風(fēng)城水庫至三坪水庫輸水管道工程施工方案探析

鄧 洪

(新疆克拉瑪依市水務(wù)有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

1 引言

輸水工程建設(shè)有利于改善水資源分布不均勻、季節(jié)性短缺等問題[1-3]。長距離輸水工程建設(shè)面臨著復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件，工程建設(shè)難度較大。施工是各項(xiàng)工程建設(shè)質(zhì)量的重要影響因素。在工程施工開始前，分析工程施工的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題，結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)、工程經(jīng)驗(yàn)，提出解決措施是十分重要，可在實(shí)際施工過程中加以采用，以滿足工程建設(shè)進(jìn)度要求，同時(shí)可保證工程建設(shè)質(zhì)量，具有十分重要的意義[4-7]。

2 工程概況

風(fēng)城水庫至三坪水庫輸水管道工程取水口位于風(fēng)城水庫放水洞西側(cè)約800 m處，取水口主要由引渠及進(jìn)口段、上游洞身段、閘井段、漸變段、有壓隧洞、出口漸變段等建筑物組成，全長約411.53 m，軸線方位SW195。橫穿兩次庫區(qū)上壩公路，出洞后為一寬闊灘地，地面高程約460.0 m。從取水口岔管末端到三坪水庫輸水管道工程長約86.2 km。管徑DN2200 mm，設(shè)計(jì)引用流量4.2 m3/s～4.8 m3/s。輸水管道管材初步選用PCCP管，為了施工方便，在轉(zhuǎn)彎鎮(zhèn)墩、進(jìn)人孔、放水孔、閘井、閥井位置采用鋼管。輸水管道工程采用埋管敷設(shè)，在管道平面和縱向轉(zhuǎn)角大于5°處全部設(shè)置鎮(zhèn)墩。管道沿線共設(shè)置蝶閥井、空氣閥閥井及泄水孔閥井共176座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。管道沿線穿越河流3次，分別為白楊河、克拉蘇河、達(dá)爾布圖河。穿越河流段管溝回填土上部均采用格賓網(wǎng)塊石籠進(jìn)行防沖保護(hù)。輸水管道工程穿越干支渠約14次，其中風(fēng)克干渠1次，支渠13次。輸水管道從渠道下部穿過，并設(shè)必要的格賓網(wǎng)塊石籠防沖保護(hù)。

圖1 施工范圍

3 施工難點(diǎn)分析

3.1 溝槽開挖及管道施工難點(diǎn)分析

工程部分埋管段穿過基坑及河流，基坑底板位于地下水位以下，基坑降排水難度大。溝槽開挖深度大，很大一部分超過5.0 m，存在邊坡穩(wěn)定問題。工程螺旋鋼管型號DN2000，單節(jié)長度根據(jù)供貨情況確定，單根管道重量較大。溝槽開挖深度較大，起重機(jī)作業(yè)距離長，鋼管單重大，因而選擇合理的吊裝機(jī)械非常重要。個(gè)別部位受現(xiàn)場條件限制，大型起重機(jī)械不能進(jìn)前作業(yè)，如何進(jìn)行鋼管吊裝是工程中的又一難點(diǎn)。

3.2 隧洞鉆爆開挖及襯砌施工難點(diǎn)分析

引水洞橫穿小山梁，巖性為砂巖凝灰?guī)r，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，巖層與洞軸線走向近垂直，傾角較陡。上游洞身段自然邊坡走向?yàn)镾E105°，基巖巖性為凝灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化厚度4.0 m～5.0 m，巖層產(chǎn)狀285°SW∠70°，巖層傾向洞內(nèi)。開挖時(shí)，由于巖石十分破碎，洞口上部巖層易掉塊形成倒坡，影響洞口穩(wěn)定，開挖后應(yīng)進(jìn)行支護(hù)或襯砌。洞身段上覆巖體厚度9.0 m～33.7 m，穿越的巖性主要為凝灰?guī)r，圍巖主要為弱風(fēng)化～微風(fēng)化基巖組成，巖體較完整，局部穩(wěn)定性較差。隧洞沿線不良地質(zhì)條件段較多，整體圍巖情況不好，隧洞大部分埋深淺，圍巖風(fēng)化厚，強(qiáng)度低，圍巖不穩(wěn)定，對工程進(jìn)度有非常大的影響。

工程隧洞為有壓隧洞，防水要求十分高，混凝土抗?jié)B要求高，不允許出現(xiàn)裂縫，施工干擾大，材料運(yùn)輸困難、工期短，任務(wù)重。

圖2 輸水隧洞斷面

4 施工措施探析

4.1 溝槽開挖及管道施工措施

4.1.1 溝槽開挖施工措施

針對溝槽開挖施工過程中的難點(diǎn)問題，采用措施如下：

(1)基槽滲水明排

施工降水優(yōu)先采用明挖明排分層降水法。

第一層：在開挖溝槽完成后每隔20 m挖一個(gè)積水坑，使開挖溝槽范圍內(nèi)的上層滯水匯集坑中，用水泵排出。

第二層：排水?dāng)M設(shè)計(jì)在溝槽底部兩坡腳內(nèi)側(cè)開挖兩條矩形排水溝，將兩側(cè)溝壁剩余水匯集水溝內(nèi)，用水泵排出。

(2)井點(diǎn)降水

根據(jù)地質(zhì)條件，如果明排不能解決施工降排水問題，考慮采取明排結(jié)合井點(diǎn)降水方法，降水井間距10 m，內(nèi)徑為30 cm，根據(jù)基槽開挖深度不同井深取6 m或12 m，采用雙排(管溝兩側(cè))布置。

(3)邊坡支護(hù)

