水沖管線遠(yuǎn)距離陸路運(yùn)輸時(shí)中端路由節(jié)點(diǎn)的保障技術(shù)研究

張 弛， 龍莉波， 國文智

(上海建工二建集團(tuán)，上海 200080)

1 工程概述

浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓位于T1、T2航站樓，和衛(wèi)星廳所組成的大型航空港的中軸線上。由于T3航站樓周邊部分區(qū)域是吹砂形成的。浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓基坑出土?xí)r，周邊的道路無法滿足大量的大型運(yùn)土車輛通行。為了解決這一矛盾，并節(jié)約成本，機(jī)場(chǎng)的基坑開挖的運(yùn)土可以采用水沖管線來代替土方車出土。本文探討了中路管線鋪設(shè)時(shí)候的主要保障技術(shù)。

2 設(shè)備與路線

水沖法是利用高壓水槍噴出告訴水流，沖擊土體，使得土體松散，形成泥漿。再通過接力泵運(yùn)送泥漿的新的土體挖掘與運(yùn)輸?shù)霓k法[1]。噴槍的沖水壓力一般要達(dá)到0.6 MPa以上，沖擊水體與所開挖土面呈30°到60°的角度，連續(xù)沖刷下，泥漿由泥漿點(diǎn)流向泵底部[2]。一般每立方米土需要3～4 m3的水。泥漿泵距離沖刷點(diǎn)5～10 m為宜，為使泥漿順利外排，應(yīng)用浮筒法固定泥漿泵，泥漿泵固定在井字架上，使吸泥口距離基底30 cm以上[3]。水沖尤其適合在砂土和干燥的地質(zhì)條件中使用，在潮濕黏稠甚至淤泥質(zhì)土層時(shí)，效率明顯降低[4]。上部機(jī)械行駛，會(huì)對(duì)軟土地區(qū)大量的樁基產(chǎn)生較大的擾動(dòng)與破壞，水沖法仍值得研究與推廣[5]。

2.1 接力泵

中端路由管線與接力泵構(gòu)成了中端路由。水沖管線可以采用鋼管，也可以采用PVC管，通過管線之間的接力泵完成水泥漿的運(yùn)輸。當(dāng)水泵用于泵送泥水時(shí)有效輸送泥水距離為1 500 m，水泵油耗量為41～47 L/h。管路及接力泵布置原則及基本參數(shù)，表1。

表1 水泵選型及參數(shù)(泵送水)

轉(zhuǎn)彎越少、轉(zhuǎn)彎角度越小，接力泵能量損耗越少，見表2。

表2 路由轉(zhuǎn)彎能量損耗

隨著水泵流量增大，接力泵能提供的揚(yáng)程逐漸下降，功率逐漸提高，機(jī)械效率先增后減。

2.2 管線布置

前端及末端泵點(diǎn)為預(yù)設(shè)點(diǎn)位，具體位置需綜合考慮航站樓水沖法施工場(chǎng)布、業(yè)主及有關(guān)部門對(duì)圍區(qū)卸土點(diǎn)的要求，如圖1所示。中端1#點(diǎn)位設(shè)置于河濱東一路區(qū)域，距離前端泵點(diǎn)1 000 m；中端2#點(diǎn)位設(shè)置于拖機(jī)道西邊空地，距離1#點(diǎn)位1 400 m；中端3#點(diǎn)位設(shè)置于拖機(jī)道橋以東禁區(qū)圍界南側(cè)空側(cè)，距離2#點(diǎn)位1 300 m，距離末端泵點(diǎn)1 000 m。

圖1 管線及接力泵布置點(diǎn)位圖

2.3 燃料

柴油發(fā)電機(jī)所用柴油使用定制化危險(xiǎn)品倉庫進(jìn)行儲(chǔ)存，如圖2所示，并配備專用滅火器等消防設(shè)施，清除周邊20 m范圍內(nèi)的雜草。指派專人監(jiān)管，取用均需進(jìn)行登記。

圖2 柴油儲(chǔ)存設(shè)備圖

每臺(tái)柴發(fā)每小時(shí)耗油46 L，一臺(tái)加油車(10.6×103L)供應(yīng)7個(gè)泵點(diǎn)并循環(huán)加油，每天需外購3次，平均每個(gè)泵點(diǎn)4 h補(bǔ)充一次油料，每個(gè)泵點(diǎn)需有6 h燃油儲(chǔ)備，即2 760 L。因此每個(gè)泵點(diǎn)設(shè)置2座危險(xiǎn)品倉庫，每倉庫內(nèi)含1 400 L燃油罐。

