三管同槽输水管线穿越河流施工方案探析

2015-12-15董剑

水利规划与设计 2015年5期

关键词：输水管线橡胶圈格宾

董剑

（辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003）

三管同槽输水管线穿越河流施工方案探析

董剑

（辽宁省水利厅，辽宁沈阳110003）

某工程输水管线穿越较大河流一条，河宽765m，汛期流量为24.0m3/s。输水管线为三根D N 3600PCCP管同槽布置，河流穿越采用两期围堰法施工。本文对围堰的布置、结构设计、PCCP管道安装、格宾石笼施工、基坑排水等施工过程做了充分论述，得出了三管同槽输水管线穿越河流施工方案的可行性和优越性的结论。

PCCP管道；三管同槽；穿越河流；格宾石笼

1 工程概况

某工程输水管线穿越较大河流一条，河宽765m，汛期流量为24.0m3/s。输水管线为三根D N 3600PCCP管同槽布置，根据河床宽度与施工期间的流量，管线穿越河流采用两期围堰法施工。

管道穿越河流断面设计形式见图1

图1 管道穿河标准断面图

2 管线穿河施工方案

2.1 围堰施工

2.1.1 围堰平面布置及结构形式

由于穿越处河道较宽，采用分两期导流方式穿越，一期围堰布置在河流左岸，横向围堰轴线与水流方向呈60°夹角，纵向围堰顺水流方向布置；二期围堰布置在河流右岸。综合考虑管材运输与堆存、起重设备通行等因素对施工场地的需求，横向围堰最短宽度为200m，围堰与管线中心间距最短距离为100m，两期围堰中纵向围堰距离45m。围堰布置示意图详见图2。

本着就地取材、技术上可行、经济上合理的原则，围堰结构形式采用土石围堰。堰体施工期防洪标准按20%洪水标准设计，导流设计流量Q= 7.2m3/s。堰顶宽3.5m，最大堰高4.5m，上下游边坡均为1∶1.5，堰体采用粘土心墙防渗，堰壳采用附近管线开挖料填筑。围堰迎水面采用粘土装草袋堆码以增加围堰抗冲刷能力。

2.1.2 围堰填筑

围堰填筑采用单向进占法施工，从河岸向河床中心进占填筑。填筑料为本工程沿线附近沟槽开挖的土石方，利用挖掘机装车、自卸汽车直接运至填筑地点，分层填筑。现场采用推土机平料，自行式振动碾压实，振动碾的行驶方向与堰轴平行。粘土心墙填筑时注意满足设计最小宽度，进度滞后于堰壳5m左右。

2.1.3 围堰拆除

管道安装完成并已将其他防护工程施工完成后，立即拆除围堰，恢复河道。拆除采用倒退法施工，利用挖掘机从右至左，从下至上边退边挖，弃料利用自卸汽车直接运至堆碴场。

图2 围堰平面布置示意图

2.1.4 基坑排水

基坑排水分为围堰形成时内部存水的集中抽排和施工期间经常性排水。排水时采用在基坑四周布设集水沟与集水井，用水泵抽排的方式。

围堰合拢闭气后，根据堰内存水量，采用污水泵及时将积水抽排至河道内。围堰内积水基本排干后，在围堰内侧顺堰体挖排水沟，并每隔50m挖一个集水坑，以排除基坑渗水、施工期雨水及其他施工弃水，以保证在施工全过程中，所有施工在干地进行。

2.2 PCCP管道安装

2.2.1 安装前准备工作

管道应在管沟地基承载力满足要求时才能进行管道安装，对于地基承载力不足的要进行换填施工。管道安装前的外观质量必须进行重点检查，在保证管道外观质量满足设计要求的前提下才允许进行安装。对存在合同允许范围内的缺陷必须查清、修补、建账，并经监理人检查验收后方可进行安装。接口工作坑应根据管道安装进度及时开挖，具体尺寸的大小应满足施工需要。

2.2.2 管道就位与偏差控制

管道运到现场后，采用300t履带式起重机卸管及向管沟内布管，沟槽内采用100t简易龙门架安装管道。

下管时，在起重机作业范围内不得有人停留。管道放沟槽内后，应保证在悬吊状态下移动和对接。不得让管道在地面上拖拉、牵引，更不得使用装载机或挖掘机的铲斗撞击或推动管道。

2.2.3 安装密封橡胶圈

安装胶圈前，管道承插口环的工作面范围都应仔细清扫干净，承口工作面涂刷的润滑油要不留死角。再将待安装的橡胶圈涂满润滑油，也可以将其放入专用容器内浸润，将涂遍油的橡胶圈套入插口环的凹槽内，使用安装胶圈专用工具，将胶圈按周长调均，胶圈必须拉伸均匀，保证其不扭曲、不错位也没有翻转现象，调好后还要在橡胶圈上涂刷润滑油。橡胶圈应贮存在-5～30℃的环境，不能受紫外线光源长时间照射，与热源的间距应大于1m，橡胶圈的存放要远离溶剂、油脂及易挥发物等对橡胶可产生不良影响的物品。

