坪上應(yīng)急引水工程富水軟基管道安裝施工簡述

羅中元，劉彥衛(wèi)

（1.山西省滹沱河坪上水利工程管理局，山西 太原 030002；2.山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 概況

坪上應(yīng)急引水工程位于忻州市定襄縣、忻府區(qū)、原平市和五臺縣境內(nèi)，其引水點以坪上泉域的泉水為水源，水源地位于五臺縣境內(nèi)的滹沱河干流及其支流清水河上，距定襄縣城約40km，距忻府區(qū)約60km。供水干線管道自甲子灣村西南引水隧洞出口調(diào)壓池開始沿滹沱河右岸河灘埋設(shè)，管線走向先向西北方向途經(jīng)南灣、譚村、新堡、張家莊、東建安、大建安、檀上村繞過系舟山，在瑤池村西南穿越滹沱河，向西南方向經(jīng)宏道至季莊西北進入季莊加壓泵站前池，干管長30.37km，其中PCCP管道長9.91km（富水軟基5km），玻璃鋼管道長20.46km（富水軟基18.5km）。主要富水軟基段分布如下：從樁號7+550～17+441.8除個別平面轉(zhuǎn)點位于巖石基礎(chǔ)上外，其余大部分管線的地質(zhì)條件基本相同。

2 施工中存在的主要問題

軟基部位的地下水位本身就高，再加上管線沿途經(jīng)過的農(nóng)田基本上是水澆地，表層土的持水量相當高（包括2km長的水稻地），2008年7月施工隊伍進場后，發(fā)現(xiàn)多數(shù)管線部位形不成施工道路，有些部位甚至連工程機械都進不去。施工道路和有效的降水措施成為制約施工進展和工程質(zhì)量的主要因素，不能形成施工道路，不能成功降水，管線開挖、安裝、回填等工作無法正常開展。

3 解決措施

3.1 施工道路

施工道路是所有施工工序能夠正常進行的前提。因此要在合理規(guī)劃每段施工道路使用周期的前提下，采用經(jīng)濟合理的方法盡快形成施工道路。施工道路的形成盡量一步到位，因為這樣可以將管材提前按照排管圖排放在管溝邊，為下一步施工創(chuàng)造有利條件。

富水軟基管線施工中，由于管槽邊施工道路不易形成，需要投入一定的資金修筑。首先確定每段管槽邊施工道路使用周期，其次確定修筑標準，最后確定修筑方案。在解決施工道路時，該工程綜合利用了時間、空間方面的有利因素，形成了多元化的解決方案。對使用周期較長的路段，采用砂礫或亂毛石鋪填50cm厚以形成施工道路。其缺點是拆除、恢復(fù)耕地時，由于部分礫塊石被擠壓入下層的耕植土中，很難徹底拆除干凈，群眾意見較大。在附近有干的取土場，而且施工道路使用時間不太長時，采用鋪填80cm厚的干土形成施工道路。其缺點是耐久性差，由于下部土層含水率高，一方面容易被壓翻漿，另一方面容易遭到降水破壞，優(yōu)點是易拆除，沒有遺留問題，群眾易于接受。在PCCP管道安裝中，由于PCCP管材比玻璃鋼管材要重得多，運輸車輛大，對施工道路要求較高，鋪填工程量很大。鑒于年內(nèi)不能完工的情況，將地下水位高、地表承載能力差的瑤池段PCCP管道運輸安排在冬季，這樣個別管線段可以不修路，即使在需要修路的管線段，也縮減了不少工程量，降低了施工道路的修筑費用。

水稻田段的管線施工道路很難形成，不僅修路費用高，而且對稻田的影響大，村民意見很大。鑒于這種情況，該工程利用冬季施工，穿越了多數(shù)稻田，取得了良好的效果。

3.2 工程降排水

3.2.1 輕型井點降水

在6+500～7+130段管線施工中采用輕型井點降水。其優(yōu)點是當?shù)刭|(zhì)條件變化不大、降排水深度較小時，采用該方法降水可使設(shè)備一次到位，工程量也較小。缺點是對地質(zhì)條件適應(yīng)性差，不適用有砂卵石層的地質(zhì)條件，且對地下水涌水量變化的適應(yīng)性也較差，降水深度受最大吸程的影響。該工程采用2臺18kW的真空泵，配合使用直徑48mm的花管（間距1.2m），在管溝兩側(cè)布置，開挖深度小于5m時，降水效果較好。由于管溝開挖深度多在5m左右，井管排水方法所形成的降水漏斗有些高，在管溝開挖的底部地下水再次出露，所以試用了630m，其后的降排水工程沒有繼續(xù)采用。

