浙江海洋工程有限公司 宋凯东 杨元林 范鹏波

对于一些内陆河流，由于河流自身的特点，如水深浅，河道多堰坝等，在此类地区进行水上作业，往往大型水上起重设备无法进场，导致施工难度倍增。本文以诸暨市污水处理工程过江、排江管道工程为例，说明此工程中的分部工程水下护坦安装的施工工艺。

一、工程介绍

1 ．自然状况

诸暨市污水处理工程过江、排江管道工程位于诸暨市区浦阳江上。浦阳江属于钱塘江支流，发源于浦江县，海拔 818 米 。诸暨境内段保留了山区河流的典型特点：河床纵坡大，水深浅，河道上多堰坝。这些特点决定了大型水上设备无法进场。

2 ．工程概况

本工程共分四处过江管，一处排江管。护坦属于其中的一个分部工程，由于河道常水位低 , 河道中有运砂船通行 , 常规回填无法满足管道的覆盖厚度要求 , 故设计选用预制砼护坦块对江中管段压载，保证满足管道抗浮、覆盖层抗洪水冲刷的要求。护坦为 1.4m × 1.0m × 0.5m 的钢筋砼块体。护坦布置图示意如下：

A-A

3 ．工程难点

护坦块体经计算单块重量 1.75t ，由预制厂预制完成后，陆上运抵（无水路运输）工地现场（河道两侧大堤上）。这样要将护坦安放至设计位置，需解决以下两道工序：

⑴ 由岸上运至河里的运输设备上。

⑵ 由河里的运输设备上起吊至准确位置并安放下水。

从陆上至安装点可采用汽车吊和驳船解决运输问题。水下安装通常采用起重船安装，由于大型起重船无法进入，经仔细探讨，决定采用自制起吊安装浮体进行施工。

二、自制起吊安装浮体的制作

•  浮体的构造（见下图）

⑴ 浮体主体由 6 根钢管组成，其中 4 根 DN1200 ， δ 10 的 12 米 钢管平行排列，每两根靠拢拼成一个单体，两个单体之间保持 2 米 间距焊接。浮体主体两头各横放一根 DN1200 ， δ 10 的 12 米 钢管，以增加浮体的抗倾覆性能。（见下图）

2 桁架由无缝钢管制作，顶端中心位置设导轨梁一根，长 18 米 ，高出浮体顶面 2.5m ，两端各比浮体端头挑出 2 米 ，以利于电动滑车起吊护坦块。电动滑车起重能力为 5t 。导轨梁上两头各设 1.5t 卷扬机一台 , 用以控制中心锚缆。浮体四角各设八字锚缆一根，用手拉葫芦控制，以固定船位。

2 ．浮体稳定性计算

⑴ 船体自重

钢管重量： 3.14*1.2*0.01*7.85*12*6=21.297t

桁架及卷扬机及电动滑车重量 : 约 4t

总重 :G=25.297t

起吊重量 :N=1.75t

⑵ 船体浮力

钢管全部浸入水下时的浮力 :F= ρ gV

V=3.14*0.6 2 *12*6= 81.39m 3

F=1.0*9.8*81.39=797.62KN

F> （ G+N ）× g

⑶ 抗倾覆稳定计算及倾斜度计算

如图：浮体要保持稳定平衡状态则 :m ＞ e

图中： M ：定倾中心 C ：重心 B ：浮心

m ：定倾半径 e ：偏心距 G ：重力 N ：外力

根据公式： m=I 0 /W 其中为浮面面积对 Z 0 轴的惯性距， W 为浮体浸入水中的体积。

I 0 =1/12 × [B × H 3 - （ B-T ）× h 3 ]-1/12 × t × h 3

W= （ G+N ） / ρ g

其中： B= 12M H= 14.4M t= 2M h= 12M 得 I 0 = 1949.38M 4

W= 27.047M 3

则 m= 77.06M ， M ＞＞ e ，因此，浮体在起吊时时稳定平衡的。

三、安装工艺

1 ．河床泥面修理

水下开挖放样 ---- 水下开挖 ------ 开挖效果检验 ------ 碎石垫层施工 ------- 碎石垫层检验

河床泥面修理的要点： ⑴ 开挖面要平整，不能漏挖。

⑵ 修理后的标高只能出现负差，不允许有正误差出现。

2 ．浮体就位

移动浮体 ------ 浮体就位 ------- 拉紧中心锚缆 ------ 精确对位 ------- 收紧八字锚缆

⑴ 确定垂直于水流方向的每条护坦的轴线，沿轴线在左右岸大堤角设置中心锚桩，如下图：

⑵ 首先移动浮体至 K 10 轴线，使浮体上导轨与轴线重合，将中心锚缆系在 K 10 轴线的中心锚桩上，开动卷扬机，拉紧中心锚缆，在岸上经纬仪的配合下，再一次精确对位，收紧浮体四角八字锚缆，使浮体不偏移轴线。

⑶ 在所有锚缆拉紧后，浮体一次就位可安装数量为： 12m / 1.4m =8.6 ，即 8 块。

一次安装完成后，通过收放两头中心锚缆，使浮体在 K 10 轴线上前后移动至下一个位置。 K 10 轴线安装好后，移动八字锚至 K 9 轴线。这样依次类推至 K 1 轴线。然后再从 K 11 轴线开始，直至 K 20 轴线。

3 ．安装工艺流程

陆上二次搬运 ------ 吊运至驳船 ------ 水上运输至浮体 ------ 浮体起吊至标示位置 ------ 安放下水 ------- 潜水员探摸

⑴ 运输船采用 10t 水泥驳船两艘，以保证连续作业。

⑵ 浮体通过电动滑车从驳船上起吊护坦块，沿导轨行驶至标示安装位置，下水时由工作人员在安装块体四周立 4 根位置标杆（用以控制护坦块平面位置，使之不发生扭转）， 1 根高程标杆。每一块放下后，位置高程基本清楚。

⑶ 每一条轴线护坦安装完成后，由潜水员水下进行探摸检测。

四、安装效果

1 ．每一条江安装完成后，按监理要求进行 SKSON 水下声纳检测，经检测，安装较平整，符合设计与规范要求。

2 ．总计 2673 块护坦，实际安装时间 43 天。一般安装速度在每天（以 10 小时计） 60~70 块之间，最高可达 80 块，具有较高的效率。

五、本工艺特点

1 ．解决了大型水上起重设备无法进场的难题，保证了施工进度。对内陆河道水下安装工程具有一定的借鉴意义。

2 ．该浮体具有一般水上起重设备所没有的高效率，高精度。

3 ．该浮体制作简单，拆装方便，利于运输。

4 ．施工成本低廉。