浙江省诸暨市水务集团 金建平 上海海科院 沈永芳 沈仲良
前言
随着我国经济的发展，环保意识越来越强，相关法律法规逐步健全，其中污水处理工程已纳入各级政府的重大实事工程，特别在经济相对发达的东部，纷纷兴建污水处理厂。污水处理系统一般在污水处理中心的净化处理达标后，通过水下管线以及水下扩散器稀释排江、排河、或排海。
水下管线为污水处理系统的重要组成部分，亦是较为典型的隐蔽工程且在水下，显然具有一次性和不可维修性。其质量的好坏直接影响到污水处理系统是否正常有效的运行和污水处理系统的使用年限。
时下水下管线敷设项目方兴未艾，相关经验比较缺乏。水下工程在我国的技术相对落后，各项质量保障手段也相对缺乏。，对水下管线工程而言，目前国内没有专门的规范，工程涉及的业主、设计、监理、施工各方，只有借鉴其他规范或自定标准。因此，在面临质量控制指标各不相同的情况下，对如何保证水下管线的质量，是一个新课题。作为工程质量的保障手段，水下管线的质量控制尤为重要。
一、水下管线的组成
水下管线的敷设一般有直埋法、穿越（顶管）法和开挖埋设法，污水处理系统的水下管线的敷设因近岸敷设，一般采用开挖埋设法。这里所讲的水下管线为开挖埋设水下管线。
水下管线的直径一般在 1m — 2m 左右，目前普遍采用材质为 Q235 系列的钢管。水下管线工程一般可分为管段制作、水下基槽和垫层、管线浮运沉放、水下管线及构件安装、水下覆盖等五个分部。对各分部的质量控制侧重点各不相同。
二、管段制作的质量控制
管段制作是一个常规工程，各种控制指标、标准和规范相对成熟，在设计文件中均有规定。因管线制作一般在陆上实施，质量控制方面也容易实施。其质量控制点一般为： 1 、钢材、焊条、防腐材料等原材料的进场控制和焊接工艺试验； 2 、钢管卷制的几何尺寸； 3 、管节对接间隙、管壁错缝、钢管拼接的焊缝无损探伤等指标控制； 4 、防腐程序和防腐厚度控制； 5 、构件安装控制； 6 、钢管试压； 7 、下水前的整体验收和防腐修补等。
本分部的质量控制重点是： 1 、因钢管的制作时间相对较长，制作工序较多，钢管的装卸和长距离运输可能会导致管节外型变化及外防腐破损。因此，运输及装卸过程中对大口径钢管要采取相应的装卸工艺和措施以控制管段的几何形状和尺寸的变化影响，一旦外防腐出现损坏要及时修补。 2 、钢管防腐一般经过除锈、底漆、缠绕玻璃纤维布、面漆等多道工序，油漆表干、实干、固化有固定的时间要求，须严格实施程序； 3 、现场拼接焊缝除锈质量不易保证，需加强监督。
在本分部工程中，通过有经验承包商的施工和有责任心监理人的监理，工程质量一般能保证。
三、水下基槽和垫层的质量控制
水下基槽和垫层的质量是水下管线工程质量的基础，也是水下管线质量控制的重点和难点，它直接影响水下管线的定位、标高。水下基槽的开挖底宽一般设计上有明确要求，控制偏差为设计底宽的± 200mm ，根据工程实施经验，施工单位多以超宽来保证水下基槽的设计宽度，检测时重点控制负偏差以满足管道的沉放要求；放坡一般为 1 ： 3~1 ： 6 ，只要满足基槽不坍方即可；基槽水下底标高控制偏差要求为设计标高的 0~? 200mm ，由于水下基槽开挖常选用抓斗式挖泥船，超深不宜控制，往往超出规范要求，一旦超深只有通过后续工序 ── 水下抛砂解决。因此，水下基槽垫层必须严格控制，要求平整，标高控制偏差为设计标高的± 200mm 。然而，水下工程不能直接看到，在实际施工中很难控制，为了确保砂垫层施工质量，必须借助于水下检测手段。水下基槽和垫层的检测方法一般有三种： 1 、测绳法； 2 、测深仪法； 3 、多谱勒声纳扫描仪法。
