水利供水工程供水管道施工技術(shù)探討

駱國柱

(惠州市水電建筑工程有限公司，廣東 惠州 516001)

0 引 言

供水管道施工是水利供水工程施工的主要的內(nèi)容，影響施工質(zhì)量的因素比較多，需要結(jié)合水利供水工程的特點、區(qū)域地質(zhì)條件、施工技術(shù)、工程造價等采取有針對性的施工技術(shù)，才能更好對保證供水管道施工質(zhì)量。目前在供水管道施工中常用的方法有兩種，一種是頂管施工，另一種是溝埋鋪設(shè)，每種方法都有其獨特的優(yōu)缺點，需要綜合考慮多個方面，才能選擇出最佳的施工技術(shù)。惠東稔平半島供水工程長度大達到62.3km，且地質(zhì)條件比較好，在供水管道施工中選擇溝埋鋪設(shè)施工技術(shù)綜合效果更好。

1 工程概述

1.1 工程簡述

惠東稔平半島供水工程范圍是從西枝江取水，經(jīng)加壓泵站和輸水建筑物，將水送至虎坑水庫，為沿海工業(yè)基地、平海發(fā)電廠、巽寮旅游開發(fā)區(qū)等提供供水，并兼顧補充沿線稔山、鐵涌、港口和平海四鎮(zhèn)綜合用水。其供水工程取水口位于西枝江鯉魚嶺，設(shè)計引水流量為5.2m3/s。主要供水目標供水設(shè)計保證率采用97%。全線共設(shè)置4個分水口或交水點：稔山鎮(zhèn)分水口、鐵涌及惠州核電分水口、虎坑水庫交水點和平海鎮(zhèn)交水點。本工程的輸水管線的總長為62.3km，其中幾個隧洞的總長度約10km，施工工程中包括水泵站、土壩、加壓泵站、輸水管道、隧洞、調(diào)壓塔以及量水間等建筑內(nèi)容。

1.2 特點和重難點

針對稔平半島供水工程建設(shè)項目，施工的重點是：管槽開挖及管道安裝，泵站混凝土的施工，隧洞爆破開挖等，深基坑開挖施工難度比較大，在具體施工中，如何在保證各道工序順利開展的基礎(chǔ)上，降低對周圍環(huán)境造成的污染和破壞，也是本工程施工的重點之一。

2 施工方案比選

惠東稔平半島供水工程根據(jù)地質(zhì)報告，該段地形地貌為一級階地及低山丘陵。供水管地基主要為②-1第四系沖積黏土、粉質(zhì)黏土層和②-2泥質(zhì)細-中粗砂層；其余為泥質(zhì)粉砂巖、中粗粒花崗巖全風化層。大部份供水管廊地基承載力較高，工程地質(zhì)條件較好。因此，在供水管道施工中可選擇的施工方案有兩種，一種是頂管施工，另一種是溝埋鋪設(shè)。

方案一：頂管施工。頂管施工最大的優(yōu)勢是整個施工過程，都在地下進行，對地面造成的影響和破壞非常小。但對施工技術(shù)有很高的要求，需要采取專業(yè)的頂進設(shè)備，并對施工全過程進行精確測量，發(fā)現(xiàn)偏差就要糾正處理，以保證頂管的準確性。耗時比較短，成本高。

方案二：溝埋鋪設(shè)。溝埋鋪設(shè)是通過測量放線的方法，確定好供水管道施工路徑，探明施工深度范圍內(nèi)的巖土條件之后，按照設(shè)計標高開挖出溝槽，再下放安裝供水管道，最后回填。此種方法施工過程比較簡單，每道工序都肉眼可見，施工質(zhì)量更易控制，成本相對頂管施工低很多，施工難度較低[1]。

綜合對比方案一和方案二，在本工程鯉魚嶺泵站至稔山分水口段，采取方案二，綜合效益更高，因此，采取了溝埋鋪設(shè)供水管道施工技術(shù)。具體的施工工序如圖1所示。

在溝埋鋪設(shè)供水管道施工中，管材選擇了PCCPDE2000×6000/P0.6/H4(H6)GB/T19685-2005，管線長13784m，管道采用A型管道、溝埋方式鋪設(shè)，管頂覆土厚度≥2.0m，大部分管頂覆土厚度<4.0m，局部地段開挖較深，管頂覆土厚度<6.0m。輸水流量Q=5.2m3/s，管內(nèi)設(shè)計平均流速v=1.655m/s。正常運行工況下，管道管頂以上為17-40m水頭。由于管線轉(zhuǎn)彎制作預(yù)制彎頭有困難，彎頭采用鋼管，彎頭止推部分采用鋼管外包混凝土鎮(zhèn)墩。

