目录

一、前言

二、工艺原理及适用范围

三、施工程序

四、质量标准验收规范

五、机具、设备、材料

六、劳动组织及经济分析

七、安全措施

八、工程应用实例

附页一

附页二

一、前言

随着我国现代化的进展，资源的开发，各种介质的长途输送管道数量逐年啬，管道口径不断扩大，穿越河流工程也随之增多。

怎样解决大口径管道穿越河流工程的问题已是长途输送管线的一项最关键难点。

目前国内管道穿越河底工程，其管沟成型多采用截流法，挖泥船法，挖铲法及气举法等等，上述施工方法同本工法比较，施工工期长、造价高。尤其是不适合具有潮夕特性的双流河流，另外管道夹层采用灌筑碎石混凝土工艺，在管道预制时就必须打筑完毕，使管道自重和钢性增大，不便制做，牵引和弹性敷设。

管道牵引一般都采用水下或水上正向牵引，这样不但道路、大临建设费用高，而且跨河岸施工，使牵引不便于统一指挥，安全性低。

本工法开创了水下爆破成沟，水上浮管倒牵引，直管段弹性敷设，夹层压注速凝水泥的施工方法，较好的解决了上述问题。

我们采用这一方法成功的将直径为1．02米，260米的钢管，穿越过河宽260米，水深6．6米，具有海相潮夕特性的双台河底。

本工法施工技术与管理都较完整，施工同期短，工程造价低，适应我地区情况。

二、工艺原理及适用范围

1、水下爆破成沟是利用了炸药所产生的能量抛掷泥石，压缩沟坡，形成快速挖沟的效果，炸药包采用是钢管桩装药的方法制成。（具体数据见剖面图附页一）特点是：可根据设计要求管道埋深设计算药量，排布炸药桩可一次成沟。

    1．1管沟爆破成型计算与所用炸药、配方及其性能，系专利成果，这里不作介绍。

2、直管管道弹性敷设，就是根据材料力学梁弹性变形原理，而过河管就是一个假定成受布载荷的巨大横梁，使其在弹性变形的范围随均匀凹形的管沟产生弹性变形，沉附在管内达到设计埋深的要求。

2．1要求变形时可用梁的挠曲线近似微分方法以进行计算：

Y″=M（X）/EJZ

2．2用所需要命的变形量所产生的最大变形弯距进行应力强度校核：

σ=Mmax/WZ≤〔σ〕

2．3适用范围就是符合上述计算公式要求所有的过河管道。

3、弹性敷设管道的一项关键步骤就是夹层管注混凝土，其最好在过河管道穿越完成后进行，否则将使管道自重和钢性加大，难以牵引和弹性敷设。对此，我们应用材料代用的方法将流动性极小的碎石混凝土改用比重为1．9的800号液体水泥浆，采用固井车压注使管道夹层在管道牵引就位后一次压注完毕。

4、具备上述条件后即可进行倒挂牵引，倒挂牵引就是在河的同一岸建设管道预制声地，运输道路和其它大临设施，而运输路又可为管道牵引设备运行使用，河的另一岸只设置一组导向滑轮锚点即可，牵引时管道和牵引设备逆向运动。（详见牵引布置图附页二）