1 、测绳法：利用水位（潮位）标高减去测绳测得的水深读数，得到的数字为该点的标高。每 5~ 10m 测一组，每组上、中、下游测三点，取平均值，即为该桩号的基槽或垫层的标高。
该方法的优点是简单，易操作，成本省。缺点是： a 、测绳在水流作用下，水锤落点偏位严重；水平面的水流峰谷造成读数精度为 10cm 级；根据水深、水流、测量水平等影响，测绳在水中弧度矢高较大；水位（潮位）标高随时间的推移，变化较大，不易掌握。综上因素，测绳测得的读数偏差大，测量偏差比实际差 0.5m ，甚至 1m 以上，往往不能满足设计精度要求。 b 、坡度和是否坍方测量不出。 c 、基槽或垫层形状不清。 d 、基槽或垫层的定位较难掌握。
2 、测深仪法：利用装载在船上的测深仪和 GPS 定位仪， S 形反复走船，到点测深仪测深，根据水位（潮位）标高减去测深仪测得的水深读数，得到的数字为该点的标高，记录到计算机上，绘出测深图，可连续测得基槽或垫层的标高。
该方法的优点是测深读数正确，可连续测得基槽或垫层的标高。缺点是： a 、检测时间长，成本较高。 b 、测得的标高是某桩号的一点，不能代表该桩号的底标高。 c 、坡度和是否坍方测量不出。 d 、基槽或垫层形状不清。 e 、如江（海）水浑浊度高及回淤严重，测得的读数可能不准。
3 、多谱勒声纳扫描仪法：利用装载在船上的多谱勒声纳扫描仪，到达定点桩号，声纳扫描，测得基槽或垫层的实际图象，在计算机上保存，并标上水位（潮位）标高，实时反映该桩号的标高及边坡放坡情况，与设计要求进行对比，是否存在偏差，当时可反映出是否达到设计标准并作出是否加密检测的决定，以尽可能反映基槽或垫层的真实情况，最后出具检测报告。
该方法的优点是 a 、测深读数正确。 b 、数据直观真实基槽断面形状清晰，可实时作出判断。 c 、测点可灵活掌握。 d 具有客观科学地反映工程质量的证据。 e 、满足设计精度要求等。缺点是： a 、成本相对较高。 b 、如江（海）水浑浊度高及回淤严重，测得的读数需修正。
综合以上三种检测方法，多谱勒声纳扫描仪法最能客观科学地反映工程质量的实际情况，解决了水下工程不能直观地看到的问题，能满足设计要求，出具的检测报告及图象可作为监理抽检存档材料，因此，在水下管线工程中普遍采用该方法。其它二种方法，因不能全面客观科学地反映工程质量的实际情况，现在水下管线工程中应用较少。
在水下基槽和垫层的质量控制中，质量控制点有： 1 、基槽定位复核，因水上测量基准控制点不易设置，在基槽开挖工过程中，不停地需要参照陆上测量基准控制点校核进行基槽定位，因此监理需随时进行基槽定位复核。 2 、基槽和垫层底宽。 3 、基槽和垫层的平整度，一般要求控制在± 200mm ／ 20m 。 4 、防止基槽开挖高点出现。 5 、检测时，如有质量不合格点，严格按检测要求，加倍检测次数，以控制质量。
四、管线浮运沉放质量控制
管线拼接完成后，一般需按设计和规范要求进行试压（相当于中间验收，如现场情况允许，可在管线沉放后试压）。试压压力为管线工作压力的 1.5 倍，试压合格后，即可进行管线浮运沉放。
管线浮运沉放是水下管线工程是否成功之关键，管线浮运沉放方案由承包商根据现场条件详细制定，确保管线防腐层和管线构件的安全以及实施安全。方案制定后，一般由监理、业主、设计和承包商会审，会审通过后实施。
管线浮运沉放前，必须确保管线制作和水下基槽和垫层符合设计要求，校核管线定位设施，协调好包括海事、港监、防台防汛办、质监等部门的关系，以确保管线浮运沉放安全、顺利进行。
