漢豐湖庫(kù)區(qū)南河虹吸管工程施工工藝分析

張 浩

(重慶市水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶 渝北 401120)

1 工程概況

本文以漢豐湖庫(kù)區(qū)南河虹吸管工程為例展開(kāi)詳細(xì)分析。

1.1 輸水管網(wǎng)方案

開(kāi)縣陳家坪水廠至趙家集鎮(zhèn)輸水管網(wǎng)工程位于開(kāi)州城區(qū)與趙家集鎮(zhèn)之間，工程建設(shè)任務(wù)是向趙家集鎮(zhèn)輸水，工程規(guī)模為4萬(wàn)m3/d，工程等別為Ⅰ等，主要構(gòu)(建)筑物級(jí)別為3級(jí)。輸水線(xiàn)路總體布置方案為：由陳家坪水廠清水池取水，經(jīng)南河左岸擬建道路(濱湖北路大丘東段)人行道下埋設(shè)DN800管道至觀音灘處，在觀音灘處修建倒虹管(雙管，DN600)跨過(guò)南河，沿觀音河左岸河堤敷設(shè)管道至觀音河太極圖處，順碾盤(pán)包支溝敷設(shè)管道至隧洞進(jìn)口，經(jīng)一條無(wú)壓隧洞(內(nèi)鋪設(shè)管道)輸水至趙家集鎮(zhèn)的蔡家果園處[1-2]。

1.2 虹吸管布置情況

施工范圍為陳家坪水廠出水管至隧洞進(jìn)口拱涵段管道，鋪設(shè)輸水管道長(zhǎng)度為4880.44 m，沿途設(shè)置4座倒虹管，分別為南河倒虹管、觀音橋倒虹管、迎賓大道大橋倒虹管、紅光小區(qū)倒虹管，本項(xiàng)目所有虹吸管均使用鋼管，具體長(zhǎng)度與管材選用情況見(jiàn)表1。

表1 虹吸管相關(guān)布置參數(shù)

2 施工方法與工藝要點(diǎn)

根據(jù)建設(shè)單位工期要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，南河倒虹管左、右岸采用圍堰法施工，河床段采用整體吊裝，外包混凝土水下澆筑施工[3-5]。

2.1 施工流程

漢豐湖庫(kù)區(qū)南河虹吸管工程施工流程如下。測(cè)量放線(xiàn)—堤防及欄桿拆除—河道清理—施工便道及圍堰施工—溝槽開(kāi)挖—塊石換填—C15混凝土墊層(河床段為砂礫石墊層)—鋼管安裝—鋼筋安裝—模板安裝—混凝土包管—溝槽回填—河道恢復(fù)—拆除圍堰—堤防及欄桿恢復(fù)。

2.2 圍堰施工

2.2.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

工程采用5 a一遇洪水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，跨南河段于2018年8月啟動(dòng)施工，根據(jù)南河倒虹管不同頻率分月設(shè)計(jì)洪峰流量表，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)5 a一遇8月洪峰流量1177 m3/s。漢豐湖放空至死水位158.28 m后實(shí)測(cè)，跨南河倒虹管段實(shí)際水位為161.42 m。水位調(diào)節(jié)壩近期實(shí)測(cè)入庫(kù)流量為38 m3/s，根據(jù)流域水文特征，南河水流量按入庫(kù)流量的48%計(jì)算為18 m3/s。

2.2.2 圍堰布置

平面布置。上游圍堰折線(xiàn)形大致垂直于南河水流方向布置，圍堰中心線(xiàn)距倒虹管軸線(xiàn)10～15 m，上游左、右岸段圍堰軸線(xiàn)長(zhǎng)度分別為102 m、64 m，河床段長(zhǎng)度為63 m(含左、右岸與河床連接段)；下游圍堰直線(xiàn)形垂直于南河水流方向布置，圍堰中心線(xiàn)距倒虹管軸線(xiàn)20 m，下游圍堰軸線(xiàn)長(zhǎng)度為98 m。

圍堰結(jié)構(gòu)。圍堰采用梯形斷面、土石填筑。考慮機(jī)械設(shè)備行走、鋼筋安裝、管道焊接及吊裝施工，圍堰結(jié)構(gòu)參數(shù)選定如表2所示。

表2 圍堰結(jié)構(gòu)參數(shù)情況

2.2.3 施工要點(diǎn)

(1)上游左、右岸圍堰施工填筑土石料自黨校旁邊供銷(xiāo)社29號(hào)地塊采購(gòu)，拋石擠淤及河床中段管道下部塊石換填自南山采石場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)。

(2)采用PC260挖掘機(jī)配合D30推土機(jī)推料，向前跟進(jìn)推平，及時(shí)用推土機(jī)進(jìn)行碾壓。上游河床中段及下游透水圍堰采用推土機(jī)將塊石順坡推入水中，露出水面后采用挖掘機(jī)碾壓，然后鋪筑砂礫料。

(3)鋼管吊裝就位之前，上游圍堰河床中段靠左岸一側(cè)預(yù)留5 m寬、5 m深缺口，以滿(mǎn)足南河上游過(guò)水要求。

(4)及時(shí)掌握天氣預(yù)報(bào)，施工期根據(jù)南河水位，結(jié)合管道高程、河床標(biāo)高等數(shù)據(jù)及時(shí)采取加固措施，防止河道水位急劇升高威脅圍堰安全，確保安全順利施工。

