取水管的施工方法与流程

本发明属于水下管道安装施工技术领域，特别是涉及一种取水管的施工方法。

背景技术：

我国大多城市存在生活饮用水源地不达标及水源不足现象。为保证取水品质，把取水口设置在水域离岸较远水质不易受影响处，例如从江河的中心取水，这样就需要在江河底下通过大口径钢管制成的自流管引水至泵房接口，引水输送至各大泵站、水厂进行处理，从而保证饮水质量。

取水的水域一般水量比较充沛，取水管道的安装施工多数无法隔离水进行施工，现有取水管的施工方法有两种：一是采用手工焊接好管道，再整体吊装下沉入水的方法；焊接好的管道较长时重量太大，需要大型船泊吊装，船吊甚至要达到500吨级以上，另外，由于很多内河水域设置有船闸，大型船泊无法进入，该方法只适用于取水口离岸较近的项目，况且取水管标高不一样，取水管进到岸上时标高变高及坐标变化，导致取水管无法整体吊装；二是采用管道分段先入水，再进行水下焊接的方法；由于取水管径较大，管壁较厚，水下焊接技术不成熟，质量无法保证；且水下焊接人工、机具设备及其昂贵，焊接速度无法满足工期要求，施工难度大又无法保证施工质量。因此，需要研究出一种能够降低施工难度同时保证施工质量的切实可行的施工方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种取水管的施工方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：取水管分段制作，包括采用材质为q235b的钢管制作取水管，在现场岸边规划的制作场，采用二氧化碳气体保护自动焊接工艺，把管道组对焊接成不超过60米长的管段，管段内外壁进行防腐处理；

步骤二：水下基槽开挖，包括根据设计的管道中心间距，多根取水管基槽一起开挖，采用抓斗式挖泥船水上挖泥清淤作业，由取水口侧向泵房整体推进，在管道基槽外边线设置水下浮标，用于船载测深仪控制挖泥船作业宽度和高程，土方抓取完毕进行清淤和基槽边坡控制，挖泥至河床基层中风化岩后，采用船舶潜孔钻机进行水下钻爆破孔，成孔后进行装药，采用爆破网络联接形式进行水下爆破，并清理爆破后渣石；

步骤三：铺设基槽垫层，包括在基槽开挖完成后，在基槽内底面先铺设不小于30cm厚碎石，再铺设粗砂层找平，形成基槽垫层；

步骤四：取水管安装，包括将步骤一制作的管段两端用堵板封堵，在堵板上设置进水管、排气管和阀门；采用起重船和汽车吊把管段溜放下水，起重船控制管段入水端，汽车吊控制管段尾端；以起重船浮运拖曳至指定水域，采用浮沉法进行水下安装；分段浮运管段沉放，从取水口向泵站顺序安装，管段之间接口在水下采用哈夫接头连接；

步骤五：水下砼浇筑，包括采取导管冲球法施工工艺，导管架设在浮箱上，浮箱与船舶以系缆连接，船舶就位，采用水上浮筒平台，漏斗高于水面1米以上，泵管连接岸上砼泵车和导管船舶，混凝土罐车和泵车准备就绪，开始水下混凝土的浇筑；

其中，上述步骤一与步骤二、步骤一与步骤三无时间先后。

优选地，在步骤一中，采用两台自动焊接机两侧对称焊接，管道对接处成单边v型坡口，轨道与焊接小车以磁力吸附管壁上，管道内侧焊口采用碳弧气刨清根、焊接。

优选地，在步骤二中，同时采用多台抓斗式挖泥船进行挖泥清淤作业。

优选地，在步骤二中，采用gps定位系统进行水下开挖测量定位；通过gps测控基槽外边线，定位后抓斗从一侧抓取土方，抓取过程要抓半斗重叠半斗，确保土方从一侧逐渐清理到另一侧。

