供水工程輸水管道管溝開挖施工技術探析

王玲

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西西安 710068）

0 引言

輸水管道管溝開挖工程是供水工程施工建設的核心內容，其施工質量直接關系到整個供水工程運行的穩定性以及人們的生活質量。但不同地理位置的地質水文條件、地面建筑的分布存在很大區別，難以使用統一、規范化的施工技術。這就需要在實際施工中能夠結合現場條件，制定科學的施工方案和工藝，并針對施工中存在的重難點，尋找有效的解決方法，在保證輸水管道管溝開挖施工質量的基礎上，減小對既有管線、既有建筑以及周圍環境造成的影響。

1 工程概述

某供水工程輸水管道采用了在球墨鑄鐵管道，為承插式接口，管道直徑為DN800mm 和DN1200mm 兩種，總長度為2500m。管道覆土深度在1.5～2.2m，溝槽開挖深度不大，結合管道施工地段，地質水文條件和既有建筑的差異性，采用了放坡開挖和直壁開挖相互結合的開挖方式，放坡坡度為1:0.5。在一些不利地質路段不宜大開大挖，同時為滿足擋土和止水的要求，采用了鋼板樁作為溝槽的支護體系。根據管道埋深以及現場地形地貌等，輸水管道的溝槽開挖采用兩種施工方法，分為垂直開挖和放坡開挖。溝槽深度＜6.0m 時，采用放坡開挖+抽排水；放坡邊坡采用1:1.5；溝槽深度大于等于≥6.0m 時，采用二級開挖，中間設戧臺，戧臺寬2m。

2 重難點分析

（1）案例工程部分地段位于不良地質的區域，地層含水率比較大，承載力差，本管道開挖臨近道路：北環線北側為鄭徐高鐵和連霍高速，其中10+861.197—10+985.834 段管中心線距鄭徐高鐵保護區圍欄距離最近處僅6m，因此，如何保證溝槽支護效果，是本工程施工的重難點之一。

（2）雖然案例工程溝槽開挖的深度不大，但區域地下水水位比較高，場區地下水類型主要為第四系松散層孔隙潛水，次為上層滯水。粉砂和砂壤土為主要含水層，中粉質壤土為次要含水層，粉質黏土為相對隔水層。測得沿線地下水位埋深一般約為5.0～6.0m，相應高程約66.70～68.20m。地下水位具動態變化性，年變幅一般為2～4m。且輸水管道管溝開挖施工正值雨季，如何進行防水、止水、排水也是本工程施工的重難點之一。

（3）相比于其他材質管道，球墨鑄鐵輸水管道對溝槽開挖的質量有更高要求，需要結合地質條件，采用合理的開挖技術，并加強施工質量控制，才能為輸水管道的安裝營造良好的條件，這也是本工程輸水管道管溝開挖施工的重難點之一。

3 供水工程輸水管道管溝開挖施工技術應用要點

3.1 鋼板樁溝槽支護技術

針對本工程輸水管道管溝開挖施工中遇到的不良地質，需要采用合適的溝槽支護技術，以及提升擋土和止水效果。綜合對比邊坡支護技術，鋼板樁溝槽支護既具有良好的承載力和穩定性，而且止水效果優異，滿足本工程溝槽開挖支護的要求，其施工流程如圖1 所示。

在開工之前，根據管道的中軸線，測量基坑兩側的具體位置，用白色石灰線標記，以確定鋼板樁的位置，用地質雷達測量基坑開挖邊線內的地下管線的位置和高度，并在管線附近進行鉆孔或用灰色線標出。在進行鋼板樁施工之前，首先要檢查材料，分類，編號，糾正樁體。為了確保鋼板樁的縱向插入和板樁壁的平整，首先制作了一個“工字鋼”的圍梁，其高度大約為50cm，再用吊車把鋼板樁吊到樁位上進行振動插打。

