北疆克孜加尔水利枢纽工程倒虹吸施工质量控制探讨

2014-08-15陈亮

陕西水利 2014年6期

陈亮

（新疆额河建管局新疆乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

克孜加尔水利枢纽工程是北疆牧区草原生态建设工程，是开发台地土地资源、建立饲草料基地、实现草原生态置换和牧民定居的水源工程。同时兼顾发电等，为综合利用的水利枢纽工程。倒虹吸工程为引水系统关键组成部分，由进口段、管道及附属建筑物和出口段三部分组成。总长度2029.5m，其中管道段长1898m。倒虹吸设计流量18m3/s,采用单管埋地式布置，管道段最大静水头约0.46MPa，管道压力等级分为PN0.4和0.6MPa两种。倒虹吸进出口水位差3.5m，采用自压重力流形式输水。

2 工程地质条件

倒虹吸进口位于基岩山区，岩性为花岗片麻岩，岩体强风化层为3m～5m，弱风化层为3m～6m；附近发育科沙哈拉断裂，破碎带宽约50m～60m,为活动性断裂。倒虹吸前段位于山前冲洪积斜坡上，岩性上部为第四系残积低液限粉土，厚度0.5m～1.0m和粉土质砾厚度6m～9m，结构较密实。下伏为第三系砂岩、泥岩、砂质泥岩，半胶结，成岩作用差。倒虹吸中段位于台地前缘冲洪沟内，地表出露地层为耕植土，厚度1m左右，砾质土3m～4m，有1m左右的冲积砂砾石，下伏地层为第三系泥岩、砂岩。最低洼处地下水埋深11.5m，对倒虹吸管线无影响。倒虹吸末段位于640台地北缘斜坡上，地表出露地层为第四系坡积粉土质砂，坡积层厚度为0.5m～1.0m,下伏地层为第三系的砂岩、泥岩等。该段挖方深度5m～6m，无地下水干扰。倒虹吸出口段位于640台地上，地表出露地层为低液限粉土，厚度为0.6m左右，下伏地层为第三系的砂砾岩、砂岩、泥岩等。倒虹吸中段往后岩土层中SO42-对混凝土结构为中等腐蚀；Cl-对钢筋混凝土结构中的钢筋有中等腐蚀性。局部泥岩、砂质泥岩基础有膨胀性。

3 设计概况

据地形条件管道沿线平面上为直线布置，纵向有9个拐点处设有砼镇墩。其中9个拐点镇墩中的1＃和9＃镇墩土建部分与倒虹吸进出口结合为整体结构，镇墩内预埋的钢制管件与主玻璃钢管道连接。玻璃钢管道内径2900mm，标准管件单节长度为12m，壁厚56mm～58mm，全线共158节。

管沟断面型式为：开挖底宽5m，边坡1∶1，管沟底部铺设0.3m厚砂砾石垫层，管顶回填设计厚度2m，管沟覆平至原地面回填厚度1m～3m，管顶覆土总厚度小于等于5m。

管沟采用分区回填，分为管腔区首次回填、管腔区二次回填、管顶回填和管沟覆平回填等。

4 施工方法

4.1 倒虹吸施工流程

倒虹吸施工基本流程为：放线定位→管沟开挖→钢制连接安装及砼镇墩浇筑→垫层铺设→管道安装→管沟回填→水压试验。由于其余施工较为常见，下面只重点介绍管道安装和管沟回填施工。

4.2 管道安装

先进行管底高程测量，放管中心线，挖好承插槽然后人工配合两台25t吊车缓慢下管，用洁净毛巾对管口进行清理，然后在插口和橡胶圈上涂抹植物油，在吊车配合下在管身两侧用两个5t铰链将插口拉进承口内，最后人工调整管道轴线，用手动打压泵对连接好的管道接口进行接口小压试验。小压试验合格后对管道进行固定、做管道定位测量、做竖向径向挠曲值测量。