优选地，在步骤三中，采用导管法进行施工，通过潜水员指挥控制导管精准填充，调整取水管基槽底部的高程，完成粗砂导管投料，潜水员使用水下钢尺进行水下找平直至粗砂垫层达到设计要求。

优选地，在步骤四中，管段下水后，起重船浮运拖曳至指定水域锚泊，锚定设备必须经能够受住速度不小于5米/秒的水流冲击，确保管道段锚泊安全；在溜放和浮运过程中，应注意保护管段外壁防腐层不受损坏，若防腐层局部发生损坏时及时进行修补。

优选地，在步骤四中，在管段上两吊点设置坐标，管段沉放过程用gps监控两吊点坐标，避免管段沉放发生偏移，达到管段准确沉放。

优选地，在步骤四中，管段充水时需同时排气，充水应缓慢、适量，保证排气通畅；管段下沉过程中，控制沉放速度，确保管段整体均匀、缓慢下沉；管段两端设置的起重吊点应注意保持管道段水平，力求管段两端同步沉放于基槽底部。

优选地，在步骤四中，对管段之间的哈夫连接，把哈夫配件上半部分和下半部分在管段沉放前先行安装在管段上，管段沉放到位后，将哈夫上半部分与下半部分对合，由潜水员进行水下螺栓安装紧固。

优选地，该方法还包括步骤六：管顶抛石作业；包括抛填块石和抛铺铅丝石笼，在岸边陆地设石料中转场，块石采用挖掘机装船，在基槽位置，以船载挖掘机直接抛填块石；在船上设置抛笼架及推送轨道，将石装入编织好的钢丝网内，进行封口形成铅丝石笼，在抛填块石后把铅丝石笼推入推送轨道，沿推送轨道推入抛笼架抛铺铅丝石笼；抛填块石和抛铺铅丝石笼时要沿定位线移动船体，确保块石和铅丝石笼入水位置；探查确保铅丝石笼水平度和标高符合设计要求。

本发明采用取水管道分段在岸焊接、防腐加工处理，且现场采用二氧化碳气体自动保护焊工艺拼接，比传统手工焊接可大大提高效率、质量，保证了制作焊接质量；加工后的管道分段运输吊装沉管，可避免对大型吊装船的需求，解决了内河施工水上船闸大型吊装船无法进入且进场台班费高的问题；各管段水下连接采用哈夫接头形式，避免了进行水下焊接，保证了接头质量，缩短了对接时间，此方法不会多占现场人力、空间，可提前谋划，节省工期。

附图说明

图1为本发明的取水管的施工方法流程示意图；

图2为取水管道实施例纵断面示意图；

图3为取水管道实施例横断面示意图。

图中：1-水域，2-取水口，3-取水管，4-混凝土，5-管顶抛石，6-水岸，7-基槽垫层。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为解决技术问题所采取的技术手段及功效，以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述，需要说明的是所提供的附图是示意性的，相互间并没有完全按照尺寸或者比例绘制，因此附图和具体实施例并不作为本发明要求的保护范围限定。

如图1所示的本发明的取水管的施工方法，进行图2和图3所示的取水管道的施工，包括以下步骤：

步骤一：取水管3分段制作；取水管3采用材质为q235b的钢管制作，取水管为外径3020mm，壁厚30mm，分成3段，在现场水岸6边规划的制作场，采用二氧化碳气体保护自动焊接工艺，用10米长的成品管材组对焊接成不超过60米长的管段，其中最长管段为60米，重132吨，管段内外壁进行防腐处理；采用两台自动焊接机两侧对称焊接，管道对接处成单边v型坡口，轨道与焊接小车以磁力吸附管壁上，管道内侧焊口采用碳弧气刨清根、焊接；

