天津市南水北調中線濱海新區供水一期工程海河穿越方案比選

袁建新，苗晶露，蔡 俠

（天津市水利勘測設計院，天津 300204）

天津市南水北調中線濱海新區供水一期工程海河穿越方案比選

袁建新，苗晶露，蔡 俠

（天津市水利勘測設計院，天津 300204）

天津市南水北調中線濱海新區供水一期工程是天津市內輸配水工程的重要組成部分，建設目標和任務是向天津市濱海新區輸送引江原水。海河穿越是工程建設的重點和難點，穿越方案的選擇不僅要安全可靠，還要經濟，便于實施，經分析論證推薦采用分期導流明挖方案。

南水北調；海河穿越；頂管；明挖

1 概況

1.1 工程概況

天津市南水北調中線濱海新區供水一期工程是天津市內輸配水工程的重要組成部分，工程的建設目標和任務是向天津市濱海新區的永定新河以南地區（包括濱海新區核心區、南部石化生態片區和西部臨空高新片區）輸送引江原水。

輸水線路全長約36.2km，曹莊泵站至津濱分水口輸水干線末端穿越天津市的母親河——海河。穿越采用2根直徑2600mm鋼管，兩管中心距4.5m。

1.2 海河概況

海河是一條以行洪為主，兼顧排澇、蓄水供水、航運、旅游等綜合利用的河道，主要承擔宣泄子牙河西河閘和北運河屈家店控制下泄洪水入海的任務。其中，海河子北匯流口至耳閘按1000m3/s，耳閘至入?？诎?00m3/s治理。

1985年建成海河二道閘后，運用原則為閘上蓄水，閘下能航。海河最高蓄水位3.0m（大沽，下同），最低蓄水位為0.5m。按照近期海河綜合治理規劃要求，正常蓄水位為大沽1.5m。

海河干流治理工程等級為Ⅱ等，其堤防、護岸在天津市區、塘沽市區段內為2級，郊區為3級；穿堤建筑物與所在堤段同級。

2 工程地質條件

海河穿越處河道寬約220m，兩側堤防頂高程為5.40m，堤防兩側堤內高程-2～0.5m左右。河底起伏差約7.50m；以河中心線為界，左測深溝平均高程為-7.40m，以侵蝕為主；右測起伏較小平均高程為-0.5m，以堆積為主。

根據勘探及試驗，工程地質條件評價如下：① 輸水管涵建基面位于地層alQ41的工程地質單元上，巖性分別為粉質粘土、粉土、粉質粘土，承載力標準值分別為170，180，130kPa，由于地基承載力差別大，故存在地基變形及不均勻沉降問題；②開挖邊坡為alQ43W、alQ43、mQ42的淤泥質土、粉質粘土、粉土，抗剪強度低且差別大，邊坡穩定性差，土層的含水量均較高，且均處于地下水位以下，因此施工作業，應做好施工降水與排水工作。

3 穿越方案比選

由于盾構方案投資大，不適合本工程管徑較小、距離短的特點，不予考慮。此外沉管方案由于水下開挖體積較大，穿越處地質條件較差，斷面尺寸不易控制，吊管船只噸位大，吃水深，難于布置沉管施工作業船只，且管徑大，水下對口操作困難，管口易發生滲漏問題，施工風險大，因而給與否定。本設計對于頂管方案和分期導流明挖方案進行同等深度的比較。

3.1 頂管方案

3.1.1 設計方案

考慮工程的各種要求，為保證頂管施工安全，防止施工透水事故的發生，管頂以上需土層厚6000mm。因海河河道較深且寬，頂管段管中心高程為-14.4m，頂管段管長310m。頂管段兩側均以22.5°垂直折角上臺至海河穿越上下游設計管道中心高程，海河南斜管段長30m，海河北斜管段長30m。根據兩岸場地情況，頂管始發井布置在海河以北，附近地面高程為2.3m，井深21.5m，工作井內徑寬14m，長13.4m，井壁厚1.3m。頂管接收井布置在海河以南魚塘內，魚塘底高程為1.0m，井深20.2m，接收井內徑寬14m，長8m，井壁厚1.3m。頂管兩側斜管段由于埋深較大，采用混凝土灌注樁加水泥攪拌樁的支護形式，支護段和工作井、接收井內均設有直徑500m的鋼管橫撐。海河穿越段最大覆土厚度17.5m，經鋼管結構計算，頂管段及兩側斜管段管壁厚42mm。

