淺談DN1200供水管跨越河流溝槽施工

吳軍保

摘 要：隨著城市化的進(jìn)程加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也逐步完善，其中供水管道與人們的日常生活關(guān)系密切。供水管道施工過程中，由于管道的連續(xù)性，在碰到河流等障礙時(shí)，往往是施工的重難點(diǎn)。本文結(jié)合供水管道施工工程實(shí)例對(duì)管道跨越河流施工技術(shù)進(jìn)行了研究，在有效縮短了施工工期的同時(shí)節(jié)約了施工費(fèi)用，并且降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)，給城市地下給水管道的施工帶來了便利，提高了社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：DN1200供水管道；跨越河流；筑島圍堰；旋挖鉆成槽

中圖分類號(hào)：TV672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概況

本工程為天府新區(qū)“三縱一橫”重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目正公路項(xiàng)目給水工程，主管道為DN1200雙螺旋縫焊接鋼管，管道在正公路K16+407-K16+580段里程穿越錦江橋下府河，下穿長度173m，設(shè)計(jì)管頂覆土深度約1.2m，如圖1所示。

2 地質(zhì)環(huán)境情況

根據(jù)地勘資料顯示，河床表層為50cm厚卵石層，以下為泥質(zhì)砂巖，挖機(jī)難以掘進(jìn)。河道常年水位標(biāo)高EL457.36m，深約3.0m，雨季水位增長約在1m～2m之間。

3 施工方法選擇：管道穿越河流的施工方法較多，受地質(zhì)及工期影響，本工程不能采用常見頂管推進(jìn)，明挖等方法，根據(jù)地質(zhì)情況及工程環(huán)境條件，本工程選用了分期圍堰導(dǎo)流、旋挖鉆孔成槽的方式施工。

4 施工方法

4.1 筑島圍堰施工

4.1.1 圍堰高程計(jì)算

依據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004），綜合本工程施工時(shí)段，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)定位5年一遇，設(shè)計(jì)洪水流量為825m3/s。

本工程圍堰堰頂高度計(jì)算如下式：

即：H=h+d+δ+Z

式中：

H——不過水圍堰堰頂高程（m）；

h——設(shè)計(jì)洪水靜水位（m），對(duì)于圍堰后河道洪水位在原河床洪水位基礎(chǔ)上根據(jù)下列明渠流公式近似計(jì)算：

Q=ACRi

C=1nR16

R=AX

A=2b+m1h+m2hh/2

X=b+h（1+m1+1+m2）

Q——設(shè)計(jì)流量，m3/s；

A——過水?dāng)嗝婷娣e，m2；（筑島后該處流水面寬度為40m）

C——謝才系數(shù)；

R——水力半徑，m；

X——濕周，m；

i——水面比降，根據(jù)設(shè)計(jì)資料取0.008；

n——糙率，河床特性為：河槽蜿蜒，水流緩慢，有若干卵石和雜草，故n取0.055；

b——河道底寬，筑島后寬度40m；

m1、m2——邊坡系數(shù)，臨水面均取1.75；

h——水深；

d——波浪爬高，綜合擴(kuò)寬后水深及工程區(qū)水文氣象等因素考慮，忽略不計(jì)；

δ——安全超高，根據(jù)規(guī)范要求，4級(jí)不過水土石圍堰堰頂安全加高下限值為0.5，防滲體頂部在設(shè)計(jì)洪水靜水位以上加高值為0.6m～0.8m。綜合本工程實(shí)際情況及汛期施工安全，取δ=0.6m。

Z——束窄河床水位雍高，取0.5（m）。

根據(jù)以上公式計(jì)算h=4.7m

H=h+d+δ+Z

H=4.7+0+0.6+0.5=5.8m

綜上所述，本次圍堰設(shè)計(jì)高度為5.8m。

4.1.2 圍堰結(jié)構(gòu)

本次施工左右岸均采用粘土心墻土石圍堰，圍堰迎水面坡比為1∶1.75，背水面坡比為1∶1.5；防滲結(jié)構(gòu)采用粘土心墻，心墻斷面自上而下逐步加厚，坡比為1∶0.3，心墻下設(shè)截滲齒槽；護(hù)面材料采用堆填大塊石；其余部位均采用土石回填。為降低浸潤線和孔隙壓力，防止?jié)B流出逸處產(chǎn)生滲透變形，在圍堰內(nèi)側(cè)設(shè)置鉛絲石籠棱體結(jié)構(gòu)，鉛絲石籠高1.0m，寬1.0m，圍堰具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4.1.3 圍堰填筑

