鄂北地區(qū)水資源配置工程大直徑PCCP管道腋角回填新工法

李文中 陳華貴 王充 熊清明

摘要：鄂北地區(qū)水資源配置工程倒虹吸工程腋角部位回填是工程施工重難點(diǎn)，傳統(tǒng)人工回填工法存在施工效率低、人員管理難、返工率高等問(wèn)題。結(jié)合工程實(shí)際，提出了小型機(jī)械配合人工的腋角回填密實(shí)方法。介紹了新方法的工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)和施工要點(diǎn)。該方法在鄂北地區(qū)水資源配置工程的應(yīng)用提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量，降低了成本投入，使驗(yàn)收合格率大幅提高。

關(guān)鍵詞：PCCP管道安裝;新工法;腋角回填;鄂北地區(qū)水資源配置工程

中圖法分類號(hào)：TV530.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.11.003

Abstract： The backfill of axillary angle of inverted siphon of North Hubei Water Transfer Project is the focus and difficult point. The conventional manual method is inefficient in construction and difficult in personnel management， and has high reworking rate. The new engineering method of backfilling and compacting the axillary angle by using small machinery and manual power was put forward considering the practical construction condition. The procedure， key technology and main attention-to-be-paid points of the construction were introduced. The application of the new engineering method in North Hubei Water Transfer Project improved the construction efficiency， lowered the cost and increased the qualified rate in check and acceptance.

Key words： installment of PCCP; new engineering method; backfill in axillary angle; North Hubei Water Transfer Project

1 腋角回填重難點(diǎn)

鄂北地區(qū)水資源配置工程（以下簡(jiǎn)稱“鄂北工程”）采用PCCP管道建設(shè)倒虹吸引調(diào)水，其中，孟樓-七方倒虹吸工程（樁號(hào)25+520～97+600）起于老河口市孟樓鎮(zhèn)柴崗村，途經(jīng)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，跨越唐河、白河，終于棗陽(yáng)市七方鎮(zhèn)吳莊村，全長(zhǎng)72 km。工程安裝的PCCP管道埋于地下，3排并排安裝，內(nèi)徑3.8 m。管道溝槽挖填地段大部分為弱膨脹土，設(shè)計(jì)要求的土方回填劃分為4個(gè)區(qū)。PCCP安裝剖面見(jiàn)圖1。其中，腋角部位回填所在的Ⅰ區(qū)最為重要，壓實(shí)密度需不小于90%。

孟樓-七方倒虹吸工程土方開(kāi)挖及回填工作量巨大，并且存在大量難以回填密實(shí)的腋角部位土方回填工程。腋角部位難以回填密實(shí)的原因包括：①回填工作面無(wú)法有效展開(kāi)，管道間距只有約50 cm;②腋角部位存在PCCP陰極保護(hù)線纜，夯實(shí)力度過(guò)大易造成線纜損壞，施工時(shí)必須格外小心;③施工工具太過(guò)簡(jiǎn)陋;④回填壓實(shí)度要求高;⑤施工人員素質(zhì)參差不齊，施工質(zhì)量較難保證。

PCCP管道腋角回填工程為孟樓-七方倒虹吸工程重難點(diǎn)施工部位，影響整個(gè)PCCP管道安裝工程的進(jìn)度及資金投入[1-2]。為了更好解決工程建設(shè)中遇到的難題，結(jié)合工程實(shí)際提出并采用了“小型機(jī)械配合人工的腋角回填密實(shí)方法”，保質(zhì)保量完成了腋角部位土方回填工作，提高了工程建設(shè)速度，且節(jié)約了資金。施工質(zhì)量得到業(yè)主及參建各方的一致認(rèn)可。

2傳統(tǒng)腋角回填工法

傳統(tǒng)腋角回填施工工藝為：當(dāng)PCCP管道安裝就位后，立即在腋角部位回填砂或土料，回填完后，PCCP管道落在回填部位，同時(shí)采用人工加小型夯板的形式對(duì)腋角進(jìn)行夯實(shí)，即工人用木制或鐵質(zhì)夯板沿腋角進(jìn)行搗鼓直至夯實(shí)[3-4]。

傳統(tǒng)腋角回填方法缺點(diǎn)主要有：①工程初期需投入大量人工以及夯板、木錘等工具進(jìn)行腋角夯實(shí)，效率較低。②施工人員管理難度大，施工質(zhì)量不穩(wěn)定，驗(yàn)收返工率高，特別是壓實(shí)度指標(biāo)大部分難以達(dá)到要求。③管道間距小，回填夯實(shí)無(wú)法展開(kāi)工作面，施工效率低，工作面人員作業(yè)難以實(shí)施，若減少作業(yè)面施工人數(shù)又會(huì)使夯實(shí)速度降低，導(dǎo)致后繼安裝回填速度難以滿足要求。

造成傳統(tǒng)工藝方法質(zhì)量不穩(wěn)定的原因主要包括：①施工人員在高溫、濕熱及高強(qiáng)度條件下難以保證施工質(zhì)量;②施工工具不規(guī)范，操作不便;③施工時(shí)需要沿管道縱向兩側(cè)組織大量人工夯實(shí)，工作面無(wú)法展開(kāi)，施工時(shí)人員互相干擾嚴(yán)重，且夯實(shí)力度不一，導(dǎo)致回填土壓實(shí)度不達(dá)標(biāo)。

