談錦秋水庫引水渠穿河工程頂管法施工

蘇　剛，張　昕，白梅榮（山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟(jì)南 250014）

談錦秋水庫引水渠穿河工程頂管法施工

蘇剛，張昕，白梅榮
（山東省水利勘測設(shè)計院，山東 濟(jì)南 250014）

【摘要】錦秋水庫引水渠以倒虹、路涵等建筑物形式穿河、過路，為保證這些建筑物在施工時免受河水影響、不中斷公路交通，須做好完善的施工方案，該文對此進(jìn)行了闡述。

【關(guān)鍵詞】錦秋水庫；施工導(dǎo)流；穿河工程；頂管施工

錦秋水庫位于博興縣城以南，為小（1）型水庫，水庫總庫容為691.57萬m3，正常蓄水位8.00m，死水位為2.00m。水庫引水工程包括：引水渠、引黃分水閘、引江分水閘、勝利河倒虹、G205路涵，其中引水渠長6.08km，設(shè)計流量4.0m3/s。水庫是南水北調(diào)博興縣續(xù)建配套工程的組成部分，主要任務(wù)是調(diào)蓄博興縣供水單元所分配的調(diào)江水量，解決干線分水與用戶用水之間的時空分配矛盾，提高供水保證程度；同時根據(jù)黃河來水情況和居民生活用水、工業(yè)用水情況，適當(dāng)調(diào)引部分黃河水，與長江水聯(lián)合調(diào)度，向居民生活和工業(yè)供水。

1　工程條件

1.1地質(zhì)條件

水庫庫區(qū)屬黃河下游沖積平原，地面坡降為1/10000左右。地貌類型較為簡單，屬淺平洼地類型，地勢平坦，庫區(qū)地面高程在5.80～6.50m之間。引水渠工程在勘探深度內(nèi)均為第四系全新統(tǒng)沖積層，開挖范圍內(nèi)土層由上到下分為：

1）粉質(zhì)壤土：黃褐色，干強度及韌性中等，厚度：1.50～2.90m，平均1.97m。2）粉質(zhì)砂壤土：灰黃色，干強度及韌性低，厚度1.2～3.10m，平均2.03m。3）粉質(zhì)壤土：褐黃——棕黃色，干強度及韌性中等，厚度1.60～6.0m，平均2.8m。4）粉質(zhì)砂壤土：灰黃色，干強度及韌性低，該層未穿透。

1.2氣象條件

項目區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，全縣年降水量73.6%集中在汛期6～9月，50%左右集中在7～8月，最大月降水量多發(fā)生在7月，其他時段降水量僅占全年的26.4%。多年平均氣溫為12.5℃，最大凍土深度0.49m；多年平均日照時數(shù)為2692h，無霜期187d。全年主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)，多年平均風(fēng)速為3.20m/s。

2　施工方案

引黃分水閘在一干過清渠引入黃河水，引江分水閘在南水北調(diào)干渠調(diào)引長江水，2座分水閘的進(jìn)口都與相應(yīng)的渠道聯(lián)通，分水閘進(jìn)口工程的施工必會受到渠水的影響；勝利河倒虹需要下穿勝利河，因此，這3座建筑物都需要先采取導(dǎo)流措施再干地施工。引水渠在G205國道處通過路涵方式穿過路基，為不中斷公路交通，參考類似工程施工經(jīng)驗，可以采用頂管法施工。

2.1施工導(dǎo)流

1）導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)。錦秋水庫工程規(guī)模為小（1）型平原水庫，工程等別Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。結(jié)合《水利水電施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，臨時導(dǎo)流建筑物級別為5級，相應(yīng)施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～5年重現(xiàn)期洪水，綜合考慮各種因素，圍堰的擋水標(biāo)準(zhǔn)采用5年一遇重現(xiàn)期洪水。

2）導(dǎo)流時段和流量。根據(jù)水文氣象資料，項目區(qū)年降水量73.6%集中在汛期6～9月，非汛期降水量僅占全年的26.4%。為確保工程安全施工，分水閘進(jìn)口工程和倒虹工程安排于非汛期施工。另外，南水北調(diào)干渠和一干過清渠均為季節(jié)性過水河道，分水閘進(jìn)口工程施工還要選擇在渠道不調(diào)水時進(jìn)行。經(jīng)水文計算，南水北調(diào)干渠、一干過清渠、勝利河5年一遇施工期設(shè)計洪水分別為0.9m3/s、0.4m3/s和1.1m3/s。

3）引黃閘和引江閘導(dǎo)流設(shè)計。在渠道不引水時，渠內(nèi)流量很小，可在渠道內(nèi)順?biāo)鞣较蛱钪霗E圓形圍堰，將分水閘進(jìn)水口工程圍封起來，并在圍堰外側(cè)預(yù)留2.0～4.0m寬的渠底過流即可。