设计索引力计算：

G0=G主+G套+G防+G附

F=K*F0*f*G0

F1=F′/N

G0-牵引管道总重量

G主-主管道重量

G套-外套管重

G防-内、外防腐层重量

G附-附加件重量

F-安全牵引力

K-安全牵引系数 取3-4

F0-起动系数   取1．1

f-磨擦系数（按管道发送形式查取）

F′-选定设备牵引力

N-设备台数

三、施工程序

    1、施工准备

正式开工前必须做好下列工作：

1．1编制施工方案同时确定各项施工参数

1．2在伏越河的一岸建设大临设施，并做到三通一平，垂直河道挖掘一休管道发送沟，沟底必须略低于河水表面。

1．3选配设备、机具

1．4准备施工用料

1．5制定生产指挥系统及安全防护机构

2．管道组对及炸药桩的夯设

上述两道工序可同时进行

2．1平行了送沟在沟的一侧组对焊接管道并使其成直管型，制作成型后对主管及夹层分别进行强度及严密性试验。合格后整管放入发送沟内准备牵引。

2．2利用水上平台安装三台打桩机。按炸药桩布置要求逐序夯置。

3、充填炸药、牵引准备

3．1充填炸药必须在牵引准备工作完成后进行，选择天气晴朗的日子尽快的逐序充填完，必须当天装填且密封完好，随即配好起爆线并应多次检测合格后才算达到起爆条件。

3．2牵引准备

    （1）配置管道牵引耳，头尾各二点，如管道过长右在管道适当成对加设。

（2）配置锚点，河对岸为倒挂牵引头部主钢丝绳导向锚点一组。牵引设备运动路线弯处均应设置导向锚点，因试牵引时各处锚点均不能参加。所以吨一定要够。

（3）配置主、副钢丝绳，其中主钢绳为正式牵引管道使用，副钢丝绳为牵引主钢绳过河使用。（副钢绳较细）

（4）配置沉管注水泵及注水管，并试车合格。

（5）配置牵引设备，以牵引载荷为基础计算后配置，推荐使用大牵引力推土机。

（6）配置水中稳管拖轮。

（7）试牵引过河管运行1-2为，确无误后人员设备退出爆破危险区待命。

4、起爆、牵引、沉管就位

（1）起爆、待冲击波过后，测明爆破情况，如无哑炮，沟深合格机具，设备及一切施工人员各就各位，用副牵引绳将头部主牵引绳拉过河，边在牵引设备上，其它准备工作也应几时完毕后，马上开始向河内牵引管道，争取在短的时间内将管牵引过河。

（2）当管进入河中后，应将拖轮用钢绳连在其上，以抵抗水流的冲击力。

（3）当管进入河内3/4时，开始向管内注水，同时注意管的沉浮情况，如出现水没部分整管，停止注水防止形成水下牵引。

（4）管道牵引过对岸后，用拖轮稳信并调整到正确位置，同时快速打开头部排气孔，继续注水，至管道全部沉入河底管沟内安装就位。

5、夹层注浆

（1）对管道的主管及夹层第二次进行试验，合格后即可对夹层进行压注比重1．9的800号水泥浆工作。

（2）将主管内充满水，绝对不得留有空气，并加压到0．5Mpa以上，保证稳压，以抵消夹层注将对主管产生的外压，造成失稳事故。

（3）打开注浆孔及放空管，注浆孔接在注浆设备上进行压注浆。

（4）待泥浆从放空管喷出以后，随时采样分析，比重达到1．8左右时，注浆即为合格。

（5）保证主管和内压到24小时以后方可泄压。

6、过河管施工流程

场内测量

场内整平

交工验收

    检1

管道除锈

大临建设

    检八

注水泥浆

管道防腐

挖设发送沟

    检二    检七

二次试验

管道组对

    检三

    检六

附件安装

沉管

牵引

夯爆破桩

水压试验

检四    检五

爆破

装药

牵引准备

检：必须由建设单位代表，施工单位代表共同参加的检查。

至此过河管安装全部结束。

四、质量标准及验收规范

1、牵引平面布置

过河管制作完成放入了送沟后，必须垂直河道，对央求导向锚点刀必须和过河管成一条直线，水中拖轮停在管道的上游一侧。以管中段向两侧排列。

2、牵引设备要求

管道尾部及中部的牵引设备必须成对配置，功率相同，最好采用同型号的设备。牵引角度应大体一致，以防管道侧向受力不均影响牵引效果。

3、爆破桩要求

为了保证管沟的深度，桩距误差控制在±0．5米内，深度不得小于要求深度。

4、稳管拖轮牵引力不得小于管道受河水的冲力。

注：拖轮牵引力计算

F≥ψ*Px

Px=Cx*Dh*γb*V2/2g（KG/M）

附号说明：F-拖轮牵引力

          ψ-调整系数（考虑牵引力的倾斜角度及安全性取3）

          Px -单位长度管道所受水平推力。

          Cx -阻力系数（考虑管道表面的粗糙度取0．8）

          Dh -管道在河流方向最大投影直径

          γb -河水比重

           V-河水流速

5、夹层注浆入口浆比重不得低于1．9，喷出浆毕比重不得低于1．8。

6、管道制作，焊接、试压等执行《给排水管道施工及验收规范》GB235-82标准及设计图纸要求。

五、机具、设备、材料

过河管施工需要的主要机具、设备、材料、管道预制用的吊管机、倒链、电焊机、电动试压泵，开挖土方挖沟面，成沟用的水上平台，打桩机、炸药、雷管，牵引用的推土机、钢丝绳、导向滑子、地锚、拖轮、沉管用的大水泵、夹层注浆用的因井车等。（详见下表一）

