濟南西客站片區(qū)生態(tài)補水工程方案比選

蔣文清，朱曉燕，翟宗真

（濟南市水利建筑勘測設(shè)計研究院，山東濟南 250014）

濟南西客站片區(qū)生態(tài)補水工程方案比選

蔣文清，朱曉燕，翟宗真

（濟南市水利建筑勘測設(shè)計研究院，山東濟南 250014）

介紹了濟南市西客站片區(qū)生態(tài)補水工程管道設(shè)計的總體布局，對工程設(shè)計方案的比選進行了詳細闡述，為類似工程提供借鑒。

濟南市；西客站；生態(tài)補水；工程設(shè)計

西客站片區(qū)位于濟南市西部新城的核心，東至興濟河，南至臘山分洪道，西至玉符河，北至小清河，臘山河從中部穿過。西部新城河流水系發(fā)達，是黃河水、長江水、當?shù)厮粎R處，是濟南市水資源較豐富的地區(qū)，具有得天獨厚的自然優(yōu)勢。

濟南市西客站片區(qū)生態(tài)補水工程管道設(shè)計方案，以玉清湖沉沙池為供水水源，輸水管線工程利用已建成的玉清湖沉沙池至睦里閘輸水管線向臘山分洪道和玉符河G220國道橡膠壩上游輸水，滿足臘山分洪道、玉符河中游段、臘山河、興濟河、小清河生態(tài)用水需要。

1 總體布局

玉清湖沉沙池為供水水源。輸水管線利用已建成的玉清湖沉沙池至睦里閘輸水管線向臘山分洪道和玉符河G220國道橡膠壩上游輸水，輸水管線總長4.094 km，其中臘山分洪輸水干線長3.726 km，設(shè)計輸水量為20萬m3/d，加大輸水量為24萬m3/d，采用1根直徑Φ1 600 mm管道；玉符河G220國道橡膠壩輸水支線長0.368 km，設(shè)計輸水量為10萬m3/d，采用1根直徑Φ1 200 mm管道。

輸水管線接管后頂管穿越丁字河暗涵，沿黃河大堤堤腳外側(cè)開槽敷設(shè)至樁號1+642，然后向南至玉符河，在樁號2+307～2+500倒虹穿越玉符河，然后沿玉符河左堤堤腳外側(cè)開槽敷設(shè)至樁號2+924，在樁號2+924設(shè)Y型分水三通，其中輸水干管沿臘山分洪道內(nèi)頂管施工，穿越宋莊大橋和宋莊閘后，于宋莊閘上游80 m處設(shè)一出水池。

G220國道輸水支線沿玉符河開槽敷設(shè)，穿越周王莊大橋和G220國道橡膠壩后，于橡膠壩上游50 m處設(shè)一出水池。

2 主要工程設(shè)計

2.1 水力計算

管道的水力計算采用曼寧公式：

Q＝A·V

式中：Q為流量，m3/s；A為管斷面積，m2；V為管內(nèi)平均流速，m/s。V＝R1/6/n；其中R為水力半徑；n為管道糙率，取0.011。

玉清湖沉沙池設(shè)計水位36.0 m，臘山分洪道景觀水位為31.0～31.7 m。經(jīng)計算，輸水管線局部水頭損失系數(shù)為6.31。采用1根管徑DN1600管道，設(shè)計流量時，出口水位32.5 m＞31.7 m，滿足要求；加大流量時，出口水位31.01 m＞31.0 m，滿足要求。工程為生態(tài)補水，重要性一般，輸水管線選用1根DN1600管道。

2.2 方案比選

1）施工工藝選擇。輸水工程采用有壓重力流，總長4.094 km，管道埋深2～7 m。沿程穿越丁字河暗涵、臘山分洪道G220宋莊大橋、宋莊閘段交叉建筑物，現(xiàn)狀樹木密集，地形復雜。施工工藝擬定開槽敷設(shè)施工和頂管施工兩個方案。開槽敷設(shè)施工是一種開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)：采用挖掘機機械施工或人工開挖梯形斷面，管底鋪設(shè)粗砂墊層，管道中心線以下回填水泥石屑，以上回填素土，分層夯實。頂管施工是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)：在工作井內(nèi)借助于頂進設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計的坡度逐節(jié)頂入土中。兩種施工工藝進行了技術(shù)經(jīng)濟比較見表1。