由于南水北調(diào)干渠或一干過清渠的渠底寬度均較窄，為減少渠道束窄度，不宜采用土方直接填筑堰體，圍堰型式可采用編織袋裝土壘砌。按明渠均勻流公式計算，南水北調(diào)干渠和一干過清渠過流水深分別為1.5m和1.2m，考慮安全超高后，確定堰高為2.0m和1.7m。堰頂寬度為1.0m，上下游邊坡均為1∶1。在圍堰施工時將復(fù)合膜壓入迎水坡內(nèi)，用于堰體防滲，并保證膜上編織袋裝土護(hù)坡厚度為0.3m。

4）穿勝利河倒虹導(dǎo)流。穿勝利河倒虹施工導(dǎo)流可采用明渠導(dǎo)流方式，即在附近灘地上開挖導(dǎo)流明渠，在倒虹上、下游分別填筑圍堰擋水，一次攔斷河床，通過明渠將河道上游來水導(dǎo)入下游河道內(nèi)。

導(dǎo)流明渠：勝利河施工期設(shè)計流量為1.1m3/s，導(dǎo)流明渠底寬2.0m，邊坡1∶2，渠底坡降1/2000，進(jìn)口處渠底高程3.5m，渠內(nèi)水深1.0m，設(shè)計水位4.5m，考慮0.5m安全超高后，渠道開挖深度為1.5m，渠長125m。

上、下游圍堰：上游圍堰堰頂高程為5.2m，堰高1.7m；下游圍堰堰頂高程為4.26m，堰高0.86m。圍堰利用導(dǎo)流明渠開挖的土方填筑，水上堰體采用拖拉機壓實。圍堰迎水面均采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合膜自堰腳向外延伸2m，以增強防滲效果。為滿足施工機械交通要求，圍堰頂寬3m，水上邊坡1∶2.5，水下按自然邊坡1∶4。倒虹工程完成后采用挖掘機拆除上、下游圍堰，拆除料用于導(dǎo)流明渠回填。

2.2路涵頂管

引水渠穿G205國道路涵采用頂管方案施工，路涵為1孔鋼承插口管，頂進(jìn)長度為64m，每節(jié)公稱直徑3.0m，長2.0m。施工方法如下：

1）施工前首先開挖頂管工作坑，工作坑除安裝頂管的機具設(shè)備后背、導(dǎo)軌、頂進(jìn)管節(jié)以外，還要有利于向坑外出土和作業(yè)人員的操作，管節(jié)后側(cè)與千斤頂之間要有利于出土的空間，坑底要夯實。

2）導(dǎo)軌由4根鋼軌和若干枕木組成，枕木置于工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木間距800～1000mm，鋼軌的間距要視被頂管節(jié)的外徑而定，一般要保證管節(jié)安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤頂安裝后要與管節(jié)的橫截面有最大的接觸面，鋼軌安裝要平直，前端抬頭要有0.5% ~1.0%的坡度。

3）頂進(jìn)后背所具有的能力必須能滿足最大頂力的需要，后背由后背樁及后背梁、后背樁后面的夯實土所組成。后背樁一般以鋼軌代替，埋入坑底以下1.5m左右，樁后填土分層夯實，后背樁平面垂直于頂進(jìn)方向的軸線，鋼制后背梁放在樁前的導(dǎo)軌上。頂進(jìn)設(shè)備由1臺高壓油泵和2臺千斤頂組成，千斤頂安在后背梁與管節(jié)之間，管節(jié)后端和千斤頂之間有專用鋼護(hù)圈及麻辨或橡膠墊對混凝土管端保護(hù)，管外壁涂石蠟做潤滑劑，減少頂進(jìn)摩阻力，千斤頂通過傳力柱將管節(jié)頂入路基。

4）設(shè)備安裝后經(jīng)試運轉(zhuǎn)無異常即可掏土頂進(jìn)，掏土視土質(zhì)及管頂上部覆土厚度而掌握進(jìn)尺深度，土質(zhì)較密而且覆土較厚，有利于形成卸力拱，可以適當(dāng)多挖，土質(zhì)松散或覆土厚度較小，則要少挖，勤挖勤頂，挖土直徑不可超過管節(jié)的外徑。挖土采用小型挖掘機開挖，膠輪車直接出土，土的垂直運輸可用吊車或電動葫蘆。

3　結(jié)語

本文在充分考慮現(xiàn)場地形條件、主體工程布置特點和施工總進(jìn)度安排等各種因素的條件下，綜合設(shè)計施工方案，采取的方案既保證了引水渠穿河、過路建筑物的安全順利實施，也保證了G205國道的正常交通不被中斷，從而使得工程施工達(dá)到了經(jīng)濟(jì)、合理和安全的目標(biāo)。

（責(zé)任編輯崔春梅）

【中圖分類號】TV697

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0015-02

收稿日期：2015-03-21

作者簡介：蘇剛（1976—），男，高級工程師