臨沂市輸水工程管道交叉施工措施

馬軍棟，劉 超，張志昂

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

臨沂市第二水源項目輸水工程第一標(biāo)段，管線從許家崖水庫放水洞至蝎子山，全長13.4 km。樁號8+845 以上為3 根管線，其中一根為費(fèi)縣許家崖水庫至城區(qū)取水管網(wǎng)工程（一期）管道，另外兩根為臨沂市第二水源輸水工程管道。樁號8+845 以下為2 根管線，均為臨沂市第二水源輸水工程管道。本工程供水流量22 萬m3/d，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。工程總造價3 769.5 萬元。本工程主要建設(shè)內(nèi)容為壓力1.0 MPa 直徑1.2 m球墨鑄鐵輸水管道安裝、取水首部工程及附屬建筑物工程。主要工程量：土石方開挖約63 萬m3，回填56 萬m3，混凝土澆筑1.7 萬m3，管道安裝總長度35.81 km。

1 原管線布設(shè)交叉部位

原管線布設(shè)交叉情況如圖1 所示。在樁號K3+025 處設(shè)計新建輸水管線為K8 球墨管，直徑DN1 200，管壁間距為1.7 m，管頂高程為115.57 m。施工現(xiàn)場原有費(fèi)縣熱電廠3 根水管線，管材為預(yù)應(yīng)力PCCP 混凝土管，直徑DN1 000，管底高程115.4 m。新舊管線呈30°交叉穿越，夾角小，交叉長度大，管線高程沖突。

2 基礎(chǔ)開挖后實際情況及難點

2.1 開挖后實際情況

圖1 管線布置示意圖

管線溝槽開挖后，經(jīng)現(xiàn)場查驗，地質(zhì)條件與設(shè)計勘探報告不符?？碧綀蟾骘@示溝漕基面為砂土，開挖后實為鵝卵石夾雜粉細(xì)砂，中間有泥土夾層。由于該處管線距溫涼河較近，潛層地下水豐富，地層承壓水位較高，涌水量較大。開挖后管溝易形成流沙及基礎(chǔ)沉陷，地質(zhì)條件較差。

2.2 存在的施工難點

1）原有的熱電廠水管為預(yù)應(yīng)力混凝土管，單節(jié)管長度6 m，開挖后基礎(chǔ)沉陷易導(dǎo)致熱電廠水管沉降，給施工帶來困難，需對原管道進(jìn)行加固處理。

2）新建管線與原熱電廠管線高程沖突。現(xiàn)場管線隸屬國電費(fèi)縣公司，負(fù)責(zé)對費(fèi)縣城區(qū)供熱，24 h 運(yùn)行，改線難度及經(jīng)濟(jì)損失較大。故需對新設(shè)計管線進(jìn)行變更，且在施工中不能影響原管線正常運(yùn)行。

3 施工處理方案

3.1 電廠管道加固措施

首先進(jìn)行管道軸線測量，利用微型挖掘機(jī)將表層土清除，高程至電廠水管管底。然后利用打樁機(jī)將20 a 工字鋼打入砂土層，樁底入巖。工字鋼共16 根分布在三根電廠水管兩側(cè)（位置主要設(shè)在接頭處），然后人工開挖管底，把工字鋼橫向插入管底并與豎向工字鋼焊接，托起電廠水管。管溝兩側(cè)護(hù)坡采用人工裝填編織袋進(jìn)行護(hù)坡，最后人工開挖至輸水管線管底高程。加固方案如圖2 所示：

圖2 加固方案示意圖

支護(hù)方案安全性驗算如下：

1）工字鋼自重引起的彎矩（M）。Q235－工字鋼截面特性：W 為236.9 cm3，每米重279.1 N，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 205 N/mm2。通過計算：M中1為 0.11 kN·m；M邊1為 0.07 kN·m。

2）外部荷載引起的彎矩。DN1 000 預(yù)應(yīng)力混凝土管重量660 kg/m，水容重1 000 kg/m3，外荷載由2 根工字鋼承擔(dān)。通過計算：F 為43.35 kN；M中2為 24.276 kN·m；M邊2為 18.674 kN·m。

3） 總荷載。M中總為 24.386 kN·m；M邊總為18.744 kN·m。

4） 強(qiáng)度計算。計算得：σ中為 98.04 N/mm2＜205 N/mm2，安全。σ邊為 75.35 N/mm2＜205 N/mm2，安全。

經(jīng)支護(hù)方案安全性驗算，20 a 工字鋼實際承受強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，支護(hù)方案可行。

3.2 新建管道變更措施

新建管道變更措施主要為管道材質(zhì)及長度改變。原管道為承插球墨鑄鐵管DN1 200，單節(jié)長 6 m。變更為 TPEP 防腐 DN1 220×14 mm 鋼管，長度12 m。管線位置改變，增加2 個水平轉(zhuǎn)角和4 個垂直轉(zhuǎn)角，使輸水項目管線與電廠管線呈90°夾角穿越，減少交叉長度。高程改變?yōu)樵斔芫€管底高程降低1 m，使本項目管線與電廠水管管線不相沖突。

支撐完成后，首先在基坑兩側(cè)距離邊沿2～3 m處設(shè)置降水坑，利用4.0 kW 污水泵進(jìn)行降排水，始終保持管溝基面無積水。然后使用微型挖掘機(jī)分層開挖2.05 m 至設(shè)計管道基礎(chǔ)。先沿基坑內(nèi)側(cè)周邊開挖再基坑中心，開挖時分層深度按設(shè)計工況實施，嚴(yán)禁一挖到底。放坡段機(jī)械開挖時，應(yīng)輔以人工修坡，修坡坡度按設(shè)計要求，上層護(hù)坡措施完成后方可開挖下層土方。開挖基坑時，應(yīng)注意臨邊監(jiān)測及基坑工作作業(yè)活動風(fēng)險分級管控。

基坑開挖完成后，基坑底部按設(shè)計要求換填20 cm 碎石墊層。鋼管與球墨管采用法蘭連接，管道焊接完成后，經(jīng)驗收后采用C20 混凝土對交叉段鋼管進(jìn)行包封并澆筑至電廠水管管底高程，保證電廠水管不會沉降。

4 結(jié) 語

本文主要對新建臨沂市第二水源輸水項目輸水管道交叉穿越費(fèi)縣國電電廠供水管道實際存在的施工難點進(jìn)行分析計算，提出了更合理的處理方案。通過處理后，消除了費(fèi)縣國電電廠管道在地基承載、不均勻沉降等方面的安全隱患，同時避免了第二水源輸水管線后期維修的困難，保證了管線的長期安全運(yùn)行，達(dá)到了良好的效果，為以后的類似管道交叉穿越施工提供了經(jīng)驗。