3 新方法主要工藝

孟樓-七方倒虹吸工程共有三線約216 km的管道需要回填腋角，由于很難有效控制傳統(tǒng)方法施工質(zhì)量，且效率低，遇到趕工、大直徑PCCP管安裝且長(zhǎng)距離施工時(shí)，腋角回填質(zhì)量難以保證。因此，提出并采用了“小型機(jī)械配合人工的腋角回填密實(shí)方法”。

該方法施工工藝流程可分解為6步，簡(jiǎn)稱“六步法”，即：長(zhǎng)臂挖機(jī)轉(zhuǎn)土→小機(jī)械分層攤鋪→人工整平清雜→腋角底部及管周圍自制電動(dòng)夯板夯實(shí)→小型手扶式壓路機(jī)碾壓→驗(yàn)收。

（1）先用長(zhǎng)臂挖機(jī)將土對(duì)稱回填至PCCP管兩側(cè);

（2）采用菜園挖掘機(jī)和小型震動(dòng)碾壓機(jī)械按規(guī)定層土厚分?jǐn)偩鶆?

（3）人工將腋角及難以用機(jī)械分?jǐn)備伈课坏耐猎俅螖備?，直至攤鋪到?

（4）采用電動(dòng)夯板將腋角震動(dòng)夯實(shí)到位，一共夯實(shí)3次，直到夯實(shí)密實(shí)為止;

（5）腋角回填完后，再采用小型壓路機(jī)將其他腋角邊緣及管道中間部位的土方夯實(shí)到位;

（6）最后由施工隊(duì)、項(xiàng)目部及監(jiān)理進(jìn)行檢查，落實(shí)三檢制，形成土方回填碾壓資料。

“六步法”施工工藝流程見(jiàn)圖2。

4 新方法關(guān)鍵技術(shù)

（1）自行研發(fā)改進(jìn)施工工具——電動(dòng)夯板。腋角及管道四周埋設(shè)有陰極保護(hù)電纜線，其回填密實(shí)度是質(zhì)量控制的重點(diǎn)，采用小型機(jī)械可以對(duì)這些部位進(jìn)行有效施工。在施工時(shí)既要保證土體密實(shí)度又要保護(hù)陰極和電纜線，因此，使用新型電動(dòng)空氣錘改裝的電動(dòng)夯板。新工具在腋角回填施工中能夠保證回填壓實(shí)質(zhì)量，同時(shí)也提高了效率。而且，電動(dòng)夯板改制方法簡(jiǎn)單易行，將電動(dòng)空氣錘的錘頭位置改為夯板，并采用焊接形式改裝即可。

（2）回填土層的合理分層及碾壓。為了達(dá)到回填壓實(shí)密度，回填土需要合理分層，通過(guò)碾壓試驗(yàn)確定了分層厚度以及碾壓遍數(shù)。該工程采用人工加電動(dòng)夯板夯土的土層回填厚度為15～20 cm，小型壓路機(jī)碾壓回填厚度分層為30 cm。小型碾壓機(jī)重500～1 000 kg，碾壓3～5遍，輔以人工清除回填土料中的巖石、樹(shù)根、路面材料、碎塊或其他雜物等，見(jiàn)圖3。

新方法施工工藝流程安全可靠，技術(shù)簡(jiǎn)單規(guī)范，節(jié)約資源，利于環(huán)保，同時(shí)可節(jié)省人工和成本。新工法取得了較好的應(yīng)用效果，回填土料經(jīng)過(guò)多次檢驗(yàn)后符合壓實(shí)度要求，適用于長(zhǎng)距離、大直徑的PCCP管道安裝腋角部位回填土施工。

5 新方法使用要點(diǎn)

在實(shí)際施工中，新方法主要為對(duì)土方含水量及壓實(shí)度的控制：在最佳含水量下壓實(shí)使功最小，并獲得最佳壓實(shí)效果。不同范圍內(nèi)土質(zhì)不同，其最佳含水量也不一致，因此，在施工過(guò)程中需進(jìn)行如下控制。

（1）在土場(chǎng)中取土?xí)r應(yīng)對(duì)不同種類的土加以區(qū)分、分層或分片挖取，在路基上盡量把不同種類的土分段填筑。？

（2）用工地手檢法和含水量快速測(cè)定儀判斷各段土質(zhì)和含水量，以決定加水量或晾曬時(shí)間。

（3）進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，保證壓實(shí)完成后的路基表面平整無(wú)起伏，無(wú)坑槽，無(wú)明顯輪跡，無(wú)翻漿等情況。

6 運(yùn)用效果

新方法使用后取得明顯效果：施工人員數(shù)量大量減少，傳統(tǒng)方法需要7人完成的工作量，新方法只需1人即可完成;電錘力度均勻，能夠保證腋角回填后的土體壓實(shí)度;施工效率提高，可滿足大量的腋角部拉土體回填需求，避免因此道工序?qū)е抡麄€(gè)施工進(jìn)度滯后;能夠有效進(jìn)行長(zhǎng)距離管線的回填及夯實(shí)工作。

7 結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)腋角回填施工一直采用純?nèi)斯ず粚?shí)方法，存在施工質(zhì)量不穩(wěn)定、驗(yàn)收不合格、返工率高等缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，提出了小型機(jī)械配合人工的腋角回填密實(shí)方法，具有人工投入大幅減少，且便于管理，施工安全隱患少等優(yōu)點(diǎn)。鄂北工程施工中采用該方法提高了施工效率，保證了施工質(zhì)量，且降低了成本投入，使驗(yàn)收合格率大幅提高。該方法可在長(zhǎng)距離、大直徑的PCCP預(yù)應(yīng)力管道安裝施工中推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

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（編輯：李 慧）