浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法技术

本发明专利技术公开了一种浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，包括：步骤一、岸上焊接接长钢管，将钢管吊至位于水面上的可控浮箱上；步骤二、将水面上的用可控浮箱浮起的每小段钢管焊接形成大段的钢管；步骤三、龙门吊架吊起带斜管段的钢管与大段钢管焊接接长；步骤四、整段安装完，进行钢管的水压试验；步骤五、将可控浮箱反扣在钢管上，通过向钢管的两端头注水，钢管逐渐下沉；步骤六、钢管下沉完成后，拆卸可控浮箱，向拆卸后的可控浮箱充气使之自动浮出水面，并对沟槽进行回填。本发明专利技术可以实现跨越长距离水道的管道的接口对接焊接、水面运输、管道试压及下沉等工序。施工原理简单易行，无需大型吊机等施工机械，沉放位置准确、成本低廉、安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法
本专利技术涉及一种管道沉管施工方法，具体涉及一种浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，属于水下管道施工领域，广泛应用于污水厂输送管道、石油液化气输送管道及化工管道等的跨河安装。
技术介绍
随着社会经济的不断发展，水下管道安装工程日益增加，而目前一般的沉管施工方法，包括水下隧道工程，普遍存在如下问题：(1)往往采用整体管道下水，吊运沿管全长需布置一些大型起重吊机，费用大，吊运时存在较大安全隐患。(2)由于吊装限制，长距离管道不能在岸上完成整体焊接连接，故针对管道的强度(水压)试验只能在水面上进行，传统吊运检查焊缝困难。(3)管道注水下沉时易产生水冲现象，造成管道局部段受力不均而出现变形，采用吊运方式施工时由于多个吊机起吊，协同工作非常困难。(4)沉放时如单纯采用浮箱、吊船，由于他们都是通过岸上的锚绳来固定位置，遇到风浪水流速较大时，容易产生水面漂移变形，导致沉放的钢管不能准确下沉到水下沟槽中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种施工简单、成本低廉、安全可靠的浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法。本专利技术是这样实现的：浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，包括如下步骤：步骤一、岸上焊接接长钢管，包括管道岸上部分的折线段的钢管与直线钢管的焊接，通过船吊将钢管吊至可控浮箱上，每段钢管下面设置有两个可控浮箱；步骤二、通过移动可控浮箱，根据需要下沉的钢管的总长度等分将其分成每段长度80～100m大段钢管，将相邻的两段钢管接口对齐，进行水面上的钢管焊接，最终将水面上的每段钢管焊接形成大段的钢管，在沉放轴线对应位置的两岸边开挖岸沟，岸沟设置龙门吊架，龙门吊架通过设置在斜管上的吊耳将斜管段吊起；水上安装钢管从钢管与斜管形成的带折线段的直钢管一端开始，移动可控浮箱将大段钢管与固定于龙门吊架的带折线段的钢管对接焊接；步骤三、龙门吊架随钢管的焊接接长长度开始安装，它固定已焊接完的钢管部分，抽出其下多余的可控浮箱，用它的浮力漂移运来下根待安装钢管，将两个大段的钢管沿直线展开，两段钢管中长段钢管固定不动，活动段钢管在可控浮箱浮力作用下进行位置微调，活动段钢管与固定焊接的长段钢管接口对齐，进行焊接施工做到施焊一次成功；步骤四、整段钢管安装完后，进行水压试验；利用带注水阀和放气阀的封板封闭斜管段的两个端口，开启钢管两段的放气阀和注水阀，用大排量水泵向钢管内灌水，进行钢管的水压试验，检查钢管的焊缝处有无渗漏，合格后打开排水阀，排干钢管中水；步骤五、钢管的沉放；向可控浮箱中注水，可控浮箱下沉一定深度，抽出该可控浮箱，拆除可控浮箱上面的横梁，并将横梁反扣在钢管上，随后向可控浮箱内充气排出注水，将横梁与可控浮箱连接，实现可控浮箱反扣在钢管上，逐一完成全部的可控浮箱的反扣安装，此时钢管半浮于水面，通过向钢管的两端头注水，钢管在龙门吊架的吊力和可控浮箱的浮力两个作用力下，钢管能保持始终直线状态逐渐下沉；步骤六、安装龙门吊架时，在岸上架设经纬仪精确控制龙门吊架的安装位置，使其吊起点位于设计沉放轴线上，整段钢管在所有龙门吊架的吊绳作用下对准轴线徐徐下沉，可避免距离过长时，钢管在仅有可控浮箱作用下会发生水平方向弯曲现象，沉放不会出现位置偏差。