步骤二：水下基槽开挖；根据设计的管道中心间距，多根取水管基槽一起开挖，采用抓斗式挖泥船水上挖泥清淤作业，由水域1中的取水口2侧向泵房方向整体推进，在管道基槽外边线设置水下浮标，用于船载测深仪控制挖泥船作业宽度和高程，土方抓取基本完毕后，由潜水员下潜至基槽底，进行精准清淤和基槽边坡控制，挖泥至河床基层中风化岩后，采用船舶潜孔钻机进行水下钻爆破孔，成孔后立即进行装药，采用爆破网络联接形式进行水下爆破，并清理爆破后渣石；在本实施中同时采用两台抓斗式挖泥船进行挖泥清淤作业；采用gps定位系统进行水下开挖测量定位；通过gps测控基槽外边线，定好位后抓斗从一侧抓取土方，抓取过程要抓半斗重叠半斗，确保土方从一侧逐渐清理到另一侧；

步骤三：铺设基槽垫层7；基槽开挖完成后，先在基槽底面铺设不小于30cm厚碎石，再铺设粗砂层找平，形成基槽垫层7；采用导管法进行施工，通过潜水员指挥控制导管精准填充调整取水管基槽底部的高程，完成粗砂导管投料，潜水员使用水下钢尺进行水下找平直至粗砂垫层达到设计要求；

步骤四：取水管3安装；将步骤一制作的管段两端用堵板封堵，在堵板上设置进水管、排气管和阀门；采用160吨起重船和200吨汽车吊把管段溜放下水，起重船控制管段入水端，汽车吊控制管段尾端；以起重船浮运拖曳至指定水域，采用浮沉法进行水下安装，把取水管3安装在基槽铺设好垫层的基槽内；每条取水管3分成多段，分段浮运管段沉放，从取水口向泵站顺序安装，管段间接口在采用哈夫接头连接，哈夫配件上半部分和下半部分可在管段下水前先行安装在管段上，减少人员水下操作及时间；管段下水后，起重船浮运拖曳至指定水域锚泊，锚定设备必须经能够受住速度不小于5米/秒的水流冲击，确保管道段锚泊安全；在溜放和浮运过程中，应注意保护管段外壁防腐层不受损坏，若防腐层局部损坏时及时修补；在管段上两吊点设置坐标，管段沉放过程用gps监控两吊点坐标，达到管段准确沉放；管段充水时需同时排气，充水应缓慢、适量，保证排气通畅；管段下沉过程中，控制沉放速度，确保管段整体均匀、缓慢下沉；管段两端设置的起重吊点应注意保持管道段水平，力求管段两端同步沉放于基槽底部；管段安装到位后，将哈夫上半部分与下半部分对合，由潜水员进行水下螺栓安装紧固；

步骤五：水下砼浇筑；采取导管冲球法施工工艺，导管架设在浮箱上，浮箱与船舶以系缆连接，船舶就位，采用水上浮筒平台，漏斗在水面1米以上，泵管连接岸上砼泵车和导管船舶，混凝土罐车和泵车准备就绪，开始水下混凝土4的浇筑；

步骤六：管顶抛石5作业；管顶抛石作业；包括抛填块石和抛铺铅丝石笼，在岸边陆地设石料中转场，块石采用挖掘机装船，在基槽位置，以船载挖掘机直接抛填块石；在船上设置抛笼架及推送轨道，将石装入编织好的钢丝网内，装笼石块一般不大于100kg，以便人员操作，进行封口形成铅丝石笼，在抛填块石后把铅丝石笼推入推送轨道，沿推送轨道推入抛笼架抛铺铅丝石笼；抛填块石和抛铺铅丝石笼时要沿定位线移动船体，确保块石和铅丝石笼入水位置准确；然后安排潜水员下水探查，确保铅丝石笼水平度和标高符合设计要求。管顶抛石层可进一步压紧取水管，也避免取水管被碰撞损坏。

上述步骤一与步骤二、步骤一与步骤三无时间先后，可根据需要合理调整进行安排。

从图2中可见，本实施例中取水管在近岸位置存在爬升，基槽的标高逐渐升高，在取水口一般设置取水箱。图3中的箭头表示水流方向，本实施例中取水管共有四条。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。