2.3 溝槽開(kāi)挖

本項(xiàng)目溝槽采取分段、分層開(kāi)挖方法，溝槽開(kāi)挖斷面形式按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，過(guò)河倒虹管溝槽采用放坡式開(kāi)挖，河床段開(kāi)挖坡比為1∶2。

溝槽采用PC260挖掘機(jī)開(kāi)挖，河床段管道放置于砂礫層或粉質(zhì)黏土層上，塊石碾壓換填，換填深度1.5 m，換填后地基承載力≥200 kPa。開(kāi)挖渣料就近堆放在管槽外側(cè)用于溝槽回填，剩余石渣采用25 t自卸汽車(chē)運(yùn)至棄渣場(chǎng)。

管道基礎(chǔ)采用20 cm厚C20混凝土鋪設(shè)，墊層表面保持平整，澆筑后及時(shí)做好灑水養(yǎng)護(hù)。

2.4 管道施工

南河倒虹管采用2根DN600鋼管(δ=8 mm、1.6 MPa)焊接連接。河床段鋼管在上游圍堰焊接后整體吊裝。

(1)管道安裝。管道安裝順序：河床段鋼管整體吊裝—包管水下混凝土澆筑—左、右岸管道吊裝—包管混凝土澆筑。管道安裝時(shí)，需做好管節(jié)調(diào)整、復(fù)測(cè)與固定，確保安裝精度達(dá)標(biāo)；管節(jié)焊接前，做好內(nèi)、外清理與修口工作，對(duì)口焊接，對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)。

(2)管道防腐。管道內(nèi)、外全部涂抹防腐涂料，內(nèi)防腐采用IPN8710-2型高分子防腐涂料，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青涂料。

(3)管道試壓消毒。施工完成后進(jìn)行水壓試驗(yàn)，以外觀無(wú)滲漏為試驗(yàn)合格；完成埋管后，還需進(jìn)行分段水密性試驗(yàn)；分段試壓合格后，對(duì)管道進(jìn)行沖洗，并使用含氯水浸泡消毒≥24 h。

2.5 混凝土工程

倒虹管混凝土工程包括鎮(zhèn)墩、包管、檢修蝶閥井等部位的混凝土。

(1)分縫。本工程包管段不分縫，檢修蝶閥井、鎮(zhèn)墩間設(shè)2 cm寬永久縫。

(2)鋼筋制安。鋼筋安裝前，按照設(shè)計(jì)圖紙的布筋情況，在墊層上進(jìn)行防線(xiàn)及編號(hào)，用石筆畫(huà)出鋼筋布設(shè)大樣。鋼筋安裝時(shí)，按配料單上的鋼筋編號(hào)、使用部位，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)位置對(duì)號(hào)入座，并確定鋼筋彎鉤朝向準(zhǔn)確無(wú)誤，方可綁扎。

(3)模板。模板采用1830 mm×915 mm×18 mm膠合板和50 mm×100 mm方木。南河倒虹管混凝土施工截面較大，模板外側(cè)設(shè)置兩排φ48鋼管，采用Φ25鋼筋(間距1.0 m)進(jìn)行對(duì)拉加固。因河床段采用水下施工，南河倒虹管施工完成后漢豐湖將進(jìn)行蓄水，模板及其支架考慮一次性使用，不予拆除。

(4)混凝土澆筑。本工程選用商品混凝土。鎮(zhèn)墩、檢修蝶閥井、左右兩岸包管混凝土采用52 m臂架泵車(chē)平層法澆筑，每層厚度30～50 cm，采用φ50 mm插入式振搗，落實(shí)覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)工作。

水下混凝土施工工藝流程見(jiàn)圖1。河床段鋼管采取在上游圍堰焊接后與鋼筋骨架、模板整體吊裝，吊裝采用3臺(tái)PC260挖掘機(jī)和2臺(tái)PC330挖掘機(jī)進(jìn)行抬吊。在距離水面的一定高度時(shí)，將鋼管、鋼筋骨架和模板整體吊裝至設(shè)計(jì)位置，經(jīng)測(cè)量校核后澆筑包管混凝土。

圖1 水下混凝土施工工藝流程

包管水下混凝土采取自右岸已澆筑墊層向右岸澆筑推進(jìn)，采用9 m3攪拌車(chē)運(yùn)輸，52 m臂架泵車(chē)輸送入倉(cāng)，將進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)的河水通過(guò)混凝土的推進(jìn)而逐漸排出。在混凝土澆筑接近上游河床段圍堰預(yù)留缺口時(shí)，快速用塊石回填預(yù)留缺口至高程163.0 m(自卸車(chē)備好足夠塊石在左岸待命)，以減少上游來(lái)水對(duì)水下混凝土澆筑的影響，確保水下包管混凝土施工質(zhì)量。

2.6 土石回填

管道施工完畢經(jīng)檢驗(yàn)合格后，溝槽應(yīng)及時(shí)回填。河床段管道兩側(cè)在混凝土澆筑完成后，下部采用拋石護(hù)腳，包管混凝土頂面以上采用砂礫料回填。

3 結(jié) 語(yǔ)

虹吸管在水利工程中的應(yīng)用十分廣泛，具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目情況合理布置倒虹管，并科學(xué)選擇管材、施工方法，做好施工組織設(shè)計(jì)，規(guī)范落實(shí)土石方開(kāi)挖、管道吊裝以及混凝土澆筑等工序，切實(shí)保證虹吸管施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，無(wú)滲漏、斷流等問(wèn)題，確保后期運(yùn)行可靠。