管线浮运沉放时，一般由承包商负责指挥，指挥系统要求直接、高效、科学，一般要求公司级负责人任总指挥，现场负责人任现场指挥，工程涉及各方现场旁站。管线浮运沉放的顺利完成，可以说水下管线工程已基本大功告成。
管线沉放后，水下管线情况常规已无法看到，必须借助水下检测手段。最有效的检测方法是前文提到的多谱勒声纳扫描仪法。该方法能够直观地看到水下管线在水下的状况，包括管线位置、标高、基槽和垫层情况，可以发现是否存在架空管现象。当然，也可以借助潜水员探摸，可以了解水下管线概况，但反映的数据不够客观，情况也不直观，可信度较低。多谱勒声纳扫描仪法一般由监理单位或独立的第三方实施，潜水员探摸法一般由承包商自检时使用。
沉放后的水下管线质量控制要求，因水下情况比较复杂，在满足使用功能的前提下，可适当放宽。一般要求：扩散管部分的平面位移偏差为± 1m ，标高偏差为＋ 0.2m~ － 0.5m ；其他水下管线平面位移偏差为± 1m ，标高偏差为± 0.5m ；架空管现象每 20m 小于 2 延长米，且架空高程≤ 200mm 。超出要求，一般需要水下调整，包括水下管线拖曳、水下补砂或冲砂等。水下管线如需进行水下调整，则需重新进行水下检测，直至达到要求为止。
五、水下管线及构件安装质量控制
管线浮运沉放完成后，即可进行水下管线及构件安装。该部分质量控制的重点水下安装是否符合要求。
因水下管线及构件安装是潜水员在水下进行，除了潜水员水下探摸外，最有效、直观的方法是借助水下检测手段来了解水下安装情况。目前，该分部的水下检测手段只有水下摄像。水下摄像分为清水摄像和浑水摄像，可根据水环境的情况进行选择。
水下摄像的方法是利用潜水员手持水下摄像器（水深超过 30m 时，须利用水下机器人）对准欲摄像的安装部位，通过光纤传输到岸上或船上的监视器，并录像。该方法可以方便、迅速、直观地发现安装螺栓的数量、紧固程度、管线对接等安装情况等是否符合要求，如发现有不符合要求的地方，可以要求马上整改，以达到质量控制的目的。
六、水下覆盖质量控制
水下管线安装完成后，一般要求有水下覆盖。水下覆盖层由下至上，一般有三层：粗砂层、碎石层、碎石包层或块石层（ 80~ 100kg ），总覆盖层厚度为 1m~ 1.5m 。
该分部的主要作用是保护管线防止船舶抛锚碰撞和管线稳定，重点是总覆盖层厚度必须达到 1m~ 1.5m 碎石包层或块石层覆盖层必须层层叠码。主要检测手段是多谱勒声纳扫描仪法，一般可检查面层——碎石包层或块石层，要求面层顶标高达到设计标高和保证全部水下管线覆盖碎石包层或块石层并潜水员理坡。如面层使用块石层，则要求块石为未风化石料，重量达到设计要求。
水下覆盖质量控制完成，意味着完成了水下管线主要内容的质量控制。
七、水下管线质量控制要点
水下管线质量控制，与常规工程相比，有较强的工程隐蔽性（不可见性）、一次性、不可维修性等特点，最大差别的质量控制手段是水下检测。因此，除管线制作分部为常规工程外，其他水下基槽和垫层、管线浮运沉放、水下管线及构件安装和水下覆盖等分部均需要水下检测。水下管线质量控制要点是监理人具有专业的检测设备、检测人员、检测程序、检测方法及检测报告，具备了以上要点，配备有较强责任心的专业监理工程师，并得到业主、设计、承包商等相关单位的配合，一般的水下管线质量均能得到控制和保证。
八、结束语
近几年水下管线工程在我国越来越多，其质量控制和管理上刚刚起步，需要在今后的工程中不断摸索，总结一套行之有效的质量控制方法，并编制一套专门的水下管线的设计、施工、监理、验收规范和标准，为我国水下管线工程领域服务。
（参考文献略）