3 溝埋鋪設(shè)供水管道施工常見的問題和處理方法

3.1土石方開挖問題

在本工程土石方開挖中存在的主要問題，土石強度不一，分布不規(guī)律，無法采取統(tǒng)一的開挖方法，以及控制好對周圍環(huán)境造成的不良影響等。為解決土石方開挖中遇到的這些問題，采取了分類開挖，加強保護的方法。

在土方開挖中采取放坡開挖的方法，采取1m3反鏟進行扒、挖、裝聯(lián)合施工，由8-12t的自卸汽車，將挖土運輸?shù)街付ǖ呐R時堆土場或需要回填的部位，并輔以少量人工平整、清場，及時清理各種雜物，保護好周圍的環(huán)境[2]。在正式開挖之前，需要采取有效的降水措施，將溝槽地下水位降低到溝槽底部至少50cm的位置，先降水，再開挖，保證整個開挖都在干燥無水的條件完成，降水的速度要大于開挖速度，以免發(fā)生溝槽坍塌問題。

在進行石方開挖中，可采取手持風鉆鉆爆的方法進行開挖，再輔以人工撬挖。

3.2 基坑排水問題

本工程為水利工程的供水管道施工項目，因此和城市供水管道施工相比，地下水位更高，如何將基坑中的積水排出，也是施工中必須解決的主要問題。針對此類工程基坑的排水，一直是需重點考慮的問題，對此，本工程設(shè)置了若干個截水溝，通過截水溝有效將施工過程中的雨水，或滲透進來的地表水及時排出去，即地面導(dǎo)溝排水技術(shù)，具體的方法是，在四周設(shè)置排水溝，從而使雨水、地下滲水、施工廢水等匯集到集水井中，再通過潛水泵抽出基坑之外，具體的基坑排水示意圖如圖2所示。

圖2中，1為集水井，2為排水溝，3為建筑物輪廓線，4為水流方向，5為基坑邊坡，6為水流方向。

3.3 PCCP管安裝問題

PCCP管安裝是本工程施工的中難點之一，共需要用到三種規(guī)格的PCCP管，包括DN1400、DN1800、DN2000，每節(jié)長 6m，每節(jié)重量分別為8.88t、12.66t、15.12t。含2個膠圈(雙膠圈密封承插口)；其承插口為鋼制結(jié)構(gòu)，重量比較大，而且不能污染環(huán)境，尤其是在農(nóng)田、河道等位置裝卸以及存放時需要做好保護措施[3]。具體安裝中僅憑人力無法完成，采用 30t(或 50t)汽車吊將混凝土管吊入基坑，安裝順序從運布管方向的終點反向施工。如何保證吊裝的質(zhì)量，也是PCCP管安裝的時面臨的主要問題。為解決PCCP管安裝中存在的各種問題和重難點，本工程采取了自制龍門架輔以人工安裝的方法，有效保證了施工質(zhì)量和速度，取得了良好效果。具體的PCCP管安裝方法下：

PCCP管安裝通過雙膠圈承插口式接頭連接，以方便及時檢查對接之后的密封性。龍門架由雙組梁、行走小車、雙吊點結(jié)構(gòu)等共同組成，并輔以人工倒鏈和扶正的方法，保證PCCP管能平穩(wěn)、安全的就位，安裝精度控制在1.0mm以下，具體的PCCP管吊裝施工示意圖如圖3所示。

圖3中1表示吊車吊鉤，2是倒鏈，3為PCCP管。

在正式安裝之前需要對PCCP管內(nèi)部進行全面清掃，去除插口雜物和灰塵后，將橡膠套插入到凹槽中，并在橡膠圈和插口環(huán)之間，插上一根光滑的桿，將該桿繞接口圓兩周，以保證橡膠圈能夠緊緊的纏繞在插口之上，形成一個密封的密封面[4]。

利用倒鏈對PCCP管進行微調(diào)，將PCCP管的插口和已經(jīng)安裝好的管子承口對中，再用內(nèi)拉設(shè)備，左右對稱設(shè)置在管道中心水平位置，控制頂拉力在200kN左右，以保證PCCP管的插口能夠緩慢、平穩(wěn)的滑入前一根已經(jīng)安裝好的管子承口內(nèi)對接就位。一節(jié)PCCP管安裝完成后，需要按照平面坐標±50mm，管內(nèi)底高程±20mm，水平管道直線度15mm/10m的要求檢查安裝質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題和偏差及時處理。安裝就位之后，需要對管件中心進行校正，本工程采取了一根長度為3.2m校正好的角鐵來確定PCCP管安裝中心線的位置，并做好詳細標記，將50cm水平尺放在角鐵之上，并在角鐵中心位置掛一只磁性線錘，以便更加有效的調(diào)整角鐵上水平尺的水平度，可按照經(jīng)緯儀上的十字絲來確定PCCP管安裝是否存在偏差，如果偏差超標要及時處理。