步骤七、钢管下沉完成后，水下拆卸可控浮箱，向拆卸后的可控浮箱充气使之自动浮出水面，并对沟槽进行回填。更进一步的方案是：可控浮箱由箱体、安装在箱体上方的横梁组成，在横梁上设置有弧形垫板，在箱体上设置有充气孔、注水孔和排水阀。更进一步的方案是：所述的可控浮箱内部构造有多个隔舱，并在内部设置有探测仪器，通过注水或者充气调整浮力大小。更进一步的方案是：预先根据钢管的长度，在水道上施打钢管桩，钢管桩的数量与可控浮箱的数量相同，用于作为固定可控浮箱的锚定点。更进一步的方案是：步骤一中，可控浮箱保持空腔状态，用于承受上面钢管的重量荷载。更进一步的方案是：步骤二中，移动可控浮箱，是通过拖船移动的；相邻的两段钢管接口对齐之后，将可控浮箱临时固定于钢管桩上，进行水面上的钢管焊接。更进一步的方案是：步骤二中，在水道两岸对应出管口部位开挖岸沟，岸沟沟底深度与河床深度相同。更进一步的方案是：步骤三中，进行焊接的合龙施工之前，需要保证待连接的大段钢管的直线顺直，不出现偏折。更进一步的方案是：步骤四中，进行钢管的水压试验时，需要先通过两岸的龙门吊架吊住钢管两端斜管段的吊耳，钢管中间的直管段落在可控浮箱上，利用水上拖船配合设置在两端的卷扬机将管道旋转90°进入两端开挖的沟槽内，找正并稳固，确保位置准确。更进一步的方案是：步骤五中，反扣安装后，钢管固定安装在可控浮箱的横梁上。更进一步的方案是：步骤五中，根据钢管最终下沉的位置，通过控制钢管的注水量，钢管注水时容易在管道内形成法向冲击力，造成钢管受力不匀变形而导致失稳，引发钢管倾覆安全事故，这时调整可控浮箱的注水量，来平衡钢管的水冲击作用，下沉过程的钢管整管段保持平稳、自然顺直状态匀速下沉，有效防止上述变形问题出现。更进一步的方案是：龙门吊架立柱与横梁、可控浮箱与横梁等构件之间的连接均为螺栓连接固定，装配式安装，水下拆除周转和下次安装都非常快捷。更进一步的方案是：龙门吊架每段区间的钢管顶部安装有钢筋标尺，钢管在沉放淹没水下时，可观察其下沉姿态，根据标尺测量数值，及时调整龙门吊架卷扬机和可控浮箱的作用力，维持钢管下沉过程的直线度要求。本专利技术可以实现跨越长距离水道的管道的接口对接焊接、水面运输、管道试压(强度试验)及下沉等工序。施工原理简单易行，无需大型吊机等施工机械，成本低廉，安全可靠。本专利技术具体的特点如下：1)钢管采用可控浮箱托住在水面上分段拼接焊接成较长的钢管段，解决了岸上焊接长度受吊运限制的问题。2)龙门吊架随钢管的安装长度沿钢管沉放的轴线位置逐步向前延伸安装，它在钢管焊接接长时吊起已焊接完的钢管，既可在有风浪的流水面上起到固定钢管作用，又与可控浮箱、一只吊运船配合完成钢管的精确对齐焊接接口，从而方便焊接。此时，在龙门吊架的每段钢管下面可仅保留一个浮箱，抽出其它浮箱来用于吊运短截钢管的周转浮运工作，从而减小浮箱和吊运船的占用数量。3)通过可控浮箱的控制，可以使钢管悬在水面上空来实施钢管水压试验，水压试验注水时，可控浮箱的浮力的调节下，可缓解钢管内水流冲力导致失稳，保证悬空的钢管在满水时状态下仍能保证直线状态而不变形，同时钢管外露也易于检查焊接点的渗漏情况，对焊接渗漏点的修复操作更加简单。而其它沉管技术的水压试验一般在水下进行，一旦试验不合格，则需要将沉放的钢管重新上浮到水面进行修补渗漏点，费工费时。4)钢管沉放阶段，利用可控浮箱自动平衡钢管下沉过程中的不均衡性，有效解决了注水不均匀或下沉速度不一可能引起整段管道倾覆的问题，使整个钢管注水沉放过程中管道水平稳定下沉，在安装龙门吊架时，在岸上架设经纬仪精确控制龙门吊架的安装位置，使其吊起点位于设计沉放轴线上，整段钢管在所有龙门吊架的吊绳作用下对准轴线徐徐下沉，可避免距离过长时，钢管在仅有可控浮箱作用下会发生水平方向弯曲现象，沉放不会出现位置偏差。