在打樁時，首先用起重機將鋼板樁吊起來，使其按自身重量沉入土中，待立穩后，用起重機吊掛振動錘，將鋼板樁固定在規定的深度。在進行鋼板樁施工時，采用兩個經緯儀進行兩個方位的控制，確保鋼板樁的豎直性，鋼板樁間距要小。在采用鋼板樁的情況下，應盡量減小對原有建筑物、道路和管網的影響。在壓入鋼板樁之前，要了解地下管道的狀況，如果遇到地下管道或排水孔，則應跳過此處不加壓鋼板樁，等挖完后，沿著缺口兩側鋼板樁的外側插一塊鋼板擋板[1]。鋼板樁的施工，應在地基進行回填和夯實后進行。在施工過程中，使用起重機將振動錘夾緊鋼板樁進行吊裝。對于拔樁引起的樁眼，應及時回填，并注滿水，做到“邊振動、邊拔、邊回填”，盡量減小對相鄰建筑的影響。

3.2 防水、止水、排水施工技術

針對地下水、雨水等對輸水管道管溝開挖施工造成的不良影響，在實際施工中必須切實做好防水、止水、排水。在進行正式施工之前，對該區域的水文地質數據進行調研分析。對施工范圍內現有排水管、溝渠的位置和流向進行細致排查，并對堵塞的市政排水設施進行疏通，為施工排水提供新的途徑[2]。做好地表和自然降雨的疏通與排水工作，避免地表水進入或滲入基坑。尤其是在雨季的時候，要更加重視預防措施。對低洼地區，在開挖完畢后，在基坑頂部用彩色條布包裹沙袋，形成一道30cm 高的防滲墻，以防止地面積水和雨水進入基坑。在基坑施工中，如果在基坑底部發現了地下水和積水，必須及時將水抽出，并利用基坑的內部溝渠進行排水。在基坑兩側各設20cm×20cm 的排水溝，并按輸水管道溝槽開挖施工次序進行，首先，用人工挖排水溝、集水井，用水泵抽水。其次，由井往上游挖土，明溝和集水井按照輸水管道溝槽開挖的深度逐漸加深。在基坑開挖到設計高度后，應在井壁上設置支護，井底用粗砂、細碎石、粗碎石等作為反濾層。反濾層必須按照規范做好，在防止集水井井壁坍塌的基礎上，以免泥沙堵塞管道。

按照現場收集到的資料，對溝槽的正常排水量進行了估計，并選擇與之相適的排水設備。在整個施工周期中，要有持續、穩定的抽水能力，包括開挖、安管、管基、試壓和回填等工程，并按實際抽水量的變動進行調整和替換設備，必須保證抽水的連續性并有足夠的后備水泵。在遇到強降雨的情況下，基坑施工必須暫時停止，并在降雨停止后進行排水[3]。在基坑開挖完畢或進行管線建設時，除用砂袋筑擋水墻之外，還要用彩色條布覆蓋基坑表面，以防止雨水直接流入基坑，以減少暴雨對基坑和管線的影響。在發生突發事件時，應及時采取應急救援措施，以保證發生突發事件不會對基坑或管線造成損壞。

3.3 輸水管道管溝開挖施工過程

針對本工程輸水管道管溝開挖施工中存在施工質量和技術要求高的難點，在具體中必須嚴格按照現行的規范和標準，對輸水管道管溝開挖施工的每個細節進行嚴格控制。具體而言，可從以下方面同時入手。

3.3.1 做好開挖前的準備工作

輸水管道管溝開挖前，應了解與施工有關的地質條件，并依據設計圖紙和相關數據，采取探測儀與現場開挖相結合的方式，確定管溝的具體位置。當所建設的項目與已建成的管線結構連接時，應先對管線的平面位置、高程進行校正，并根據需要進行挖掘核實。如施工現場的地質條件與施工圖紙和相關數據不符，應立即向監理工程師報告。

3.3.2 選擇合適的開挖方式

本工程在進行輸水管道管溝開挖中為提升開挖施工速度和質量，采用了反鏟式挖掘聯合人工的開挖方式，以反鏟式挖掘機為主，人工輔助管道基地修整[4]。輸水管道管溝開挖的寬度、深度規定如表1 所示，在整個開挖過程中，要按照此規定來執行。

