某城市大型原水管道工程過河方式分析

陳能

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

1 工程概況

本工程位于廣州市番禺區境內，原水管道起點為番禺區紫坭島，管道終點為番禺區石碁鎮石碁水廠，總設計規模為55 萬m3/d，新建原水管道管徑為DN2200，項目建成后，將為番禺區第一水廠、第二水廠和石碁水廠供應原水，工程總平面如圖1所示。原水管道途中需穿越紫坭河和市橋水道，管道過河方式為本工程的重要節點，其結果將極大影響工程的施工質量。因此，本文將結合工程的具體情況，對大型原水管道工程的過河方式進行具體地分析。

圖1 工程總平面

2 過河方式概述

常用穿越河流的方法主要有沉管施工、頂管施工和圍堰施工以及架管施工，而對于大型原水管道在穿越較大河涌時，架管施工不適用于該類型工程，因此下面將對于沉管施工、頂管施工和圍堰施工進行比較分析。

2.1 沉管施工

沉管施工需要在水下進行施工作業，目前主流的沉管施工方式是采用一次性整體沉管鋪設的方法，即先把管道分段組對拼裝，然后再在水上將整段沉管段按設計圖紙進行連接，整體浮運至設計位置后再整體沉放。沉管施工適合于在河床比較穩定且河涌水流不急的河道，河道河床穩定在施工時能順利地在河床下開挖溝槽，同時沉管施工需要在水上對管道進行整體浮運和沉放，這都需要河涌的水流流速較緩以便施工。采用該種過河方式的優勢在于：①工程投資較低，整體的施工工期較短；②其適用的河涌水深范圍較大，且除了少量的水下作業外，大部分工作均為水上作業，施工較為安全。其缺點是對河道通航有較大影響；水上作業設備要求多，施工空間要求較大，不適用一般的較小河流；水底開挖過程對河道及周邊環境有一定程度影響。

2.2 頂管施工

頂管施工是一項專業性高、施工難度大、技術標準高、造價相對較高的工藝[1]，主要是借助頂推裝置，將設計管道逐節頂進的非開挖施工技術，廣泛用于市政燃氣，石油化工等管道工程，該技術日趨成熟，體現經濟合理、安全適用、普及程度高等特點，有效彌補開挖施工的缺點，在城市建設中更能充分體現頂管的優勢。頂管施工的優勢在于除頂管井以外無須進行開挖，對地面的破壞以及交通的影響較小，而且一般頂管管道的埋深較深，可有效避開現狀管線，但同時也導致頂管的費用較高。

2.3 圍堰施工

河涌圍堰施工即明挖的一種，圍堰止水主要依靠鋼板樁鎖口的緊密性，同時圍堰間的土袋粘土也能起到有效的減滲作用[2]。在工程建設中先修筑水中圍堰以防止水和土進入管道設計位置，再在圍堰內排水開挖基坑，敷設管道，在工程主體結構完工后，回填基坑土至設計面，再拆除圍堰，恢復河涌原始面貌。圍堰一般在用完后拆除，圍堰高度高于施工期內可能出現的最高水位。圍堰施工一般建議在河涌枯水期進行，宜分段施工，這樣可避免對河涌改道引流。對于有通航要求的河涌，分段施工時尚應盡量減小對通航影響。分段圍堰施工的優點：

（1）施工周期快，可兩個方向同時進行；

（2）埋深相對較淺，不必像頂管段有埋深要求，只需滿足抗浮要求即可；

（3）施工質量能較好地控制，防水質量有保證。

3 工程實例分析

管道過河方案的選擇需要結合地形、地貌、地質、通航、工期、城市防洪等因素，通過技術經濟比較來確定[3]。本工程跨越多處河流及河涌，其中最主要的分別為紫坭河及市橋河，方紫坭河水面寬度約150m，市橋河水面寬度約320m，鑒于不同過河處存在地質情況差異、兩岸河堤情況不同、河流水文情況差異、河床底深度、河流沖刷及流速等，需根據具體過河情況分別提出可行性高、安全風險低、經濟性好的方案。根據本工程的具體情況，各過河施工方式的比選見表1。

表1 管道穿越河流方式的比選

通過以上幾種穿越方式的比較，由于紫坭河和市橋水道的河道寬度大，屬于區域主河道，不具備圍堰開挖條件，且若采用頂管施工工藝，頂進長度超過150m，地質變化可能性大，安全風險較高，施工工期也難以保證，并且頂管施工的工程費用較高，因此本工程采用沉管施工的過河方式進行施工。沉管段的設計應符合航道的管理規定，其管道頂部高程應在規劃航道底標高4m以下，且沉管段的平直段應滿足通航要求。

根據上述要求，本工程過紫坭河河床底部超過4m 的覆土段不小于140m，過市橋水道河床底部超過4m 的覆土段不小于180m，以保障航行安全。本工程沉管施工的典型剖面如圖2所示。

圖2 沉管施工典型剖面

4 結語

綜上所述，本工程兩處過河道處根據現場實際情況，且考慮到工期以及施工安全等方面，采用了沉管施工的過河方式，對后續類似的工程具有重要的參考意義。對于實際工程，采用何種過河方式，還是需要根據具體工程的實際情況，綜合考慮造價、施工安全以及航道等權屬部門的意見等方面，進行深度工藝比選論證才能最終確定最優的方案。