PCCP管對接完成后每一處接口都需要做水壓試驗，可在插口的兩道密封圈中間的螺栓上注水加壓，選擇精度達標的加壓泵對PCCP管安裝的接頭進行打壓。從接頭下部的進水孔壓水，上部排氣孔排氣，排氣完成后及時擰緊螺栓，為避免在接口水壓試驗中PCCP管發(fā)生位移問題，相鄰兩根PCCP管需要通過拉具來拉緊[5]。接口位置的試驗壓力值應(yīng)為0.6MPa，恒壓5min壓力不降低，表明接口無滲漏，質(zhì)量達標。每安裝3節(jié)PCCP管，都需要對先前安裝的第一節(jié)PCCP管接縫進行二次接頭打壓，檢驗方法和第一次相同，當管道接頭打壓完成后，及時將打壓水排空。

3.4 土石方回填問題

土石方回填是PCCP管施工的最后一步，對供水管道總體施工質(zhì)量和使用壽命有很大影響。在土石方回填土中如何有效控制回填的密實度是需解決的主要問題。本工程土石方回填量達到293.56萬m3，全部利用開挖料進行回填。有一部分的回填土是在臨時設(shè)置的堆土場地中取得，通過1m3規(guī)格的鏟子挖土、裝土，利用自卸汽車將所取得的土料運到現(xiàn)場，將土料和其他材料混合，在混合料攤鋪中，通過打夯機進行夯實處理，分層回填，對每層大約200mm的回填土進行夯實處理，使其密實度至少達95%。

由管底到管頂部以上大約0.5m范圍，必須通過人工回填的方式進行施工處理，每層的回填厚度不能超過200mm，在管道的兩側(cè)以及管頂部分以上0.5m的范圍，需要通過小型壓實機進行壓實處理，使其密實度≥85%。本工程土石方回填施工示意圖如圖4所示。

為保證土石方回填效果，本工程在土石方回填中，控制管底砂墊層的壓實度≥95%。管道胸前Ⅰ區(qū)，壓實度≥95%。管頂以上50cm的范圍，Ⅱ區(qū)壓實度要控制在85%～90%之間，Ⅲ區(qū)的壓實度控制在80%～87%之間，Ⅳ區(qū)和道路設(shè)計路基相互重合，可按照道路回填要求的壓實度進行控制。

3.5 鋼管安裝

本工程鋼管采用直縫卷焊鋼管、分6m一節(jié)在工廠制作,采用的鋼材為Q235-B，壁厚按設(shè)計。管道安裝施工工藝流程：始裝節(jié)安裝、檢查→其它管節(jié)對裝→調(diào)整、加固→環(huán)縫焊接探傷檢查→分段中間驗收→鎮(zhèn)墩(外包)混凝土澆筑→水壓試驗。

首裝的鋼管節(jié)通過汽車吊裝，把鋼管運到設(shè)計的位置，確保沒有錯誤后，將鋼管緩慢、運輸下放，再將鋼管節(jié)進行固定。先進行臨時固定，調(diào)整位置，務(wù)必要確保首節(jié)安裝的鋼管位置準確，要檢查鋼管中心是否位于基準線上，高程是否符合設(shè)計標高，通過現(xiàn)場檢查，調(diào)整位置，確保沒有問題后再進行安裝固定。之后逐一將各個鋼管安裝固定，并通過千斤頂、拉緊器等裝置，使相鄰管口之間的間隙縮小，緊緊貼合。并利用楔子扳以及壓馬處理壓縫，以及各間隙。對于彎管道的安裝，要注意彎管道的位置和管口傾斜問題，進行下彎管的安裝操作時，下中心也要和首裝節(jié)鋼管的下中心相符，不能有偏移。如果存在偏移的問題，就應(yīng)當利用焊接擋板進行位置調(diào)整，使其中心能夠保持一致。彎管的上中心和下中心都要和水平方向的鋼管保持一致，可以利用掛線或是經(jīng)緯儀等保證精度的準確。安裝過程中禁止錘擊各器件，以免影響安裝質(zhì)量。在安裝完成之后，確保位置精準，滿足施工設(shè)計的基礎(chǔ)之上，進行焊接固定，本項目的鋼管焊縫，其縱縫和環(huán)縫均屬于一類焊縫，要求進行100%的X光射線拍片檢查和100%的超聲波探傷檢查。

4 結(jié) 語

綜上所述，結(jié)合惠東稔平半島供水工程，分析了水利供水工程供水管道施工技術(shù)的應(yīng)用要點。結(jié)果表明，和頂管施工技術(shù)相比，溝埋鋪設(shè)在施工速度、成本等方面很多優(yōu)勢。但在具體施工中，需做土石方開挖、基坑排水、PCCP管安裝、土石方回填及鋼管安裝各道工序，結(jié)合不同施工階段存在的不同問題，采取有針對性的施工技術(shù)和控制方法，才能更好的保證供水管道施工質(zhì)量，從而確?？傮w施工質(zhì)量。