六、劳动力组织及经济分析

1、劳动力组织

管道穿越河流工程各个施工阶段的穿插性，连接性都较强，要求的专业性更为严格，所以必须分清各阶段所处的施工程序，有重点的统筹安排，如管道制作侧重铆工、电焊、爆破侧重爆破工，牵引沉管侧重起重工等等，在各个施工阶段应及时补充不足工种，合理的组织劳动力。（以双台河过河管为例，见表二）

2、经济分析

本工法工艺同其它施工方法相比经济效益是十分可观的。

（1）水下爆破成沟较其它截流，气举等方法可大大的缩短工期，公此一项就节约大量的人力物力的投资，还可获得提前投入生产的间接效益。

过河管施工机具、设备、材料表（双台河例）

施工主任

牵引指挥

施工队长

对外合作

管理服务组

牵引组系统

爆破组

电工组

起重组

铆工组

汽焊组

管工组

钳工组

综合组

    1．3管道组对劳动力投入

（3）直管段弹性敷设，可使管线呈直线制作，即方便了施工双减少了原管呈河床截面型数倍的预制场地和发送场地，同时刀保证了管道穿越的成功率，避免了风险费用的使用。

（4）夹层压注800号水泥浆，从开始准备到结束，一般只需要半天到一天的时间，较之采用分段灌注再组对的100号碎石混凝土的施工，其经济效益是无法相比的，而又因此减轻了管道自重，使过河管在最轻便的状态下牵引，其牵引用机具设备的数量及功率都大大的降低，这又是一项可观的费用。

（5）我们在盘锦市第二水源双台河过河管的施工中，采用了本工法，公直接费用就节约了32万元，（公包括弹性敷设，夹层注浆、倒挂牵引，稳管装置等四项合理化建议节约的费用，加之没有计算在内的风险费，减少的大临费等经济效益是非常可观的。

七、安全措施

1、过河管穿越工程是一项具有风险性质的特殊工程，施工前必须制定严明的纪律和条例，并在施工中严格执行，才能保证整个工程的安全施工。

2、必须成立指挥领导小组，下设各施工段专职负责人，在爆破阶段要设立总指挥一人，以协调这一最着急阶段的施工步骤，凡参加施工者必须绝对服从指挥。

3、各个技术工种专业技工配置要在600/0以上，电焊工必须具备焊接合格证，打桩工、爆破工、电工，机械操作工需要具有资格证方可上岗操作。

4、开工前及每个施工阶段前必须逐级的进行技术交底，使所有的作业人员充分了解施工的各个环节及自身责任。

5、进行水上施工时必须配备救生艇，在爆破牵引阶段还应配置救护车及救护人员和用品。

6、爆破物品应专设库房保管，由专人负责，使用时严格按操作程序及要求进行，危险域严禁烟火。

7、爆破设计时必须计算出爆炸冲击波能量，地振波强度及飞片距离，规划危险范围及安全措施。

8、爆破前必须在危险区边缘设立警戒，危险区内严禁留有居民末经许可人员。

9、必须制定“准备”、“起爆”“解除警报”三级信号弹及哑炮处理物品。

10、牵引时严禁在管道上行走，施工者应远离钢丝绳两侧，坚守岗位，绝对服从指挥。

11、总之，施工中必须严格执行施工纪律，工艺纪律和安全纪律，它是过河管道穿越工程顺利完成的保证。

八、工程应用实例

一九八八年七月，盘锦市第二水源工程双台河过河管穿越，采用的就是此工法，成功的穿越了一条直径φ1020mm，长260米，弹性变形8．9米的过河管道。

在施工中，我们修改了原设计的管道自然河床型为弹性敷设直管型，河底管沟采用了156根水下爆破桩，按设计沟深及长度分主、副爆破桩呈三排排列，彩了定向爆破，毫秒起爆的工艺，夹层注碎石混凝土改为管道敷设后整体压注流体800号水泥浆的新工艺，管道预制组对场地，物资运输路牵引路均在双台河东央求进行的方法，不但保质，保安全的完成了任务，解决了第二水源工程的关键问题，还节约了大量的投资，公节约直接费用就达32万元。

盘锦日报曾以边连载的方式报导了盘锦市第二水源工程的、九化精神。

    管桩设计示意图：（附页一）

    H水

    H等

    Lp

    Lw 　　        α0

    H

    Lq

    H1    αm

    Lv

运输牵引路    双台子河管牵引示意图：（附图二）

    T=20

    双台河

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