浅谈DN1200供水管跨越河流沟槽施工

吴军保

摘 要：随着城市化的进程加快，基础设施建设也逐步完善，其中供水管道与人们的日常生活关系密切。供水管道施工过程中，由于管道的连续性，在碰到河流等障碍时，往往是施工的重难点。本文结合供水管道施工工程实例对管道跨越河流施工技术进行了研究，在有效缩短了施工工期的同时节约了施工费用，并且降低了施工安全风险，给城市地下给水管道的施工带来了便利，提高了社会经济效益。

关键词：DN1200供水管道；跨越河流；筑岛围堰；旋挖钻成槽

中图分类号：TV672 文献标识码：A

1 工程概况

本工程为天府新区“三纵一横”重大基础设施项目正公路项目给水工程，主管道为DN1200双螺旋缝焊接钢管，管道在正公路K16+407-K16+580段里程穿越锦江桥下府河，下穿长度173m，设计管顶覆土深度约1.2m，如图1所示。

2 地质环境情况

根据地勘资料显示，河床表层为50cm厚卵石层，以下为泥质砂岩，挖机难以掘进。河道常年水位标高EL457.36m，深约3.0m，雨季水位增长约在1m～2m之间。

3 施工方法选择：管道穿越河流的施工方法较多，受地质及工期影響，本工程不能采用常见顶管推进，明挖等方法，根据地质情况及工程环境条件，本工程选用了分期围堰导流、旋挖钻孔成槽的方式施工。

4 施工方法

4.1 筑岛围堰施工

4.1.1 围堰高程计算

依据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），综合本工程施工时段，导流标准定位5年一遇，设计洪水流量为825m³/s。

本工程围堰堰顶高度计算如下式：

即：H=h+d+δ+Z

式中：

H——不过水围堰堰顶高程（m）；

h——设计洪水静水位（m），对于围堰后河道洪水位在原河床洪水位基础上根据下列明渠流公式近似计算：

Q=ACRi

C=1nR16

R=AX

A=2b+m1h+m2hh/2

X=b+h（1+m1+1+m2）

Q——设计流量，m3/s；

A——过水断面面积，m2；（筑岛后该处流水面宽度为40m）

C——谢才系数；

R——水力半径，m；

X——湿周，m；

i——水面比降，根据设计资料取0.008；

n——糙率，河床特性为：河槽蜿蜒，水流缓慢，有若干卵石和杂草，故n取0.055；

b——河道底宽，筑岛后宽度40m；

m1、m2——边坡系数，临水面均取1.75；

h——水深；

d——波浪爬高，综合扩宽后水深及工程区水文气象等因素考虑，忽略不计；

δ——安全超高，根据规范要求，4级不过水土石围堰堰顶安全加高下限值为0.5，防渗体顶部在设计洪水静水位以上加高值为0.6m～0.8m。综合本工程实际情况及汛期施工安全，取δ=0.6m。

Z——束窄河床水位雍高，取0.5（m）。

根据以上公式计算h=4.7m

H=h+d+δ+Z

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

综上所述，本次围堰设计高度为5.8m。

4.1.2 围堰结构

本次施工左右岸均采用粘土心墙土石围堰，围堰迎水面坡比为1∶1.75，背水面坡比为1∶1.5；防渗结构采用粘土心墙，心墙断面自上而下逐步加厚，坡比为1∶0.3，心墙下设截渗齿槽；护面材料采用堆填大块石；其余部位均采用土石回填。为降低浸润线和孔隙压力，防止渗流出逸处产生渗透变形，在围堰内侧设置铅丝石笼棱体结构，铅丝石笼高1.0m，宽1.0m，围堰具体结构如图2所示。

4.1.3 围堰填筑

围堰填料采用履带式挖掘机挖装，25t全密闭式覆盖运渣车运至施工现场，推土机、装载机配合集料与平整施工。水下部分采用反铲挖掘机配合自卸汽车直接抛填；水上部分首先清除软弱覆盖层，然后进行填筑施工，采用26t振动碾逐层进行碾压，粘土心墙、反滤层等的施工紧随石渣填筑平行上升。对于局部无法碾压到部位采用蛙式打夯机进行碾压。水上部分护面堆石采用人工码砌。

4.1.4 沟槽抽排水

沿沟槽底周围设置排水明沟，并设置集水坑，排水明沟将积水引至集水坑内，然后用水泵抽走。排水沟和积水坑均采用人工开挖，具体尺寸底宽30cm，高30cm，两侧放坡1∶0.5，沟槽配置1台离心泵（IS125-100-200）和2台潜水泵（污水潜水泵80WQ40-15-4）。

4.2 旋挖钻孔成槽施工

由于河床下部为中风化砂质泥岩，挖机难以掘进，而破碎头效率较低，并且施工期间接近雨季，河流中施工不确定性因素多，因此，旋挖钻孔优势明显体现出来了：一方面旋挖钻钻进能量大，钻进速度快；另一方面旋挖钻线性易控制，开挖出的沟槽形状整齐美观（附：成形沟槽照片）。

输水管直径为1.2m，两侧各留约50cm工作面，沟槽宽度为需要2.2m，因此选用350型旋挖钻机，2.2m钻头施工。

施工步骤：

4.2.1 测量放线

根据管道设计位置，采用全站仪将坐标放样在筑岛后的河床中，并用石灰线连接，标出沟槽两侧边线。

4.2.2 钻机就位、安装

钻机钻孔的作业平台应基本水平，使主机左右履带板处于同一水平面上。钻机钻孔时的站位一般应对准孔桩位置，动力头施工方向应和履带板方向平行，钻机侧向应留有排碴场地。开钻前调整好机身前后左右的水平。

4.2.3 钻孔施工

旋挖钻机成孔工艺是通过底部带有活门的桶式钻头利用动力头驱动钻杆、钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土这样循环往复不断地取土卸土，直至钻至设计深度。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当钻头下降到预定深度后，旋转钻头并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒充满时，钻头底部关闭，提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，钻进护筒以下3m可以采用高速钻进。钻孔施工时按照从河道中间钻往河岸边的顺序施工，具体细部钻孔顺序如图3所示：1→2→3→4→5→6→7→………

结语

管道过河采用旋挖钻孔成槽的优点有：安全风险低、施工费用少、工期速度快等优点，在遇到河床底部为岩层或硬质土层的管线穿越河流时可以优先考虑此施工方法。

参考文献

[1]孙东坡.水力学[M].郑州：黄河水利出版社，2009.

[2]水利水电工程施工组织设计规范[S].