水下 输水管 的诞生：沉管法施工全揭秘

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一、前期准备：奠定工程基石

沉管法施工前期准备工作涵盖多个关键方面。首先是地质勘察，专业团队需借助先进设备，如地质钻机、声呐探测仪等，详细了解施工区域的地质构造、土层分布、岩石特性以及水文条件，包括水流速度、水位变化、潮汐规律等。这些数据对于后续的沟槽开挖、基础处理以及管段设计至关重要。例如在某跨江隧道项目中，通过地质勘察发现江底存在断层破碎带，据此调整了管段设计与基础加固方案，确保工程安全 。

同时，施工场地的选择与布置也不容忽视。若采用干坞法预制管段，需寻找合适场地修建干坞。干坞位置应临近隧址，具备良好的浮运条件与交通便利性，场地土要有一定承载力，便于干坞围挡与防渗工程建设，且征地拆迁费用较低，最好具有重复开发利用价值 。干坞内要合理规划管段预制区、材料堆放区、机械设备停放区等，确保施工流程顺畅。此外，还需搭建临时水电供应系统、办公与生活设施等，为施工人员提供良好工作与生活环境。

二、管段预制：铸就坚固单元

管段预制是沉管法施工的关键环节，直接决定了沉管结构的质量与性能 。管段制作主要有干坞法和工厂法两种方式 。干坞法在临时干坞中制作钢筋混凝土管段，适用于管节数量少的内河隧道等工程项目 。制作时，先在干坞内浇筑钢筋混凝土底板，随后绑扎钢筋、支立模板，分层浇筑管段侧墙与顶板混凝土。施工过程中，对混凝土施工工艺要求极为严格，需保证混凝土的均质性与水密性，满足特别高的抗渗、抗压标准，同时确保必需的干舷（管段顶部浮出水面的高度）和抗浮安全系数 。在某过江沉管隧道项目中，为保证混凝土质量，采用高精度模具，严格控制原材料质量与配合比，运用智能振捣设备，使管段混凝土的密实度与抗渗性远超标准要求。

三、沟槽开挖：开辟水下通道

沟槽开挖是为沉管铺设创造基础条件，需精准控制开挖深度、宽度与坡度，满足设计要求 。水下沟槽开挖设备种类多样，常见的有绞吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、链斗式挖泥船等 。绞吸式挖泥船通过旋转的绞刀将水底泥土搅松，再利用吸泥管将泥浆吸走，输送至指定地点，适用于挖掘淤泥、黏土等软土地层，具有开挖效率高、精度较高的优点 。在某大型跨河管道工程中，采用大型绞吸式挖泥船，配备先进的定位与监控系统，实现了沟槽的高效、精准开挖，开挖精度控制在设计允许偏差范围内 。

抓斗式挖泥船则利用抓斗直接抓取水底泥土，适用于挖掘砂、砾石、岩石等较硬地层 。其优点是设备简单、操作灵活，但开挖精度相对较低 。链斗式挖泥船通过一系列链斗连续挖掘水底泥土，具有挖掘效率高、开挖面平整的特点，常用于大规模沟槽开挖 。在开挖过程中，还需考虑水流、潮汐等因素对开挖效果的影响，采取相应措施，如设置导流堤改变水流方向、利用潮汐间隙进行施工等，确保沟槽开挖顺利进行 。

四、管段浮运与沉放：精准水下操控

管段浮运是将预制好的管段从预制场地运输到沉放位置的过程 。在浮运前，要对管段进行全面检查，确保结构完整、防水性能良好，并安装好各类浮运设备，如浮箱、拖轮等 。管段出坞时，通常借助绞车系泊缆绳系统牵引，出坞时机选择在高潮的平潮前半小时左右，控制速度，避免因速度过快形成涡流导致搁底事故 。若浮运距离较远，可安排作业船在坞口外接应，将管段与作业船只连接后进行浮运；若距离较近，则通过布置在船上和岸上的绞车直接浮运至沉放位置 。在浮运过程中，要密切关注气象、水文条件，如遇恶劣天气，及时采取应对措施，保障管段安全 。

管段沉放是整个施工过程中技术要求最高、操作最复杂的环节之一 。常用的沉放方法有双方驳骑吊吊沉法、浮箱吊沉法等 。双方驳骑吊吊沉法利用两艘专用方驳，在方驳上设置绞车，借助方驳浮力提供起吊力，通过管段内的压载水箱蓄装压载水提供负浮力，在放松起吊绞车绳索的情况下，实现管段平稳下沉 。沉放过程分为初步下沉、靠拢下沉和精确就位三个阶段 。初步下沉时，逐步向压载水箱注水，使管段初次下沉并进行初步定位，靠近已沉管段或接口段结构；靠拢下沉阶段，稳定压载水，精确定位，使管段进一步靠近已沉管段，再次校正位置；精确就位时，先将管段前端搁置在已沉管段的鼻托上，通过导向装置自然对中，再将管段后端搁置在临时支座上，待位置校正稳定后，卸去全部吊力 。在整个沉放过程中，利用 GPS 实时定位系统、声呐测量系统等，对管段位置和姿态进行精确监测与调整，确保沉放精度 。

五、水下连接：打造紧密整体

管段水下连接是沉管法施工的关键技术之一，直接关系到隧道的防水性能与结构稳定性 。在每节管段下沉着地后，先进行符合精度要求的对位，然后使用预设在管段内隔墙上的拉合千斤顶，将刚沉放的管段拉向前一节管段，使胶垫尖肋略为变形，起到初步止水作用 。完成拉合后，将前后两节管段封墙之间被胶垫封闭的水排出，同时放入空气，此时作用在整个胶垫上更为巨大的水压力将其再次压缩，达到完全止水效果 。完成水力压接后，拆除封墙，使已沉放管段连通，为后续内部装修与设备安装创造条件 。

六、基础处理：稳固水下根基

沉放管段基础处理的目的是使沟槽底面平整，确保管段受力均匀，防止因地基不均匀沉降导致管段破坏或开裂 。早期大多采用先铺法，即在管段沉放之前先铺砂石作为垫层 。通过作业船上的卷扬机和钢索操纵特制刮铺机或钢犁，沿着沟槽底面两侧设置的具有规定标高和坡度的导轨，将放下的垫料往复刮平 。但该方法缺点较多，如施工效率低、垫层平整度不易保证等 。后来发展出后填法，先将管段沉放在沟槽底上的临时支座上，使管底形成一定空间，随后用垫层材料充填密实 。后填法中常用的有灌砂法、喷砂法、压浆法、压混凝土法等 。灌砂法仅适用于底宽不大的船台型管段；喷砂法从水面上用砂泵将砂水混合料通过伸入管段底下的喷管向管底空间喷注，形成厚实均匀砂垫层，适用于宽度较大的大型管段，在欧洲应用较多；压浆法、压混凝土法等新技术在日本等地的水底隧道建设中得到应用 。在实际工程中，需根据地质条件、管段结构形式等因素，选择合适的基础处理方法，保障沉管基础稳固 。

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