松浦三桥水下泵管输送砼施工工艺
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摘要：该工程为跨黄浦江的特大桥，黄浦江黄金水道通航船舶密度大，日通航船舶5000多艘，采用水下泵管能够保证水中墩的砼连续、快速供应，同时确保施工期间正常安全地通航。本文结合松浦三桥水下泵管施工，简述水下泵管的制作、沉放及使用技术。
Abstract: This paper described underwater pump tube production, sinking and the use of technology combine with the Songpu Sanqiao submersible pumps, pipe construction.Key words: underwater; pump tube; conveying concrete; construction technology
中图分类号：TU761文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
1、工程概况
1.1、工程简介
松浦三桥新建工程是松卫公路的重要组成部分，位于米市渡下游约2.8km、松浦大桥上游约7km处。本工程位于松江区境内，全长1.65km，引桥两端与松卫公路相接。
松浦三桥主桥为四跨（80m+140m+140m+80m）三向预应力混凝土变截面连续箱梁桥。中主墩采用Φ900钢管桩基础，边主墩、过渡墩采用Φ1200钻孔桩基础,中主墩位于黄浦江中心。桥位处整个江面宽约250米，水上通航繁忙，日通航量达到5000多艘。水上工程主要有：中主墩桩基、承台、墩身、0#~16#箱梁节段，浇筑砼次数为30次，共计5800m3。
1.2、河道地形
黄浦江干流长82.5km，桥址处河段呈东西走向，河身基本顺直，河面宽约250m，河床面最高约1.5 m，最低处约-15m。中主墩位于黄浦江江中心，桥位处江面宽度为250 m，通航密度大，水上施工时对通航安全的影响较大。桥位处河床断面图如下：
图1桥位处河床断面图
1.3、水文条件
根据黄浦江潮流特点和松浦大桥处实测水文测验的潮流资料分析，松卫公路黄浦江大桥处的潮流流速在正常水文年一般不会大于1.5m/s。
本桥设计潮位值为4.47m，最高通航水位：3.97m；最低通航水位：1.41m。
2、泵管铺设思路
松浦三桥工程为跨黄浦江的特大桥，工程跨度大，技术较为复杂，黄浦江黄金水道通航船舶密度大，水中墩施工难度大，关键是保证水中墩的砼连续、快速供应，同时确保施工期间正常安全地通航。由于占用航道不可行和通航安全不易保证，采用常规的方法通长搭设栈桥到中主墩行不通，而设置水上砼拌和站或水上砼运输船的方式不可靠、不经济、不安全，另外松浦三桥工程所处区域属于黄浦江上游水源保护区，因此采用水下泵管输送混凝土较为切合现场实际情况。
根据松浦三桥桥位处的河床断面图（见图1），距防汛墙45~50米范围内的水下地形为斜坡，从这以后水下地形较为平坦，适合水下泵管铺设，因此在距防汛墙57米范围内搭设栈桥，余下的采用水下泵管（见图2）。水下泵管总长约60 m，两端竖向管高约20 m，成U型，要求细长管道一次性快速、安全地起吊下沉到江底，并固定牢靠。
图2水下泵管平面布置图
3、主要施工工艺
3.1、水下泵管的选择
施工时要求水下泵管在长时间高压和振动下使用，管道始终密封不漏水，使用过程中需保证管道不被堵塞或发生的概率很小，因此泵管刚度和耐磨性要好，管道水密性好，泵管安装下沉安全快速。
经过比较，泵管采用特制8163流体无缝钢管加工制作，每节钢管长度为9m,管壁厚5mm，弯管6mm。考虑到水下泵管施工的特殊性，结合现场砼浇筑的次数，准备铺设6道水下泵管，单路泵管堵塞时砼的输送次数不小于5次,堵管率小于20%，且施工结束时至少要有1路管道保持畅通。
