壓縮量25%，持荷1h無永久變形），采用專用夾具固定，安裝位置偏差≤10mm預(yù)應(yīng)力施工：安裝Φ15.2鋼絞線（抗拉強(qiáng)度1860MPa），張拉力控制在1800kN，采用智能張拉系統(tǒng)（同步誤差≤±2%）接頭防護(hù)：灌漿處理：在接頭外側(cè)設(shè)置鋼模板，灌注無收縮灌漿料（28d抗壓強(qiáng)度≥60MPa），灌漿壓力0.3MPa，持壓30min防沖刷措施：接頭處拋填2m厚塊石（粒徑300-500mm），外包土工格柵（雙向拉伸，抗拉強(qiáng)度≥80kN/m）四、質(zhì)量控制措施4.1原材料控制建立材料可追溯體系，主要材料控制指標(biāo)如下：PE管：密度0.940-0.965g/cm3，熔融指數(shù)（190℃/2.16kg）0.2-2.0g/10min止水帶：邵氏硬度60±5度，扯斷伸長(zhǎng)率≥400%，壓縮永久變形（70℃×24h）≤30%焊條：E4315型焊條，擴(kuò)散氫含量≤8mL/100g，烘焙溫度350℃×1h4.2施工過程控制關(guān)鍵工序控制點(diǎn)（見表2）：工序名稱控制指標(biāo)檢測(cè)方法頻率管槽開挖底標(biāo)高±200mm測(cè)深儀+潛水探摸每50m/1點(diǎn)PE管焊接接口壓力降≤0.05MPa/30min氣壓試驗(yàn)（0.15MPa）每接口/1次取水頭安裝平面位置偏差≤100mm全站儀三維坐標(biāo)全過程監(jiān)測(cè)沉管軸線偏差≤50mm/100mGPS定位系統(tǒng)每節(jié)段/1次質(zhì)量通病防治：管道漂浮：嚴(yán)格計(jì)算壓載水量，設(shè)置備用壓載系統(tǒng)（容量50m3）接頭滲漏：止水帶安裝前進(jìn)行電火花檢測(cè)（電壓30kV，無擊穿）管段失穩(wěn)：沉放時(shí)保持勻速，速度控制在0.1-0.3m/min4.3驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)工程驗(yàn)收分為以下階段：分項(xiàng)工程驗(yàn)收：包括管槽開挖、管道焊接等12個(gè)分項(xiàng)，合格率需達(dá)100%水下隱蔽工程驗(yàn)收：采用水下CCTV檢測(cè)（分辨率≥1080P），拍攝速度≤0.5m/s功能性試驗(yàn)：水壓試驗(yàn)：試驗(yàn)壓力1.5倍設(shè)計(jì)壓力（1.5MPa），穩(wěn)壓1h壓降≤0.05MPa通水能力試驗(yàn)：實(shí)測(cè)流量≥設(shè)計(jì)值（1.8m3/s）抗浮穩(wěn)定性試驗(yàn)：通過充水至設(shè)計(jì)水位，觀測(cè)24h無上浮現(xiàn)象五、安全與環(huán)保措施5.1安全管理體系建立"五維"安全管理體系：組織維度：成立安全管理委員會(huì)，設(shè)置專職安全員5名（持證上崗）制度維度：制定《水上作業(yè)安全規(guī)程》等28項(xiàng)制度，開展JSA工作安全分析技術(shù)維度：應(yīng)用智能安全帽（內(nèi)置GPS定位+SOS報(bào)警），設(shè)置電子圍欄系統(tǒng)培訓(xùn)維度：潛水員需通過高壓適應(yīng)性訓(xùn)練（最大模擬水深60m），每日崗前安全技術(shù)交底應(yīng)急維度：配備應(yīng)急救助船1艘（航速25kn），儲(chǔ)備水下應(yīng)急供氧裝置（工作時(shí)間≥4h）5.2專項(xiàng)安全措施潛水作業(yè)安全：潛水員下潛前進(jìn)行體檢（血壓≤140/90mmHg，心率60-100次/min）采用水面supplied-air潛水系統(tǒng)，空氣含氧量20.9-22%，二氧化碳≤0.5%潛水作業(yè)深度≤30m時(shí)，單次作業(yè)時(shí)間≤60min，減壓時(shí)間按USNavyDivingManual計(jì)算船舶作業(yè)安全：施工船舶配備AIS避碰系統(tǒng)，設(shè)置VHF16頻道24h值守起重作業(yè)時(shí)設(shè)置警戒區(qū)（半徑20m），風(fēng)速＞12m/s時(shí)停止吊裝錨泊系統(tǒng)采用"八字錨"布設(shè)，錨鏈直徑≥52mm，入土深度≥6m5.3環(huán)境保護(hù)措施水環(huán)境保護(hù)：施工船舶設(shè)置油水分離器（處理能力0.1m3/h），含油污水排放濃度≤15mg/L管槽開挖采用環(huán)保型抓斗（減少泥沙擾動(dòng)），懸浮泥沙擴(kuò)散控制在50m范圍內(nèi)生活垃圾集中收集（分類垃圾桶4組），由環(huán)衛(wèi)部門定期清運(yùn)（每周2次）生態(tài)保護(hù)：施工期避開魚類產(chǎn)卵期（4-6月），設(shè)置魚類洄游通道（寬度≥20m）噪聲控制：晝間≤70dB(A)，夜間≤55dB(A)，采用低噪聲液壓錘（聲壓級(jí)≤92dB）水土保持：棄土區(qū)周邊設(shè)置土工布圍欄（高度1.2m），防止水土流失六、施工進(jìn)度計(jì)劃本工程總工期150日歷天，采用Project軟件進(jìn)行進(jìn)度控制，關(guān)鍵線路如下：施工準(zhǔn)備(15d)→管槽開挖(30d)→取水頭預(yù)制(25d)→PE管焊接(20d)→取水頭安裝(10d)→管道沉放(15d)→接頭處理(10d)→驗(yàn)收(5d)進(jìn)度保障措施：資源保障：投入2套焊接機(jī)組（最大日焊接能力36m），3艘作業(yè)船舶平行作業(yè)技術(shù)保障：采用BIM+GIS進(jìn)度模擬，提前預(yù)警關(guān)鍵線路風(fēng)險(xiǎn)（如臺(tái)風(fēng)影響窗口期）應(yīng)急保障：儲(chǔ)備30%的備用材料，與供應(yīng)商簽訂48h緊急供貨協(xié)議七、應(yīng)急預(yù)案7.1主要風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)預(yù)警：收到藍(lán)色預(yù)警后12h內(nèi)完成船舶錨泊加固，人員撤離至安全區(qū)管段失穩(wěn)：立即啟動(dòng)備用壓載系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)4個(gè)應(yīng)急壓載水箱（總?cè)萘?0m3）恢復(fù)平衡水