表1 輸水管道管溝開挖深度和寬度

3.3.3 質量控制和余泥堆放

進行輸水管道管溝開挖時，必須嚴格控制好施工偏差，保證最大的施工偏差在允許的偏差范圍（表2）之內。

表2 輸水管道管溝開挖允許偏差

若因運輸、施工環境、施工作業等條件的影響，不允許在基坑兩邊進行堆土時，應在合適的地方選擇合適的推土位置，做到隨挖隨運。挖出的爛坭、淤泥應及時用車輛運出，不能堆放在施工現場，妨礙施工工序的正常開展。在基坑開挖后，要及時開始輸水管道安裝操作，施工時要避免地表水流進入溝槽，引起塌方和管基礎的損壞。開挖后的土方不得堆放在坑邊，堆放在距離基坑邊緣1.5m 以外的地方，且堆放高度不能超過1.5m[5]。此外，挖掘后的土方不得覆蓋、堵塞原地面排水溝渠、市政設備井以及挖掘井位。

4 輸水管道管溝開挖施工中的注意事項

機械開挖管溝時需要注意的是：為了確保溝槽底部的土壤不受干擾和損壞，采用機械開挖時，要避免開挖過深，如果出現過深，則要清理掉干擾的區域，并用中砂或碎石充填，并用小型壓路機進行碾壓。施工應確保施工的連續性、銜接過程的順暢，并對邊坡的土休變化進行及時的處理，以降低事故的發生。對地下管道及各類結構的施工，要盡可能做到臨時搬遷，不能搬遷的，必須開挖，以使其裸露，并采取吊、托等加固方法，并對挖掘機進行詳細的技術指導，如果不確定，則用手工開挖。當工作量不大，地面狹窄，地下有障礙物或沒有機械設備時，可采取人工開挖的方法。人工挖溝時，要集中人力，盡早將其挖出，然后進行下一步的施工。

人工開挖管溝時需要注意分段進行，合理確定開挖順序及分層開挖的深度，如有坡度，則按照從低到高的順序開挖，開挖人員的分布不能太密集，以每隔5m安排一名開挖人員，開挖期間及敞溝期間應保證溝壁的穩定性和完整性，避免崩塌，必要時采用支護措施[6]。當挖掘溝槽內有管道、電纜或其他結構時，要加強防護，并與相關部門進行聯絡，共同處理。

5 施工效果

在案例工程輸水管道溝槽開挖中，結合地形地貌、現場實際情況、水文地質條件等，采用了垂直開挖和放坡開挖相互結合的方法，在整個施工中，加強對溝槽邊坡支護的處理，并注重防水、止水、排水施工，對開挖施工全過程進行嚴格的質量控制，取得了良好的效果，對周圍既有建筑、既有管線管道造成的影響比較小，經過驗收人員的質量檢驗，本工程溝槽的槽底高程，槽底中線每側寬度，溝槽邊坡，垂直開挖支撐方式、支撐材料，支撐結構強度、剛度、穩定性，支撐構件安裝牢固程度、位置是否正確、安全可靠，支撐后的溝槽支撐中心線每側凈寬，鋼板樁軸線位移、垂直度等全部滿足了設計要求。為后期輸水管道安裝鋪設提供了良好的條件，加快了施工進度，取得了良好的經濟效益，值得類似工程借鑒。

6 結語

綜上所述，結合理論實踐，分析了供水工程輸水管道管溝開挖施工技術，分析結果表明，輸水管道管溝開挖會受到地質水文條件和既有構筑物的影響。因此，在實際施工中必須加強地質水文勘察和調研，以勘察和調研的結果為依據，制定科學的施工方案，并對施工中存在的重點、難點進行剖析，結合現有的施工技術和地質水文條件，選擇有效的技術措施，以保證輸水管道管溝開挖質量，為輸水管道的安裝鋪設提供良好條件，促使供水工程能夠高質量的完成。