3.2、水下泵管的拼接
水下泵管水平接头均使用双保险的方案，即先对接焊，对接时采用打剖口环焊，然后再在外面加套管焊接（见图3）。泵管对接应采用多层焊，等强度熔透施焊，封底焊时宜用小直径的焊条或焊丝施焊。每层焊缝焊完后，应清除熔渣并进行外观检查，如有缺陷应及时铲除，要确保焊接时的质量。水下泵管的拼接在栈桥上进行，先进行水平段的泵管拼接、焊接，将六道泵管的水平段全部拼接好，然后采用专用的抱箍将六道泵管固定成一排，放在型钢制作的支架上，专用的抱箍和支架使用[10和[12的槽钢制作，与六道泵管固定成一个整体下沉，以增强泵管起吊时的刚度（见图4）。然后对接竖直段，竖直段在岸上临时只接2米，其余部分（约18米）在水上拼接，接头对接采用水下高压管卡并进行密封处理。
图3泵管接头示意图图4泵管固定抱箍图
3.3、水密试验
在六道水下泵管拼接完成后要对其进行水密性试验：先对泵管两端安装封闭装置，封闭装置采用既有试压套。在试压封闭两端安装进水孔。安装时使两孔位于管道的正上方，以使注水时空气从孔中溢出。安装水管向导管内注水，注水至管道另一端出水时停止，并应保证导管内充水达70%以上，方可停止。将一端注水孔密封，另一端与空气压力机连接，检查导管连接处封闭端安装情况。检查合格后，压风机充压0.6MPa时，保持压力15分钟。检查导管接头处溢水情况，对溢水处做好记录，将导管翻滚180o，再次加压，保持压力15分钟，检查情况做记录。最后根据记录情况对溢水处进行焊接加固。经计算泵管下沉到18米深的江底，需承受理论上水压力为: P=1.3γh=1.3×10×18=234Kpa。
3.4、泵管安装和下沉
水密试验完成后，将水下泵管与支架固定好，组装成型后的泵管总重达18吨，入水时采用2台浮吊四点同步将泵管60m的水平段（两端分别设置2m高的竖直段）整体吊起（见图5）。
2台浮吊同时平移，到达指定位置后，与定位桩进行临时固定，利用一台塔吊和一台汽车吊分别在水平泵管的两端吊装竖向泵管，与水平泵管进行对接。接头对接采用水下高压管卡并进行密封处理。竖向泵管的固定支架也采用型钢制作，考虑到砼在竖直段向下泵送比较容易堵管，因此靠栈桥侧的竖向泵管在中间部位做成圆弧状（见图6）。
图5泵管入水图图6竖向泵管与水平泵管对接图
泵管对接完毕后解除泵管与定位桩的临时连接， 2台浮吊同步、缓慢的将泵管下沉至江底，水平段靠自重将刃脚插入河床固定，并将其竖直段支架固定在定位桩上。
两艘浮吊抬吊水平泵管、一台汽车吊和一台塔吊配合安装竖直泵管，通过一个白天的时间将泵管安全可靠地安装到位。浮吊上午8：00抛锚定位，泵管从中午11：30开始起吊到下午5：00下沉到位， 2台浮吊退场，北侧航道恢复通航。
3.5、泵管维护
施工过程中严格控制砼的技术性能指标，避免出现因为砼本身质量原因而产生堵管现象。
水下泵管在每次使用结束后，先采用棉花胎和柱状清洗球清洗泵管，然后再用压缩空气进行清孔，重复多次，使整个泵管内的水全部清除。下次使用时，先注入清水，并用清洗球和清洗泵管，再用砂浆泵管。泵管使用过程中的维护安排专人负责。
3.6、泵管使用情况
水下泵管共进行了30次砼输送，仍保持2路畅通，1路使用，1路备用，取得了预期效果（见表1）。
泵管使用情况统计表
4、结束语
本工程采用水下泵管输送砼的施工工艺，很好地解决了水中墩砼供应的难题，取得了较好的经济和社会效益。采用水下泵管输送砼是一个比较新的施工工艺，在今后类似项目中值得我们去推广和应用，它适用于水流流速较小、河床比较平缓的水域。从松浦三桥水下泵管的使用情况来看，泵管发生堵塞的原因主要是泵管清洗不干净、砼性能指标不符合要求。所以在今后的使用过程中，需加强现场泵管清洗的管理工作，同时也要控制和管理好砼的技术指标。
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