北疆克孜加爾水利樞紐工程倒虹吸施工質(zhì)量控制探討

陳 亮

（新疆額河建管局 新疆 烏魯木齊 830000）

1 工程概況

克孜加爾水利樞紐工程是北疆牧區(qū)草原生態(tài)建設(shè)工程，是開發(fā)臺地土地資源、建立飼草料基地、實現(xiàn)草原生態(tài)置換和牧民定居的水源工程。同時兼顧發(fā)電等，為綜合利用的水利樞紐工程。倒虹吸工程為引水系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分，由進口段、管道及附屬建筑物和出口段三部分組成?？傞L度2029.5m，其中管道段長1898m。倒虹吸設(shè)計流量18m3/s,采用單管埋地式布置，管道段最大靜水頭約0.46MPa，管道壓力等級分為PN0.4和0.6MPa兩種。倒虹吸進出口水位差3.5m，采用自壓重力流形式輸水。

2 工程地質(zhì)條件

倒虹吸進口位于基巖山區(qū)，巖性為花崗片麻巖，巖體強風(fēng)化層為3m～5m，弱風(fēng)化層為3m～6m；附近發(fā)育科沙哈拉斷裂，破碎帶寬約50m～60m,為活動性斷裂。倒虹吸前段位于山前沖洪積斜坡上，巖性上部為第四系殘積低液限粉土，厚度0.5m～1.0m和粉土質(zhì)礫厚度6m～9m，結(jié)構(gòu)較密實。下伏為第三系砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖，半膠結(jié)，成巖作用差。倒虹吸中段位于臺地前緣沖洪溝內(nèi)，地表出露地層為耕植土，厚度1m左右，礫質(zhì)土3m～4m，有1m左右的沖積砂礫石，下伏地層為第三系泥巖、砂巖。最低洼處地下水埋深11.5m，對倒虹吸管線無影響。倒虹吸末段位于640臺地北緣斜坡上，地表出露地層為第四系坡積粉土質(zhì)砂，坡積層厚度為0.5m～1.0m,下伏地層為第三系的砂巖、泥巖等。該段挖方深度5m～6m，無地下水干擾。倒虹吸出口段位于640臺地上，地表出露地層為低液限粉土，厚度為0.6m左右，下伏地層為第三系的砂礫巖、砂巖、泥巖等。倒虹吸中段往后巖土層中SO42-對混凝土結(jié)構(gòu)為中等腐蝕；Cl-對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有中等腐蝕性。局部泥巖、砂質(zhì)泥巖基礎(chǔ)有膨脹性。

3 設(shè)計概況

據(jù)地形條件管道沿線平面上為直線布置，縱向有9個拐點處設(shè)有砼鎮(zhèn)墩。其中9個拐點鎮(zhèn)墩中的1＃和9＃鎮(zhèn)墩土建部分與倒虹吸進出口結(jié)合為整體結(jié)構(gòu)，鎮(zhèn)墩內(nèi)預(yù)埋的鋼制管件與主玻璃鋼管道連接。玻璃鋼管道內(nèi)徑2900mm，標(biāo)準(zhǔn)管件單節(jié)長度為12m，壁厚56mm～58mm，全線共158節(jié)。

管溝斷面型式為：開挖底寬5m，邊坡1∶1，管溝底部鋪設(shè)0.3m厚砂礫石墊層，管頂回填設(shè)計厚度2m，管溝覆平至原地面回填厚度1m～3m，管頂覆土總厚度小于等于5m。

管溝采用分區(qū)回填，分為管腔區(qū)首次回填、管腔區(qū)二次回填、管頂回填和管溝覆平回填等。

4 施工方法

4.1 倒虹吸施工流程

倒虹吸施工基本流程為：放線定位→管溝開挖→鋼制連接安裝及砼鎮(zhèn)墩澆筑→墊層鋪設(shè)→管道安裝→管溝回填→水壓試驗。由于其余施工較為常見，下面只重點介紹管道安裝和管溝回填施工。

4.2 管道安裝

先進行管底高程測量，放管中心線，挖好承插槽然后人工配合兩臺25t吊車緩慢下管，用潔凈毛巾對管口進行清理，然后在插口和橡膠圈上涂抹植物油，在吊車配合下在管身兩側(cè)用兩個5t鉸鏈將插口拉進承口內(nèi)，最后人工調(diào)整管道軸線，用手動打壓泵對連接好的管道接口進行接口小壓試驗。小壓試驗合格后對管道進行固定、做管道定位測量、做豎向徑向撓曲值測量。

4.3 管溝回填

回填工藝流程：碾壓試驗→土料開采、篩分→自卸車運土→卸土→裝載機下料→人工攤鋪、整平→夯實→檢測報驗→合格后進入下一循環(huán)。

（1）土方填筑碾壓試驗

在土方回填過程中，壓實是控制工程施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序。施工前必須進行碾壓試驗，以便確定最為合適的碾壓參數(shù)，取得最優(yōu)的壓實效果。確定適宜、經(jīng)濟的施工壓實參數(shù)，如碾壓速度、碾壓遍數(shù)、加水量等，研究和完善填筑的施工工藝和措施，并制定了填筑施工的實施細則。

（2）土料開采運輸

由C5料場采用210型挖掘機挖土，將取料場表層腐殖土和含鹽土層挖除后采用挖掘機挖裝，20T自卸車運輸至篩分地點。由3YK1854振動篩篩分好后用20T自卸車運輸至管道回填區(qū)。

