本文以滇池水域水体置换工程为实例，重点介绍根据在水体中埋设管道采用浮箱等施工平台，对管线进行分段下沉，避免整体下沉造成管线变形。

　　 本项目位于昆明市滇池草海片区，北起永昌湿地，穿越草海，将草海与湿地以及草海大堤贯穿，需在草海浅水区域埋设5 500m水下钢管，钢管顶面覆土2～4m，钢管之间设置混凝土蓝藻收集井20座，中间布置4座5×10m旋流井。

　　 本工程位于旅游区域，管线较长，呈弧形布置，因此整个管线不能整体下沉，结合周边环境永昌湿地段采用沉管施工方法，采用管径1 500mm钢管，长700m;穿越草海段采用沉管施工方法，采用管径2 500mm钢管，长1 400m ^[1]。根据两段管径不同，对每段管径进行分节下沉，同时考虑游客安全和环境保护要求，施工中尽量采取污染较小施工工艺和措施，考虑到水中作业，操作平台采用浮箱，管沟开挖采取钢板桩封闭支护等工程措施，减少土体开挖及施工对周围水体污染。分段下沉技术控制主要是管道须做好管道底部标高控制、管道分段长度、下沉过程中管道稳定性、水下管线连接等技术难题。

　　 管沟位于水面以下，施工过程控制好开挖标高及防止周围淤泥流入，因此管沟开挖采用钢板围堰，由于在水中开挖深度较深，水流动性较强，挖泥船在中间行走，围堰本身稳定性较差，造成开挖过程中钢板桩倒塌，钢板围堰靠外侧锚固桩进行拉结保持稳定，锚桩采用钢管桩施工，同时在钢板桩内侧加1道腰梁，腰梁与锚固桩采用拉杆锚固，具体如图1所示 ^[2]。

　　 平面位置根据挖泥船参照中心导标和岸上架设经纬仪导向结合，保证管道基槽轴线准确。深度控制:挖泥船上操作人员根据水位变化随时调整开挖深度，确保基槽平整度控制在规定范围内，潜水员用测绳随时复测挖深情况。开挖时要慢移，根据挖泥导标和水尺记录，确保基槽轴线准确、槽底平整。基槽开挖时，设有专人对已挖基槽进行自检，基槽轴线、宽度、深度、平整度、坡比应符合设计要求，如图2所示。开挖成槽后，二次清槽后铺设砂石料，潜水员水下进行整平作业，重新复核开挖标高。

　　 管道整体长度过长不能一次进行沉放，根据管道走向，把管道平面段和曲线段分开，结合下沉设备，本工程采用2艘浮吊作业船起吊1节管道，确保每段管道整体稳定和安全，基本把管道分段长度设计为2个浮吊船平面宽度加一定悬挑长度，结合现场情况每段控制在36m，个别位置每段长度进行减小，局部位置采用1艘浮吊船进行吊装 ^[3,4]。

　　 管道每段焊接加工完成后，分段浮运至预定安装位置，接长测量标杆，起吊船等距离布置在钢管起吊位置，通过浮吊船起吊分段管道，下沉前管道上绑缚助浮气囊。打开管段端头阀门，在管道内灌满水后，通过浮吊船将管段缓慢放入基底预先放置的垫块上。

　　 注水前对注水量应进行计算，公式为G_物=F_浮=ρ_水gv_排，计算出v_排。确保管道处于悬浮状态。注水完毕后，关闭进水管和排气管上的球阀。根据现场实际观察，及时调整水量，如灌水量过多应加气、灌水量不足应补水，始终确保管道悬浮。

　　 沉管过程中，避免在沉放过程中不均衡，造成钢管的弯曲应力过大将钢管折断。在注水下沉过程中严格控制钢管的沉放速度及各吊点平衡，保证沉管的沉放质量。管段沉放作业时，控制好管段的形态及应力，管段的应力应控制在120MPa以内。

　　 在陆地上经纬仪和测距仪的控制下，通过定位缆与卷扬机调整管段位置，使管道与管道安装轴线和安装位置准确吻合。管道位置调整正确后，即可打开管两端的进水阀和排气阀，近岸端进水，排放口一端排气，控制缆控制管段自然进水，此时管段要保持好适当的位置形态，使管段在一端进水时另一端排气顺畅，防止气阻和水锤产生。

　　 管道下沉过程中，起重船主要控制管道形态。下沉过程中务必控制下沉速度，同时各施工人员应相互协调，使管道均匀下沉，使管道受力控制在容许范围内。此时陆上经纬仪不断复核管道的轴线位置，以确保管道准确就位。管段下沉完成，潜水员应检查整条管道的贴泥情况，对局部架空、高起点做铺填和挖除处理，保证管段贴泥，受力良好。

　　 沉管到位后进行稳管，防止管道水平方向产生位移。潜水员码放麻袋混凝土对管道侧翼进行卡管限位。另一组潜水员对上升管段进行安装，上升管的1m范围进行麻袋混凝土码放回填，码放时要相互咬合防止倒塌，如图3所示。

　　 管道放入水底后，由潜水员在预留管口中轴线上水下焊接1根测量标杆，来控制对接管的轴线和标高。起吊船缓慢移动管道，并逐渐靠近预留接口处，根据全站仪和水准仪的测量数据，起吊船移动钢丝绳确定对接管的轴线和标高，蛙人辅助定位后，水下拆除盲板，固定盲板水下切割，安装伸缩节 ^[5]。

　　 采用2艘100t水上起重船进行分段管道的沉放安装。管道沉放安装前，在管道端部事先安装好法兰接头的橡胶圈，橡胶圈套入管端并固定好。管道之间连接采用钢制活动法兰接头形式。法兰片焊接在钢管端部，管节下水后，潜水员下水作业，法兰对接时先用尼龙绳穿过两对接法兰片的螺孔，通过指挥起吊船微调吊杆，使钢管节对接，收紧绳索，先对穿第1根螺杆，套上螺母，再逐步对穿下一螺杆，直至全部穿完，紧固螺母(专业潜水员水下作业连接)，如图4所示。

　　 混凝土压块预制龄期15d强度达到混凝土的90%后方可进行吊放运输。在吊船吊取压块后，按陆上全站仪对吊船吊点进行轴向定位，吊船抛锚定位，保证混凝土压块4.5m/块均匀分布在水下管线上。吊船抛锚定位后，潜水员进行水下混凝土压块安装。预制压块时在压块与管道接触之间铺1块0.005m厚橡胶，保证管道外面防腐不受磨损，如图5所示。

　　 1)本项目草海水域施工期间蓝藻富集，水体通道不能连通，采用分段施工方法解决了这一难点，分段下沉、分段水下连接，代替了常规的整段加工、整段下沉，通过分段下沉解决了管段转角与平面段连接，分段下沉需进行水下堵板切割及水下法兰连接、水下哈夫卡安装，确保分段连接可靠性。

　　 2)采用浮箱作为施工平台，代替传统采用钢栈桥或土围堰的施工方法，减少栈桥或填筑等工艺对水体污染问题，节省施工成本并加快施工进度。

　　 3)管道下沉过程中控制起吊管径长度、下沉速度、吊点平衡，控制下沉过程中管径应力变形，保证施工安全及施工进度。