圍堰填料采用履帶式挖掘機(jī)挖裝，25t全密閉式覆蓋運(yùn)渣車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，推土機(jī)、裝載機(jī)配合集料與平整施工。水下部分采用反鏟挖掘機(jī)配合自卸汽車直接拋填；水上部分首先清除軟弱覆蓋層，然后進(jìn)行填筑施工，采用26t振動(dòng)碾逐層進(jìn)行碾壓，粘土心墻、反濾層等的施工緊隨石渣填筑平行上升。對(duì)于局部無法碾壓到部位采用蛙式打夯機(jī)進(jìn)行碾壓。水上部分護(hù)面堆石采用人工碼砌。

4.1.4 溝槽抽排水

沿溝槽底周圍設(shè)置排水明溝，并設(shè)置集水坑，排水明溝將積水引至集水坑內(nèi)，然后用水泵抽走。排水溝和積水坑均采用人工開挖，具體尺寸底寬30cm，高30cm，兩側(cè)放坡1∶0.5，溝槽配置1臺(tái)離心泵（IS125-100-200）和2臺(tái)潛水泵（污水潛水泵80WQ40-15-4）。

4.2 旋挖鉆孔成槽施工

由于河床下部為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，挖機(jī)難以掘進(jìn)，而破碎頭效率較低，并且施工期間接近雨季，河流中施工不確定性因素多，因此，旋挖鉆孔優(yōu)勢(shì)明顯體現(xiàn)出來了：一方面旋挖鉆鉆進(jìn)能量大，鉆進(jìn)速度快；另一方面旋挖鉆線性易控制，開挖出的溝槽形狀整齊美觀（附：成形溝槽照片）。

輸水管直徑為1.2m，兩側(cè)各留約50cm工作面，溝槽寬度為需要2.2m，因此選用350型旋挖鉆機(jī)，2.2m鉆頭施工。

施工步驟：

4.2.1 測(cè)量放線

根據(jù)管道設(shè)計(jì)位置，采用全站儀將坐標(biāo)放樣在筑島后的河床中，并用石灰線連接，標(biāo)出溝槽兩側(cè)邊線。

4.2.2 鉆機(jī)就位、安裝

鉆機(jī)鉆孔的作業(yè)平臺(tái)應(yīng)基本水平，使主機(jī)左右履帶板處于同一水平面上。鉆機(jī)鉆孔時(shí)的站位一般應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔樁位置，動(dòng)力頭施工方向應(yīng)和履帶板方向平行，鉆機(jī)側(cè)向應(yīng)留有排碴場(chǎng)地。開鉆前調(diào)整好機(jī)身前后左右的水平。

4.2.3 鉆孔施工

旋挖鉆機(jī)成孔工藝是通過底部帶有活門的桶式鉆頭利用動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿、鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)，然后再由鉆機(jī)提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土這樣循環(huán)往復(fù)不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。鉆進(jìn)過程中，操作人員隨時(shí)觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計(jì)數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)鉆頭下降到預(yù)定深度后，旋轉(zhuǎn)鉆頭并施加壓力，將土擠入鉆斗內(nèi)，儀表自動(dòng)顯示筒充滿時(shí)，鉆頭底部關(guān)閉，提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進(jìn)時(shí)采用低速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)護(hù)筒以下3m可以采用高速鉆進(jìn)。鉆孔施工時(shí)按照從河道中間鉆往河岸邊的順序施工，具體細(xì)部鉆孔順序如圖3所示：1→2→3→4→5→6→7→………

結(jié)語

管道過河采用旋挖鉆孔成槽的優(yōu)點(diǎn)有：安全風(fēng)險(xiǎn)低、施工費(fèi)用少、工期速度快等優(yōu)點(diǎn)，在遇到河床底部為巖層或硬質(zhì)土層的管線穿越河流時(shí)可以優(yōu)先考慮此施工方法。

參考文獻(xiàn)

[1]孫東坡.水力學(xué)[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.

[2]水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].