5)沉放阶段时，在每段龙门吊架间的待沉放的钢管上安装一根竖向钢筋标尺，在钢管沉入水下过程中肉眼无法观测时，可测量钢管各分区段的下沉深度，及时调整龙门吊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、岸上焊接接长钢管，包括管道岸上部分的折线段的钢管与直线钢管的焊接，通过船吊将钢管吊至可控浮箱上，每单元段钢管下面设置有两个可控浮箱；步骤二、根据设计钢管的总长按管段长度80~100米计算分几个等分，将钢管分成管段，移动可控浮箱，将相邻的单元段钢管接口对齐，进行水面上的钢管焊接，最终将水面上的每段钢管焊接形成大段的钢管，在沉放轴线对应位置的两岸边开挖岸沟，岸沟设置龙门吊架，龙门吊架通过设置在斜管上的吊耳将斜管段吊起；水上安装钢管均从钢管与斜管形成的带折线段的直钢管一端开始，移动可控浮箱将大段钢管与固定于龙门吊架的带折线段的钢管对接焊接；步骤三、随着钢管安装长度的不断增加，开始在水上安装龙门吊架，通过岸上架设的经纬仪测量龙门吊架的吊点位置在沉放轴线上，在可控浮箱浮力作用下，每焊接一段长度的钢管后，安装好龙门吊架将之吊起固定，除留下一个浮箱外，多余浮箱挪出用于下一段的钢管吊运和焊接安装用；步骤四、整段钢管安装完后，进行水压试验，通过带折线钢管端头的注水孔向钢管里注水，加压到试验压力，检查钢管无渗漏为合格，打开排水阀排空钢管里试验用水；步骤五、钢管的沉放；向可控浮箱中注水，可控浮箱下沉一定深度，抽出该可控浮箱，拆除可控浮箱上面的横梁，并将横梁反扣在钢管上，随后向可控浮箱内充气排出注水，将横梁与可控浮箱连接，实现可控浮箱反扣在钢管上，逐一完成全部的可控浮箱的反扣安装，此时钢管半浮于水面，通过向钢管的两端头注水，钢管在龙门吊架的吊力和可控浮箱的浮力两个作用力下，钢管能保持始终直线状态逐渐下沉；步骤六、钢管下沉完成后，水下拆卸可控浮箱，向拆卸后的可控浮箱充气使之自动浮出水面，并对沟槽进行回填。...

【技术特征摘要】
1.一种浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一、岸上焊接接长钢管，包括管道岸上部分的折线段的钢管与直线钢管的焊接，通过船吊将钢管吊至可控浮箱上，每单元段钢管下面设置有两个可控浮箱；步骤二、根据设计钢管的总长按管段长度80~100米计算分几个等分，将钢管分成管段，移动可控浮箱，将相邻的单元段钢管接口对齐，进行水面上的钢管焊接，最终将水面上的每段钢管焊接形成大段的钢管，在沉放轴线对应位置的两岸边开挖岸沟，岸沟设置龙门吊架，龙门吊架通过设置在斜管上的吊耳将斜管段吊起；水上安装钢管均从钢管与斜管形成的带折线段的直钢管一端开始，移动可控浮箱将大段钢管与固定于龙门吊架的带折线段的钢管对接焊接；步骤三、随着钢管安装长度的不断增加，开始在水上安装龙门吊架，通过岸上架设的经纬仪测量龙门吊架的吊点位置在沉放轴线上，在可控浮箱浮力作用下，每焊接一段长度的钢管后，安装好龙门吊架将之吊起固定，除留下一个浮箱外，多余浮箱挪出用于下一段的钢管吊运和焊接安装用；步骤四、整段钢管安装完后，进行水压试验，通过带折线钢管端头的注水孔向钢管里注水，加压到试验压力，检查钢管无渗漏为合格，打开排水阀排空钢管里试验用水；步骤五、钢管的沉放；向可控浮箱中注水，可控浮箱下沉一定深度，抽出该可控浮箱，拆除可控浮箱上面的横梁，并将横梁反扣在钢管上，随后向可控浮箱内充气排出注水，将横梁与可控浮箱连接，实现可控浮箱反扣在钢管上，逐一完成全部的可控浮箱的反扣安装，此时钢管半浮于水面，通过向钢管的两端头注水，钢管在龙门吊架的吊力和可控浮箱的浮力两个作用力下，钢管能保持始终直线状态逐渐下沉；步骤六、钢管下沉完成后，水下拆卸可控浮箱，向拆卸后的可控浮箱充气使之自动浮出水面，并对沟槽进行回填。2.根据权利要求1所述浮箱式水浮龙门吊法管道沉管施工方法，其特征在于：可控浮箱由箱体、安装在箱体上方的横梁组成，在横梁上设置有弧形垫板，在箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛学林，夏志聪，陶卫军，张帆，
申请(专利权)人：中国一冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42