經(jīng)現(xiàn)場勘查綜合比較，本工程穿越丁字河暗涵、沿線道路、臘山分洪道G220國道宋莊大橋和宋莊閘段輸水管線采用頂管技術(shù)施工；其余管線采用開槽敷設(shè)施工。輸水支線穿越玉符河G220國道周王莊大橋段橋下埋設(shè)管線復雜，采用開槽支護、敷設(shè)施工。

表1 兩種施工方案經(jīng)濟技術(shù)比較表

2）管材的選擇。本工程所需管道具有內(nèi)水壓力較小、縱坡較緩的特點，內(nèi)水壓力不足0.2 MPa。設(shè)計中對螺旋鋼管、預應力混凝土管、玻璃纖維增強塑料夾砂管3種管材藝進行了技術(shù)經(jīng)濟比較，從節(jié)省投資的角度，采用承受內(nèi)壓較小的預應力混凝土管。

經(jīng)施工工藝、管材比較，本設(shè)計沿黃河大堤坡腳開槽施工，敷設(shè)預應力混凝土輸水管；穿越玉符河倒虹至臘山分洪道G220國道宋莊大橋北側(cè)輸水管開槽施工，敷設(shè)螺旋鋼管；穿越丁字河暗涵、沿線道路、臘山分洪道G220國道宋莊大橋和宋莊閘段輸水管線采用頂管技術(shù)施工，管材為預應力混凝土管；穿越玉符河G220國道周王莊大橋段輸水支線采用螺旋鋼管。

2.3 管道敷設(shè)

根據(jù)輸水安全和便于管理的要求，輸水管線均敷設(shè)在河道內(nèi)地面以下。管道的埋設(shè)深度，考慮冰凍影響、外部荷載、管材強度及交叉建筑物、交叉管線等因素，同時兼顧管道縱向的平順，以減少彎管造成的局部損失，確定管道最小覆土深度為1.5 m，局部不足1.5 m的管段，要求回填到1.5 m。過河處管頂距設(shè)計河底不小于2 m，采用塊石護砌。為了保證管道安全運行，必須在彎管處、轉(zhuǎn)彎處設(shè)置混凝土支墩，在管道的轉(zhuǎn)彎處亦適當加設(shè)了鎮(zhèn)墩。

管道安裝過程中和安裝完成后應進行分段和全線水壓試驗。分段試驗長度不大于1.0 km。預應力鋼筋混凝土管的試驗壓力為1.5 MPa。

2.4 頂管設(shè)計

頂管位置應避開地下障礙物；頂管覆蓋層厚度大于3 m；穿越河流時，頂管覆蓋層厚度應滿足管道抗浮要求。鋼筋混凝土頂管的混凝土強度等級不低于C50，抗?jié)B等級不低于W6；對鋼筋混凝土管內(nèi)外壁做相應的防腐處理。

取覆土最深處2+600進行典型計算，每延米地基承載力為67.81 KN，管道傳力面允許最大頂力為8 264 KN，每節(jié)管長2 m，根據(jù)外壓荷載要求采用Ⅲ級管，鋼筋混凝土頂管標記為DRC1600× 2000GⅢAJC/T640。鋼筋混凝土管優(yōu)先采用鋼承口接頭。接頭用橡膠密封圈使用雙膠圈。

工作井、接收井采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)；混凝土強度等級：封底混凝土墊層為C20，其余均為C30，抗?jié)B等級為W6；平面尺寸、深度經(jīng)計算確定。輸水管線從睦里閘接管點到宋莊閘上游出水口長度為3.726 m，交叉建筑物有：穿越玉符河倒虹，與已查明的燃氣、輸水等管道交叉。管道附屬設(shè)施包括閥門井、排水濕井、排氣閥井、電磁流量計井。

3 結(jié)語

本項目生態(tài)補水方案使水系連通，保持玉符河、臘山分洪道、臘山河、興濟河、小清河常年流水，維持河流生物多樣性，形成環(huán)西客站生態(tài)水系。此次補水工程的實施滿足了臘山分洪道、玉符河中游段、臘山河、興濟河、小清河生態(tài)用水需要，改善了生態(tài)環(huán)境，為美麗泉城濟南增添亮色，提升城市形象。

（責任編輯 崔春梅）

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1009-6159（2014）-11-0058-02

蔣文清（1981—），女，工程師