4.3 管沟回填

回填工艺流程：碾压试验→土料开采、筛分→自卸车运土→卸土→装载机下料→人工摊铺、整平→夯实→检测报验→合格后进入下一循环。

（1）土方填筑碾压试验

在土方回填过程中，压实是控制工程施工质量的关键工序。施工前必须进行碾压试验，以便确定最为合适的碾压参数，取得最优的压实效果。确定适宜、经济的施工压实参数，如碾压速度、碾压遍数、加水量等，研究和完善填筑的施工工艺和措施，并制定了填筑施工的实施细则。

（2）土料开采运输

由C5料场采用210型挖掘机挖土，将取料场表层腐殖土和含盐土层挖除后采用挖掘机挖装，20T自卸车运输至筛分地点。由3YK1854振动筛筛分好后用20T自卸车运输至管道回填区。

（3）卸土

自卸车将筛分料运至现场后由专人指挥卸料，不得随意堆放，堆料必须保证施工通道的预留，严禁直接将筛分料直接卸入回填区。

（4）下料

管道安装试压完成后即进行管道的土方回填工作，回填土料由小装载机铲运至基坑内，下料时应紧贴沟壁向下滑料，严禁将料直接向基槽内翻倒，以防止对管道的冲击，造成管道的位移。

（5）摊铺、整平

人工采用铁锨平土，必要时制作专用平土工具配合进行，铺土时注意控制虚铺的厚度及平整度。

（6）碾压夯实

大面积采用小型0.8t碾压机械夯实，腋下及管道周围50cm内必须用人工夯实，人工夯实采用木夯。小木夯重约10kg,大木夯重40kg。夯打时应一夯压半夯，全面夯实。木夯落距为0.4m～0.5m。每层回填土应夯实3遍～4遍。

（7）报验检测

当一层的回填土完成夯实工作后，施工班组先进行自检合格后报项目部质检员验收，项目质检员在组织试验员进行干容重试验，并对平整度进行检查，均合格后报监理部申请验收，经监理验收合格后方可进入下一循环。

5 质量控制

5.1 管道安装质量控制

（1）安装好的接口应环向间隙均匀一致，接口接转角度不大于0.5°。

（2）玻璃钢管长轴线直，无明显偏斜，管道的偏移量不大于78mm。

（3）插口应插在插口标志线的位置。

（4）管道安装时，摄氏温度在-5℃～50℃之间，单管最大伸缩量不超过20mm。

5.2 管沟回填质量控制

（1）管底垫层及管腔区回填料均采用倒虹吸出口处台地C5料场开采筛分的砂砾料回填，粒径不大于25mm；其余采用开挖料回填。

（2）管道及其附属设备安装经验收后及时回填，一旦开始回填，要尽快完成，不允许将已完成的管道长期外露。炎热夏天或昼夜温差较大的情况下，回填当在气温较低的时候进行。

（3）回填时，管腔部分对称分层回填并夯实，不得使管道发生位移和损伤，每层填土虚铺厚度应小于250mm。

（4）管区的夯实从沟槽壁两侧同时开始，逐渐向管道靠近，严禁单侧夯实。管顶的夯实应达到要求的密实度。管区回填料的压实度为95%。夯实时要夯夯相联，采用机械碾压时，重叠的宽度大于200mm，分层回填时相邻段成梯形搭接，不得漏夯。

（5）回填夯实试验取样由试验工程师根据需要确定，一般每层长度50m范围内做一次密实度试验。

（6）安装后的管道一般情况下允许的初始挠曲值为2%～3%，长期挠曲值为5%。安装后管道的初始径向挠曲值大于上述规定，但不超过8%时，必须进行重新回填。

5.3 质量控制效果

该倒虹吸工程共安装158节玻璃钢管道，管道安装轴线允许偏差值不大于30mm，共检测312处，实测值最大偏差值8mm，最小偏差值1mm。按照不小于管道设计压力等级的1.5倍做了接头水压试验，均符合规范要求。管沟回填相对密度共检测680组，实测值为0.851～0.998，检测结果均满足相对密度≥0.85的设计要求。管道安装挠曲值共检测1074处，首次回填后实测值-0.59%～0.69%，二次回填后实测值-0.83%～0.86%，管顶回填后实测值-0.32%～1.61%，均满足规范要求。工程完成后按照规范要求和方法对本倒虹吸工程整体进行了严密性试验和强度试验，均达到规范要求。通水前该单位工程验收质量等级评定为优良。