遼寧重點輸水工程PCCP管道過河施工技術分析

趙翼行

(遼寧省水利廳，沈陽110003)

1 工程概述

本工程所穿越的河流位于沈陽市內，管線穿越本河流處為4 條管線兩管同槽，分為F 槽與C 槽。管道采用C30 混凝土基礎。

根據地質勘查報告:地下水位埋深為1.5 ～2.9 m，地下水類型為第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水及地表水補給，并以地下徑流的方式排泄出去，主要含水層為粉細砂層，中等透水性，洪水期秀水河河水補給地下水。穿越秀水河樁號長度1 814 m，管道長度3 628 m。計劃安裝工期79 d，平均每天安裝強度10 節。

2 導流建筑物施工要點分析

本穿越工程導流標準為非汛期汛后5 a一遇。本著滿足導截流要求，結合工程進度安排要求，過河主河床段穿越施工導流方法為:采用全斷面圍堰，導流明渠導流。導流分兩次進行:一期導流修筑上下游圍堰和一期導流明渠，二期導流修筑二期上游圍堰和二期導流明渠。一期導流施工結束后拆除一期圍堰，開挖二期導流明渠和修筑二期圍堰，二期導流后施工至結束。

導流明渠為臨時工程，既要考慮秀水河水情，滿足導流要求，又要節約用地，合理安排。根據施工時段，按枯水期汛后流量設計導流。穿越的河流枯水期汛后流量為2.3 m3/s。故導流明渠應滿足過水流量為Q =2.3 m3/s

導流明渠按上口寬5.5 m，底寬3.5 m，水深1 m經計算滿足導流要求。

導流明渠標準斷面為倒梯形(坡比1∶1)，渠底高程為52.60 m。導流明渠與管線開挖的基坑距離要＞20 m。導流明渠采用彩條布防滲和防止沖刷破壞。圍堰結構采用土石圍堰，堰頂高程53.60 m，堰頂寬3.0 m，迎水面坡比為1:2.0，背水面坡比為1∶1.5。迎水面擺放裝有沙土的編織袋防護，防護層厚度0.5 m。圍堰防滲采用復合土工膜(兩布一膜)。導流明渠采用1.6 m3挖掘機挖土，土方堆在明渠兩側以便回填。由于圍堰工程量較小，采用1.6 m3挖掘機就近取料，DL160 推土機攤鋪、壓實，迎水面人工擺放裝土編織袋，人工鋪設土工膜。在穿越段建筑物施工完成后，拆除圍堰;采用推土機推運，就近平整，恢復原河道。導流明渠按照設計要求回填。

3 降排水施工要點分析

通過導流及降排水措施保證干地施工，滿足基坑開挖、管道安裝、防護、填筑施工的要求，方便設備和作業人員在工作面施工作業。

由于穿越過河段地質為粉細砂，開挖降水方法采用管井降水結合明排。

本工程溝槽深度10 ～11 m，底寬11.5 m，放坡系數1∶1 ～1∶1.25。要求地下水位低于開挖基底≥0.5 m 以下，綜合考慮最小降深為12 m。本工程采用井點降水，同時基槽開挖也設置明溝，收集基槽中和邊坡局部滲出的地下水和其他施工時的地下水。本工程為雙線安裝，考慮施工場地布置及施工操作的影響及安裝順序，先降F 線溝槽地下水，C 線施工前再降C 線溝槽地下水。管井沿溝槽布設。

基槽降水的涌水量與施工現場水文地質條件、基槽的形狀、大小及補給水邊界條件等有關。根據工程地質勘察報告所提供的工程水文地質條件，本工程降水按無壓非完整井計算。滲透系數K =4 ～8 m/d，取6 m/d，濾水管確定長l =2 m。井點沿溝槽外緣布置。