3.2.2 井管降水

在20km的富水軟基管線工程施工中，有18km采用了井管降水。在7+550～13+850段管線施工中，井管降水效果非常好，管槽開挖深度多在5m左右，管槽開口寬度13m左右，管線右側(cè)打井降水，打井深度15m，井間距10m，無砂混凝土管的內(nèi)徑為35cm。根據(jù)不同地段用水量的不同，井內(nèi)選用不同流量的潛水泵，其中最大泵35m3/h，揚程26m，最小泵15m3/h，揚程26m。每段管線降水最少提前5～6d開挖，如果排水周期短，邊坡土體含水率高，容易造成邊坡塌滑。開始由于排水周期短，邊坡的不良級配砂顆粒較粗，管槽開挖過程中的邊坡塌滑現(xiàn)象比較嚴重。隨著施工的進展，逐漸將排水周期延長，排水效果明顯好轉(zhuǎn)。

3.2.3 降水效果比較

在20+400～20+800段施工時，嘗試采用單排單管單泵的井點降水并配合潛水泵明排的方法降水。井管直徑38mm、井間距10m，井深6～8m，使用防沙自吸噴射泵（流量6m3/h）。受井深限制，當管槽開挖深度在5m以內(nèi)時，配合潛水泵明排，降水效果較好。當個別部位開挖深度大于5m時，明排水泵的壓力增大，降水效果明顯變差。

在21+924～25+020段施工時，由于管線周圍的土質(zhì)滲透性差，正常情況下的超前排水達不到預(yù)期效果，迫于進度壓力，在降水效果不太理想的情況下，必須繼續(xù)開挖。此時，需要配合一些潛水泵明排降水，以保證施工的正常進行。遇個別部位土體保水性能特強、土體自穩(wěn)能力極差、出現(xiàn)塌滑現(xiàn)象時，施工被迫停止。但已開挖部分的排水不停，3~5d后，當再次開挖時，邊坡自穩(wěn)能力有所好轉(zhuǎn)。這種方法對短距離、黏粒含量較高、管井降水效果不太明顯的管線比較實用。

3.3 管線開挖

預(yù)排水達到一定效果后，開始管線開挖。開挖過程中，要觀察降水效果和地質(zhì)條件的變化，根據(jù)這些變化改變開挖方法和采取一些支護措施來確保邊坡穩(wěn)定安全。在13+500～13+000段開挖時，發(fā)現(xiàn)邊坡為級配不良砂，流動性特強。針對這種情況，在邊坡兩側(cè)采用直徑20cm、間距50cm的松木樁支護，取得了良好的效果。當發(fā)現(xiàn)降水效果差、土體含水量較高的情況時，除配合潛水泵明排，在開挖上也要采取相應(yīng)的措施。

3.4 管道安裝

對玻璃鋼管而言，管材較輕，一般采用汽車吊，移動方便，為充分發(fā)揮管道安裝的專業(yè)人力資源、設(shè)備資源的施工能力，通常情況下會安排2～3個工作面來滿足一個安裝隊伍的安裝能力。該工程每根玻璃鋼夾砂管自重約4t，每個安裝工作面采用一臺16t汽車起重機配合2個3t的手板葫蘆吊裝管道，每兩個鄰近的工作面共用一支安裝隊伍，正常情況下，開挖力量和安裝力量均能高效發(fā)揮其作用。個別工作面由于地質(zhì)或降水效果不理想，需要縮短循環(huán)進尺。迅速通過某一區(qū)域時，要統(tǒng)一部署管道安裝任務(wù)，使其迅速通過。對PCCP管道而言，由于管材本身較重，要求吊車的起重噸位較大，通常采用履帶吊，大噸位的履帶吊不適宜于長距離移動，一個工作面一臺吊車，該工程每根PCCP管道自重約12t，采用一臺80t的履帶式吊車配合2個10t的倒鏈安裝作業(yè)，正常情況下每個班可安裝10根管道。

3.5 管溝回填

管道安裝工程設(shè)計時，通常考慮用原土回填。在富水軟基中使用原土回填，一方面管道安裝從開挖到回填歷時不會很長，含水量較高的土壤沒有足夠的脫水時間，另一方面管道安裝工程沿管線的征地范圍有限，不會征用足夠的曬土場。用這樣的土體回填管溝，回填質(zhì)量達不到設(shè)計要求。解決該問題時，在富水土質(zhì)管段，利用管頂以上表土以下的溝邊土（這部分土壤瀝干時間長，含水率低）回填管Ⅰ區(qū)；在富水低液限粉細砂、淤泥管段，將管Ⅰ區(qū)置換成碎石回填，可以滿足設(shè)計要求。在管Ⅱ區(qū)以上的管溝回填，設(shè)計壓實度相對較小，全部采用原土回填。

4 結(jié)語

坪上應(yīng)急引水工程主管線管道安裝工程中，經(jīng)過管內(nèi)徑向變形測量，變形量均在管道內(nèi)徑的5%（90mm）以內(nèi)，其中，63%的測點變形量在55mm以內(nèi)，可滿足規(guī)范要求。