（3）卸土

自卸車將篩分料運至現(xiàn)場后由專人指揮卸料，不得隨意堆放，堆料必須保證施工通道的預(yù)留，嚴禁直接將篩分料直接卸入回填區(qū)。

（4）下料

管道安裝試壓完成后即進行管道的土方回填工作，回填土料由小裝載機鏟運至基坑內(nèi)，下料時應(yīng)緊貼溝壁向下滑料，嚴禁將料直接向基槽內(nèi)翻倒，以防止對管道的沖擊，造成管道的位移。

（5）攤鋪、整平

人工采用鐵锨平土，必要時制作專用平土工具配合進行，鋪土?xí)r注意控制虛鋪的厚度及平整度。

（6）碾壓夯實

大面積采用小型0.8t碾壓機械夯實，腋下及管道周圍50cm內(nèi)必須用人工夯實，人工夯實采用木夯。小木夯重約10kg,大木夯重40kg。夯打時應(yīng)一夯壓半夯，全面夯實。木夯落距為0.4m～0.5m。每層回填土應(yīng)夯實3遍～4遍。

（7）報驗檢測

當(dāng)一層的回填土完成夯實工作后，施工班組先進行自檢合格后報項目部質(zhì)檢員驗收，項目質(zhì)檢員在組織試驗員進行干容重試驗，并對平整度進行檢查，均合格后報監(jiān)理部申請驗收，經(jīng)監(jiān)理驗收合格后方可進入下一循環(huán)。

5 質(zhì)量控制

5.1 管道安裝質(zhì)量控制

（1）安裝好的接口應(yīng)環(huán)向間隙均勻一致，接口接轉(zhuǎn)角度不大于0.5°。

（2）玻璃鋼管長軸線直，無明顯偏斜，管道的偏移量不大于78mm。

（3）插口應(yīng)插在插口標(biāo)志線的位置。

（4）管道安裝時，攝氏溫度在-5℃～50℃之間，單管最大伸縮量不超過20mm。

5.2 管溝回填質(zhì)量控制

（1）管底墊層及管腔區(qū)回填料均采用倒虹吸出口處臺地C5料場開采篩分的砂礫料回填，粒徑不大于25mm；其余采用開挖料回填。

（2）管道及其附屬設(shè)備安裝經(jīng)驗收后及時回填，一旦開始回填，要盡快完成，不允許將已完成的管道長期外露。炎熱夏天或晝夜溫差較大的情況下，回填當(dāng)在氣溫較低的時候進行。

（3）回填時，管腔部分對稱分層回填并夯實，不得使管道發(fā)生位移和損傷，每層填土虛鋪厚度應(yīng)小于250mm。

（4）管區(qū)的夯實從溝槽壁兩側(cè)同時開始，逐漸向管道靠近，嚴禁單側(cè)夯實。管頂?shù)暮粚崙?yīng)達到要求的密實度。管區(qū)回填料的壓實度為95%。夯實時要夯夯相聯(lián)，采用機械碾壓時，重疊的寬度大于200mm，分層回填時相鄰段成梯形搭接，不得漏夯。

（5）回填夯實試驗取樣由試驗工程師根據(jù)需要確定，一般每層長度50m范圍內(nèi)做一次密實度試驗。

（6）安裝后的管道一般情況下允許的初始撓曲值為2%～3%，長期撓曲值為5%。安裝后管道的初始徑向撓曲值大于上述規(guī)定，但不超過8%時，必須進行重新回填。

5.3 質(zhì)量控制效果

該倒虹吸工程共安裝158節(jié)玻璃鋼管道，管道安裝軸線允許偏差值不大于30mm，共檢測312處，實測值最大偏差值8mm，最小偏差值1mm。按照不小于管道設(shè)計壓力等級的1.5倍做了接頭水壓試驗，均符合規(guī)范要求。管溝回填相對密度共檢測680組，實測值為0.851～0.998，檢測結(jié)果均滿足相對密度≥0.85的設(shè)計要求。管道安裝撓曲值共檢測1074處，首次回填后實測值-0.59%～0.69%，二次回填后實測值-0.83%～0.86%，管頂回填后實測值-0.32%～1.61%，均滿足規(guī)范要求。工程完成后按照規(guī)范要求和方法對本倒虹吸工程整體進行了嚴密性試驗和強度試驗，均達到規(guī)范要求。通水前該單位工程驗收質(zhì)量等級評定為優(yōu)良。

6 結(jié)論

（1）管道安裝過程中要重點控制接口允許接轉(zhuǎn)角度、管道的偏移量、最大伸縮量。由于管徑、壁厚、強度和單管長度不盡相同，本工程的經(jīng)驗數(shù)據(jù)僅為類似工程提供參考。

（2）合格的回填料、碾壓夯實參數(shù)以及試驗測定是保證回填質(zhì)量的關(guān)鍵。

（3）及時測定撓曲變形值，其在允許范圍內(nèi)是確認施工質(zhì)量的最直接依據(jù)。陜西水利

[1]給排水管道施工及驗收規(guī)程（GB50268-1997）[S].

[2]玻璃鋼夾砂管施工及驗收規(guī)程（CECS129-2007）[S].

[3]石泉等.大型倒虹吸工程設(shè)計與施工[M].北京：水利水電出版社，2007，7.