3.1 井點管埋深

式中:H 為井點管埋設深度，m;H1為井點管埋設至基槽底面的距離，m;△h 為降水后地下水位至基槽底面的安全距離，m，一般為0.5 ～1 m;i 為水力坡度，單排線狀井點可取1/4;L 為井點管至水井中心的水平距離，m;l 為濾管長度，m，經計算H =17.8 m，取18 m。。

3.2 影響半徑R

式中:S 為井點管內水位降深值，m;取15 m;H =S+L=17 m;R =207 m。

3.3 有效深度H0

3.4 基槽涌水量

采用大口井法來預測基槽涌水量。將窄長式基槽看作一個“大井”，本方案按100 m一單元計算，其計算半徑

基槽滲水量Q = 1.364K ×(2H0－S)S/(lg(R +X0)－ lgX0)=7 929 m3/s。

3.5 每根井點最大出水量計算

式中:L 為有效過濾器長度，本工程取值為2.0 m;d為濾水井管半徑，本工程取值為0.3 m。

3.6 確定井點數

n = 1.1 × Q/q =25.4 取28。

3.7 井點管最大間距

D =100/14 =7 m。

3.8 抽水設備選擇

每一個管井安裝一臺水泵進行抽水，由于本工程降水深度較大，考慮到潛水泵安裝簡便、耗能少、效率高、成本低，采用深井泵式潛水泵。根據井點的進水量，選用潛水泵型號為150QJ 32—30。

根據計算結果，井點沿基槽外緣每7 m鉆井一眼。施工中根據降水效果適當調整。

在兩側距離井點2 m 處設置排水溝，將地下水明排至自然溝渠。排水溝底寬0.5 m，溝底鋪設塑料布防止水回滲。在溝槽內兩側設置排水溝，但它只是收集基槽中和坑壁局部滲出的地下水和其他施工時的地下水，將收集的水通過泵排到地面排水溝內。降水井鉆孔直徑為φ600，全孔下入外徑φ400，內徑φ300 的無砂濾水管，管底封死，管外填濾料。濾料的規格2 ～7 mm。濾料填至孔口以下1.0 m，上部回填粘土封至孔口。

4 管線開挖技術要點分析

溝槽分3 層開挖:

1)第一層開挖高度4 m，第二層開挖高度4 m，第三層開挖至管底高程以上200 mm，該層開挖高度3 m，溝槽深度按管道埋深6 m 覆土考慮。第一層、第二層開挖工作面的距離控制在100 ～200 m。

第一層開挖2 臺液壓反鏟配合，沿縱向退挖甩土出槽后，再用推土機推運至堆土區。

2)第二層開挖3 臺2.1 m3挖掘機(開挖)和4臺1.6 m3挖掘機(甩土)配合，沿縱向退挖甩土出槽后，再用挖掘機甩土至堆土區。

3)第三層開挖采用1 臺液壓反鏟甩土至第二層，由第二層反鏟甩土出槽［1－3］。

5 基礎混凝土施工技術要點分析

所有材料提前進場并完成實驗檢測，儲存數量滿足3 ～5 d施工需要。儲存散裝水泥200 t，滿足3 d施工需要。儲存粉煤灰100 t，滿足4 d混凝土施工需要。儲料場儲存粗細骨料1 000 m3，滿足3 d施工需要。所有拌合和運輸設備提前進行檢修保養，確保設備完好率。設置集中拌合站，拌和系統配備JS1000 拌和機一臺及PL1600 型三斗自動化配料系統一臺，以及相應的輸助設施。配料機采用全自動微機控制，電子稱量配料。拌合系統占地面積800 m2，輔助設施主要有:水泥罐2個，粉煤灰罐1個，儲存散裝水泥200 t，儲存粉煤灰100 t，20 m3水箱一個，儲料場一處，總容積1000 m3。各骨料堆之間設置1.2 m 高磚砌擋墻，防止骨料混雜。拌和機生產率為30 m3/h，有效利用率按80%計算，生產混凝土24 m3/h。每10 h一班可生產混凝土240 m3。按照混凝土施工強度，每天完成25 m，混凝土方量為25 m×10 m3/m =250 m3，按照兩班生產拌合能力滿足要求。混凝土運輸配備6 臺12 m3攪拌運輸車，按每車次運輸10 m3計算，運距18k m，車速按平均30 km/h計算，往返一趟需1.2 h，裝車時間0.5 h，卸料時間按1 h計算，混凝土澆筑每個循環需要2.7 h，加上不確定因素，按每個循環3 h計算，每臺罐車每天運輸5 趟，6 臺車每天運輸300 m3混凝土，滿足混凝土澆筑需要。