針對溝槽開挖深度大的部位，為確保邊坡穩(wěn)定，可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況采取噴射混凝土支護(hù)的措施。

4.1.2 管道施工措施

針對管道施工過程中的難點(diǎn)問題，采用措施如下：

(1)根據(jù)設(shè)計(jì)邊坡計(jì)算，起重機(jī)工作幅度為24 m，結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)并查閱起重機(jī)參數(shù)，采用QUY260履帶起重機(jī)負(fù)責(zé)布管，QUY400履帶起重機(jī)負(fù)責(zé)安裝。

(2)針對場地狹窄部位大型起重機(jī)不能進(jìn)前作業(yè)的問題，采用由簡易軌道、臺車運(yùn)輸?shù)姆椒ㄟM(jìn)行安裝。具體方法為：管線溝槽開挖及基礎(chǔ)處理完畢后，沿軸線鋪設(shè)簡易軌道，其上布設(shè)鋼管專用運(yùn)輸臺車，鋼管在臺車上固定后用卷揚(yáng)機(jī)牽引至安裝位置。

4.2 隧洞鉆爆開挖施工措施

針對隧洞沿線地質(zhì)條件復(fù)雜、埋深淺、圍巖不穩(wěn)定等問題的解決措施如下：

①在地下洞室開挖施工之前，根據(jù)已有的設(shè)計(jì)地質(zhì)預(yù)報(bào)資料，運(yùn)用超前地質(zhì)探測和超前鉆孔探測法分析前方地質(zhì)狀況，做好地質(zhì)預(yù)報(bào)。

②不良地質(zhì)段，加強(qiáng)圍巖變形觀測。按規(guī)范要求布置圍巖收斂監(jiān)測斷面，定期觀測，并及時(shí)分析和整理觀測數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)施工，從而確保施工安全。

③在開挖施工中采取“短進(jìn)尺、弱爆破、加密量測、及時(shí)支護(hù)”的方式進(jìn)行開挖，采用分層分部開挖方式、進(jìn)行超前支護(hù)，或采取一掘一支護(hù)，穩(wěn)步前進(jìn)。嚴(yán)格控制最大單響藥量，盡可能減少爆破施工對圍巖的擾動(dòng)。按照一排炮一支護(hù)的程序穩(wěn)步推進(jìn)。

④開挖過程中，根據(jù)圍巖特性對局部不穩(wěn)定部位增設(shè)隨機(jī)錨桿。對控制穩(wěn)定的軟弱結(jié)構(gòu)面，采取錨筋束加固或預(yù)應(yīng)力錨索加固并延伸到完整巖體中維護(hù)圍巖穩(wěn)定。在松散、軟弱破碎的巖體中開挖洞室，盡量減少對圍巖的擾動(dòng)，采用先護(hù)后挖，邊挖邊擴(kuò)或先對巖體進(jìn)行加固后再開挖等方法；或者采取一掘一支護(hù)，穩(wěn)步前進(jìn)，開挖下一循環(huán)先噴混凝土，然后施工錨桿、掛網(wǎng)，再噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，如此循環(huán)掘進(jìn)。圍巖穩(wěn)定特別差時(shí)，爆破前采取超前錨桿、超前小導(dǎo)管灌漿、管棚等進(jìn)行超前支護(hù)，爆破后立即噴混凝土封閉巖面，出渣后，再進(jìn)行系統(tǒng)支護(hù)，必要時(shí)安設(shè)鋼支撐或鋼格柵等增加支護(hù)能力。

⑤地下水活動(dòng)較嚴(yán)重地段，采用超前孔探明地下水的活動(dòng)規(guī)律，測定漏水量、壓力，防止突然暴滲，宜采用排、堵、截、引的綜合治理措施。有地下水存在時(shí)有塌方及較大溶隙、裂隙處理，宜先治水后進(jìn)行溶隙空洞和塌方處理。

⑥對于卸荷嚴(yán)重地帶，采用超前注漿的方法進(jìn)行施工。注漿后的開挖，采取短進(jìn)尺、弱爆破、快支護(hù)、早襯砌的原則進(jìn)行。

4.3 隧洞襯砌施工措施

針對有壓隧洞襯砌施工難度高等問題，提出采用以下措施：

①清除基巖表面松動(dòng)石塊，對清完碴后殘留在巖層表面的松動(dòng)石塊以及肉眼能看到有裂紋之處，都要用小鐵錘敲擊，徹底清除干凈。高壓水沖洗，高壓風(fēng)吹干。

②拌和必須采用設(shè)有自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)裝置的拌和站。

③挑選有豐富施工經(jīng)驗(yàn)的混凝土工進(jìn)行操作，做到既不漏搗，又不能振搗過度。要認(rèn)真設(shè)置好振搗程序，并隨時(shí)做好混凝土澆注和振搗過程和各項(xiàng)記錄。

④混凝土澆筑完拆模后開始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土養(yǎng)護(hù)采取噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于14天。

⑤襯砌混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求后及時(shí)回填注漿。

⑥模板剛度強(qiáng)度與本標(biāo)段工程襯砌工作量相適應(yīng)，避免襯砌尚未完成、模板出現(xiàn)嚴(yán)重變形等現(xiàn)象，確保不會(huì)在施工過程中更換模板。

5 結(jié)論

結(jié)合風(fēng)城水庫至三坪水庫輸水管道工程實(shí)例，通過現(xiàn)場調(diào)查和已有資料分析，提出了工程施工過程中可能面臨的三大施工難點(diǎn)問題：溝槽開挖與管道安裝、隧洞開挖、隧洞襯砌等。結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，針對不同的施工難點(diǎn)問題提出了施工過程中的解決措施，可在施工前解決施工過程中可能遇到的問題，從而有助于提高工程建設(shè)進(jìn)度和質(zhì)量。