2.2.4 管件移动就位与对接校正

采用龙门吊安装管道时，要缓慢移动就位。为保护承插口环不在安装过程中受到损伤，吊装管道的移动应缓慢、平稳；对接前，使两管保持基本平行，并使承插口四周间隙大致相等，待两管口距离10～20c m时，用木枋把两管隔开，以防止承插口相碰造成损坏。

在最先安装的首节管稳固之后，可根据工程现场条件或施工预案，从首节管的一端或两端同时开始安装。其做法是将待装管子的一端与基准管基本对准，远端管底与管线轴线对齐，用水准仪核对远端管底高程，然后用龙门吊和配套安装设备，将管道轴线调整至设计允许误差范围内。

本段穿河管道采用外拉法安装。具体做法是分别在已安装、待安装的管道外部分别做两个钢丝绳箍兜身，在管道顶部用手动葫芦将两个兜身钢丝绳箍连接在一起，通过拉动手动葫芦，将待装管拉进已装管，直至安装就位。

两管接头外缝需要进行灌注砂浆，最好使用小型注浆泵施工；管道接头内侧的缝隙要进行人工抹浆。

2.2.5 安装质量检查与验收

每安装一节管道，都要采用测隙规对橡胶圈的位置是否正确进行检查，同时对接口间隙是否符合规定也要进行检查。如发现橡胶圈位移或接口间隙超差，应拔除管道重新安装，经检验上述指标均合格后，才能将吊具移开。对接完成后，要复核管道高程、线路轴线等参数。管道安装后，要及时进行接口打压试验，打压试验合格后才能焊接导通件。每根管的接口打压试验分三次进行，管道安装后进行第一次打压试验，管道再安装两根以上后再进行第二次打压试验，管道回填完成后进行第三次打压试验。

2.3 格宾石笼施工

2.3.1 原材料的选用

格宾网及其连接材料的强度、化学成份、耐久性等技术指标应满足施工图纸的要求。

格宾石笼填充石料应采用块石或卵石，尺寸：120m m＜D＜250m m；级配较好，不均匀系数≥5。

格宾石笼根据使用部位分别采用500m m、1000m m两种厚度的石笼，厚度500m m的石笼，其尺寸为（长×宽×厚）：2000m m×2000m m× 500m m；厚度1000m m的石笼，其尺寸为：2000m m×2000m m×1000m m。

2.3.2 格宾石笼的铺设

格宾石笼在管道安装完成并回填土至其建基面高程时进行施工，回填土必须达到设计要求的压实度要求。

格宾网片运抵工地后要妥为保存，尽量避免日光直射，防止网片间黏结，将其储存在使用现场附近的棚户内，以尽量减少装卸和倒运次数。

格宾网铺设前，先完成基面的清理工作，按施工图纸要求铺填支持层。铺设面上清除一切树根、杂草和尖石，保证铺设砂砾石垫层面平整，不允许出现凸出及凹陷的部位，并碾压密实，铺设工作面范围内不允许有积水。格宾石笼的铺设要根据设计总高度和材料的受力方向、运行条件以及尽量减少接缝的数量等因素确定，格宾石笼的铺设应与周边填筑同步施工。格宾网与基础及支持层之间压平贴紧，避免架空，以保证运行安全。

按设计要求选用合适尺寸的格宾网片铺设于指定位置，用连接绳将格宾网片横肋及立肋连接于底格宾网上。连接时采用错格绑扎方法，且每个节点均要绑成死扣。在格宾网片搭接时留10c m重叠搭接，并用连接绳进行“之”型错格绑扎。在向网箱内填石料时，为减小填石空隙率，在靠近笼边的一侧先用人工将填料有序紧密垒至顶部，最后填入中间所缺石料。在格宾石笼间连接时，沿着两片格宾连接处水平缠绕300m m距离，再在垂直的肋条处进行捆绑，并按照此方法延续至末端连接处。

2.3.3 格宾石笼的质量检查和验收

（1）原材料质量检验：主要对格宾网片及拼接材料的物理性能、力学性能和耐久性能进行抽样检验。

（2）覆盖前的外观检查：在每层土工格宾被覆盖前，目测有无漏接，铺设是否平整。

（3）拼接缝强度的测试检验：每1000m2取一试样做拉伸强度试验，要求接缝处强度不低于母材的80%，且试件断裂不得在接缝处，否则接缝不合格。