3.1.2 頂管方案優點

地下管道穿越鐵路、道路、河流或地下管線等各種障礙物時采用的一種暗挖式施工方法。施工具有對河道輸水、通航、排瀝等功能影響小的特點。

3.1.3 頂管方案缺點

本區間地質情況復雜，土層的特性對頂管推進造成不利影響，故該區間頂管施工較為困難。始發井、接收井深度大，施工、排水都有一定難度。并且，由于穿堤及灘地段管線埋深為18m，一般壁厚管道結構難以滿足要求，計算壁厚42mm不僅鋼材用量增加，管道加工極為困難。由于管道埋深大，一旦管體發生滲漏對海河大堤的基礎影響范圍較大，事故點難以查找，對大堤安全影響大。此外管道埋深過大，一旦管道發生事故破壞難以維修。頂管方案工程總投資3523.09萬元。

3.2 明挖方案

3.2.1 設計方案

明挖方案根據沖刷及抗浮計算管道埋深3.5m，兩管中心距4.5m，鋼管壁厚32mm，穿越段長度380m。海河穿越施工采用分期搭設臨時擋水建筑物，利用束窄河床過流的施工導流方案。一期施工導流方式采用枯水期圍堰一次攔斷左側深槽，并利用右側淺灘過流。為了保證通航要求，河道淺灘部分采用挖泥船進行適當平整。一期工程完工后，在一期上下游圍堰間順水流方向搭設二期施工圍堰，二期圍堰填筑完成后，利用左側深槽過流。二期工程完工后，拆除二期圍堰，恢復河道過流。

3.2.2 方案優點

明挖法具有施工簡單、便于地基處理、施工質量容易保證等優點，最重要的是施工安全、造價低。

3.2.3 方案缺點

明挖法施工的主要缺點是要填筑圍堰截流。本段工程范圍內的海河河道較寬，達到220余米，主河槽靠近左岸，河道斷面右側大部分為灘地，適合做導流明渠，因此，以采取分期填筑圍堰，分期施工的方法來解決通航、過流問題。明挖方案工程總投資2752.62萬元。

4 結語

供水工程網管道明挖埋管施工方案造價較低，且分期導流的施工方案可以滿足河道輸水及航運的要求，同時攔河圍堰等施工臨時工程投資不大，工程實施的難度較小。因此，在保證工程質量的前提下，本著節約投資的要求，推薦選用最為經濟的明挖施工、分期導流的施工方案。

［1］GB50013—2006，室外給水設計規范［S］.

［2］CECS246—2008，給水排水工程頂管技術規程［S］.

［3］SL303—2004，水利水電工程施工組織設計規范［S］.

［4］DL_T5087—1999，水電水利工程圍堰設計導則［S］.

［5］D/B/T29—93—2004，土壓平衡和泥水平衡頂管工程施工技術規程［S］.

［6］GJ120—99，建筑基坑支護技術規程［S］.

Haihe River Crossing Scheme Selection of Tianjin Binhai New Area Water Supply Project Stage I in the Middle Route of South-to-North Water Transfer Project

YUAN Jian-xin,MIAO Jing-lu,CAI Xia
（Tianjin Municipal Water Conservancy Survey and Design Institute，Tianjin，300204,china）

The water supply project stage I of Tianjin Binhai New Area of middle route of South-to-North Water Transfer Project is an important component of water distribution project in Tainjin City,the construction goal is diverting water from Yangtze River to Tainjin Binhai New Area.The emphasis of engineering is the project of crossing Haihe River,by analyzing and recommended,the diversion and open-cut scheme by stages is adopted for its safety,reliable,economic and convenient implementation.

South-to-North Water Transfer Project;crossing Haihe River;pipe jacking;open-cut

TV67

A

1672-9900（2011）05-0058-02

2011-08-08

袁建新（1980—），男（漢族），天津人，工程師，主要從事施工組織設計工作，（Tel）13821585355。