6 管道安裝施工技術要點分析

管道安裝采用中聯QUY350 履帶吊安裝。管道安裝為4 管分槽鋪設。當QUY350 履帶起重機起重為66.1t 時，作業(回轉)半徑達28 m(超起配重50 t見QUY350 工況載荷表)，滿足本工程安裝作業的需要。

表1 QUY350 工況載荷表

7 格柵石籠技術要點分析

1)石材:采用卵(塊)石，尺寸:80 mm ＜D ＜250 mm;級配較好，不均勻系數≥5。

2)土工格柵應為黑色，網孔大小、形狀均勻，抗拉強度≥30 kN/m;格柵的任一部分在陽光下曝曬25年后，其抗拉強度不小于初始抗拉強度的90%;雙向土工格柵，AL≤50 mm;AT≤50 mm。

3)格柵連接材料采用高密度聚乙烯(HDPE);單根繩子抗拉強度≥20 kN;格柵搭接重合寬度:≥50 mm。

穿越河流格柵石籠需塊石2.4 萬m3，每天需要塊石300 m3，考察了石場儲量與質量并取樣試驗，3家石場儲量滿足施工要求，質量滿足設計要求。做到提前訂貨，確保供應。土工格柵提前2個月進場，做好試驗檢測工作，確保材料合格，滿足設計要求。土工格柵的鋪設應滿足規范和設計要求，并盡量減少接縫的數量，土工格柵的鋪設應與周邊填筑同步。

8 土方回填技術要點分析

堆土區側采用反鏟挖掘機送土到基坑。另一側采用土方開挖區運回的開挖土料，反鏟挖掘機送土到基坑，反鏟回填高度距回填面不超過1.0 m。管道之間回填采用16 m 長臂反鏟挖掘機送土順簡易溜槽下料到基坑，嚴禁在管道上方高處傾倒回填料。基坑內采用人工鋪料。管道之間的回填壓實應與管道至溝槽壁之間的回填壓實對稱進行，每側回填高度差不應超過一層填筑厚度，做到兩側同時回填均勻上升。管頂以上500 mm 范圍內采用挖掘機填土、攤平;當土回填到PCCP 管頂部1 m 時，采用推土機推土到位。

9 結 論

本工程施工，導流、降排水和快速安裝、回填四個施工工序在整個施工工序中占有舉足輕重的作用。本著滿足導截流要求，結合工程進度安排要求，過河主河床段穿越施工導流方法采用全斷面圍堰，導流明渠導流。PCCP 可在不同類型的地形基礎上進行安裝，主要有素土平基、弧形砂基以及砌筑基礎。所謂砌筑基礎是指條形支墩和片石灌漿支撐，主要是用在地基承載力較差地段，需要對地基進行處理，由其實在過河施工段，降水效果的好壞決定了安裝質量的成敗。在過河段施工，應開挖及時，降水及時，安裝速度要加快，把功效提高到最高。

［1］張社榮，張彩秀，顧巖. 預應力鋼筒混凝土管(PCCP)的設計、生產、施工及數值分析［M］. 北京:中國水利水電出版社，2009:25 －26.

［2］李鵬程，預應力鋼筒混凝土管(PCCP)工程［M］. 北京:中國水利水電出版社，2012:11 －13.

［3］沈自力. 工程地質與水文地質［M］. 鄭州:黃河水利出版社，2010:6 －10.