3 特殊節(jié)點(diǎn)

3.1 上穿河流

背景：現(xiàn)狀飛機(jī)跑道通過排水溝及涵管將雨水排入圍場(chǎng)支河，通過下穿既有圍場(chǎng)河路的三孔排水箱涵排入圍場(chǎng)河。

原則：施工期間保證圍場(chǎng)支河正常通水。

做法：管道鋪設(shè)采用架設(shè)鋼便橋，如圖3所示。

圖3 管線上穿圍場(chǎng)支河方案圖

3.2 下穿臨時(shí)道路

背景:現(xiàn)狀該道路用于接通東側(cè)跑道調(diào)蓄水池，目前該道路僅為附近農(nóng)民種地拖拉機(jī)進(jìn)農(nóng)田的道路 ，不作為社會(huì)車輛通行的道路。

原則：河濱東二路保留其原有功能。

做法：道路抬高0.9 m，下設(shè)管線，如圖4所示。

圖4 管線穿河濱東二路方案圖

3.3 繞堆載區(qū)

背景：根據(jù)2020.5指揮部的匯報(bào)資料，飛行部擬對(duì)現(xiàn)狀機(jī)坪區(qū)域堆土進(jìn)行搬遷。結(jié)合指揮部場(chǎng)內(nèi)土方平衡整體安排，計(jì)劃在D4堆載體邊設(shè)置B、C兩處臨時(shí)土方存放點(diǎn)，共計(jì)可容納土方約10萬m3，用于接納近期配套部、衛(wèi)星廳工程部相關(guān)項(xiàng)目施工時(shí)產(chǎn)生的外棄土方，待堆載預(yù)壓地基處理項(xiàng)目開工后將上述土方運(yùn)至堆載區(qū)域使用。

需求：由于缺乏詳細(xì)的堆土區(qū)定位資料，根據(jù)現(xiàn)有指揮部匯報(bào)資料，可能對(duì)我方水沖法排管造成影響的為C區(qū)、D4區(qū)堆載體。排管所需凈寬最小為10 m，為減少管線泄露對(duì)緯十一路的不利影響，排管距離緯十一路30 m，為安全起見,排管距離堆土區(qū)邊界線也應(yīng)為10 m，因此需要C堆土區(qū)距離緯十一路路邊最小為50 m。由于河濱東一路兩側(cè)需布置泵點(diǎn)，因此D4堆土區(qū)距離緯十一路路面最小為95 m。

備選方案設(shè)想：如堆載區(qū)域無法滿足水沖法排管的要求，則采用備選路線，即過圍場(chǎng)支河后整體向東延伸，從堆土區(qū)北側(cè)繞行至拖機(jī)道，如圖5所示。

圖5 管線與遠(yuǎn)期飛行部堆載區(qū)位置關(guān)系圖

3.4 下穿市政道路

背景：現(xiàn)狀經(jīng)一路為雙向四車道混凝土路面，寬度約16 m，路下管線情況不明。連通緯十一路、經(jīng)三路，并以下穿通道形式溝通東側(cè)飛機(jī)跑道南北兩側(cè)。

原則：經(jīng)一路在水沖法排管期間需要保持通行。

方案設(shè)想一：暗埋水沖法排管。備注：現(xiàn)狀經(jīng)一路管線路由資料需業(yè)主提供。

方案設(shè)想二：平鋪水沖法排管，原路面局部抬高,如圖6所示。備注：如現(xiàn)場(chǎng)管線較為復(fù)雜，推薦主方案設(shè)想。需抬高路面長度：46 m，抬高高度0.9 m，坡度5%,如圖7所示。

圖6 管線穿經(jīng)一路方案設(shè)想圖

圖7 管線穿經(jīng)一路區(qū)域道路縱向剖面圖

經(jīng)一路改造區(qū)域位于經(jīng)一路、緯十一路交叉口區(qū)域，原經(jīng)三路由于新建自貿(mào)區(qū)圍墻而斷路，原丁字路口改為直角轉(zhuǎn)彎區(qū)段，如圖8所示。由于原經(jīng)一路道路抬高，相關(guān)區(qū)域涉及道路設(shè)施需進(jìn)行改造。

圖8 (a) 自貿(mào)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)照片；(b) 道路改造位置

3.5 穿圍界

背景：拖機(jī)道位于機(jī)場(chǎng)飛行禁區(qū)以內(nèi)，用于試驗(yàn)飛機(jī)由廠區(qū)進(jìn)入試飛跑道的通道。現(xiàn)狀拖機(jī)道西側(cè)有一條進(jìn)場(chǎng)道路。車輛及試驗(yàn)飛機(jī)通過崗?fù)みM(jìn)入飛機(jī)跑道區(qū)域。雙層禁區(qū)圍界寬度5 m，禁區(qū)圍界與內(nèi)部道路距離3 m，道路寬度5 m，禁區(qū)圍界與自貿(mào)區(qū)圍界距離4.5 m，如圖9所示。

圖9 管線穿自貿(mào)區(qū)圍界及飛行區(qū)圍界方案

原則：不占用自貿(mào)區(qū)用地范圍，通過改造禁區(qū)圍界、崗?fù)ぜ跋嚓P(guān)設(shè)施搬遷為水沖法提供路由。

方案設(shè)想：禁區(qū)圍界向內(nèi)退4 m，占用西側(cè)進(jìn)場(chǎng)道路2 m，崗?fù)|側(cè)增設(shè)一套起落桿，變電所搬遷，至圍場(chǎng)河900 m距離設(shè)置3個(gè)錯(cuò)車道，錯(cuò)車道寬8 m。需改造禁區(qū)圍界長度為900 m。

管線區(qū)域設(shè)置防護(hù)棚以防止管線泄漏向周圍噴射泥漿污染拖機(jī)道、自貿(mào)區(qū)，防護(hù)棚上部架設(shè)防風(fēng)纜，兩側(cè)加裝帶窗隔墻，內(nèi)部設(shè)置通風(fēng)設(shè)施，如圖10所示。

圖10 管線穿自貿(mào)區(qū)圍界及飛行區(qū)圍界位置相互關(guān)系與防護(hù)棚圖

3.6 下穿橋梁

背景：拖機(jī)道橋位于機(jī)場(chǎng)飛行禁區(qū)以內(nèi)，用于試驗(yàn)飛機(jī)過圍場(chǎng)河的通道。

原則：拖機(jī)道橋水沖法排管期間保通；橋下圍場(chǎng)河過水?dāng)嗝鏉M足防汛要求。

方案設(shè)想：采用成熟工藝——浮管(可隨河面上下浮動(dòng)1.5～2 m)，下穿拖機(jī)道橋橋洞,如圖11所示。據(jù)現(xiàn)有資料，圍場(chǎng)河設(shè)計(jì)最高水位為3.6 m，最低水位為1.5 m，常年水位為2.35 m，滿足浮管上下浮動(dòng)1.5～2 m的要求。

圖11 管線下穿拖機(jī)道橋圖

備選方案：如圍場(chǎng)河近年實(shí)際水位數(shù)值浮動(dòng)遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，難以滿足浮管運(yùn)行的要求，則在橋臺(tái)、墩臺(tái)后置埋板，架設(shè)鋼桁架，上方鋪設(shè)管線。

4 泥漿池

除T3航站樓前端及末端泵點(diǎn)外，還需設(shè)置3臺(tái)接力泵，分別為1#泵(河濱東二路)，2#泵(拖機(jī)道)3#泵(拖機(jī)道橋)，如圖12～圖14所示。泵點(diǎn)位置場(chǎng)地布置原則是在接力泵前設(shè)置溢流箱，連通臨時(shí)泥漿池，用于調(diào)控泵間壓差；場(chǎng)地布置需充分考慮周邊環(huán)境，并減少管線轉(zhuǎn)彎角度；泵點(diǎn)需充分考慮周邊交通情況，方便維修、管理及監(jiān)督。

圖12 中端路由接力一泵及泥漿池圖

圖13 中端路由接力二泵及泥漿池圖

圖14 中端路由接力三泵及泥漿池、蓄水池，排水明渠圖

5 總結(jié)與展望

在場(chǎng)地條件苛刻的情況下，需要做好市政建設(shè)的防護(hù)。配備好相應(yīng)的油料，并做好維修方案。在接力泵點(diǎn)設(shè)置泥漿池可以很好地調(diào)節(jié)前后接力泵之間的壓差。水沖法與逆作法的組合是需要繼續(xù)研究的內(nèi)容。