东山供水工程关河库尾PCCP安装铺设施工方案

冯 璐

（山西省东山供水工程建设管理局 山西太原 030002）

1 工程概况

东山供水工程是“十二五规划”中山西大水网建设中的一项重要骨干工程，具有施工线路长、地质条件复杂、沿线地下水位线高等特点，尤其是有1.5 km的PCCP（DN1400）压力管线安装位于关河水库库尾，穿过浊漳河河漫滩，施工难度较大。

根据地质资料显示，此段管线管底位于库水位之下，管基埋深5～9 m，砂土层以下为黑色积淤含少量砂，地下水较为丰富，土料已达饱和状态有渗水，流变性较大，地基承载力差。且2016年7—9月份，汛期降雨量较大，连续的降雨导致关河水库水位上涨，地下水位升高。7月19日榆社范围内突降特大暴雨，导致浊漳河内浑水流量增大，将浊漳河右岸纵向围堰冲垮，河内浑水流径改变，库尾原设计线路土体处于饱和状态，洪水平均深约1 m 左右，给管线安装带来了新的难度。

2 管槽试开挖

为关河库尾淹没区PCCP 管道开挖提供最优的施工参数和方法，首先在桩号GH4+400、GH4+900、GH5+400、GH5+900 段进行试开挖，该段设计开挖坡比为1∶1，挖深5～9 m。在管槽挖深至2 m 左右底部开始涌水，边坡临界面开始塌陷，继续向下开挖涌水逐渐增大，边坡继续向下滑塌，管槽开挖不能按设计边坡成型，将开挖边坡放大至1∶2 仍存在上述情况。根据对管槽试开挖情况分析，该段管槽土料含水高、边坡的稳定性差。存在较大的安全隐患，为保证管槽施工安全，增加边坡稳定性，保证施工机械运行安全，拟采用钢板桩进行边坡防护。具体施工顺序：钢板桩支护→管槽开挖（含开挖前施工排水）→基础换基→PCCP 安装→管沟回填。

3 钢板桩支护

3.1 钢板桩选用

本文选用SKSP-IVA 型钢板桩，U 型热轧锁扣钢板，单根长度12 m，具体参数详见表1。

3.2 钢板桩施工

1）钢板桩的准备及支护

考虑管线上排水井、排气井、镇墩混凝土施工周期较长，钢板桩周转周期也相应加长，施工过程中钢板桩循环使用，按300 m 一段考虑，再留100 m 备用。钢板桩支护前应先进行管槽开挖，挖除1 m 后再打钢板桩，确保边坡稳定性。

表1 钢板桩特性参数表

要打的钢板桩设置在原设计轴线俩侧，两侧钢板桩间距为4 m。依据施工经验，结合该段管线设计开挖深度，钢板桩支护分为：开挖深度为5 m 以内和开挖深度为5～9 m 的支护。

管沟开挖深度在5 m 以内，钢板支护前挖除1 m，选用SKSPIVA 型U 型热轧锁扣钢板桩，单根长度12 m，嵌入管槽底8 m，详见图1。

图1 开挖5 m 以内管沟钢板桩设置断面图

管沟开挖深度在5～9 m，钢板支护前挖除地表淤泥厚1 m，打入钢板桩单根长度12 m，嵌入管槽底不小于4 m。并在距桩顶端50 cm 和距PCCP 管顶1 m处增加两道横向DN200 的钢管进行内撑，内支撑水平间距为4.0 m，详见图2。

2）拔钢板桩

管槽回填后，拔除钢板桩，重复循环使用。拔桩采用振动锤拔桩，该段PCCP 需开挖、安装、回填按序同步进行，当连续回填五根回填至铺设警示带位置时，再从己回填的第一根管开始拔桩，防止拔桩后边坡滑动导致已安装的PCCP 管被挤压移位。每拔2～3根桩后开始对拔桩后留下的桩孔进行回填处理，并用砂进行回填。

图2 开挖5～9 m 以内管沟钢板桩设置断面图

4 管槽开挖

4.1 土石方开挖

土石方开挖基本施工程序为：测量放线→土石方开挖→基础面处理→质量检查与验收。该段开挖采用分层分段施工。钢板桩完成后先进行初次开挖，采用2 m3反铲挖机分段分层开挖，每层开挖深度不大于4 m，最后一层直接开挖至管沟保护层。根据开挖深度不同，要及时根据开挖深度进行内撑支护。在挖机开挖第一层时，开挖料分别堆放至沟槽两侧以备回填，由于管道一侧需修筑施工道路，所以施工道路一侧少堆放土料，而另一侧采用装载机推运，将开挖土料采用2 m3反铲挖掘机分两到三次倒运至距离管沟最少10 m 以外的场地内堆放，以减少管沟边的侧压力。

4.2 管沟安全监测

作为深基坑工程，应注重施工监测工作，并根据监测结果进行反馈，及时调整施工方案。该段主要监测内容包括：基坑内外的观察、边坡土体顶部的水平位移、基坑周围地表沉降，确保基坑施工安全进行。在基坑开挖期间，每开挖一层观察2 次

4.3 施工排水

管沟开挖过程中，应做好沟槽基础面排水工作，顺延管底一侧开挖临时排水沟和集水井，并采用4 吋杆式污水泵将积水抽排至开挖施工区外围河滩。

5 基础换填

该段管线地基为饱和状低液限黏土，管基承载力不能满足管线安全运行要求，需对管基进行换填。开挖至基础面后换填1.5 m 厚的块石再铺30 cm 的碎石；如换填块石不能满足设计要求时，换基直接采用填筑1.5 m 厚素混凝土。

6 PCCP 管道安装

具体管道安装工艺流程如图3所示。

6.1 安装准备

管道安装前应保持管道内部清洁，进行杂物清理，并对橡胶圈进行外观质量检查。同时应进行碎石垫层填筑，填筑应一次铺设完成，铺摊均匀并整平。

6.2 安装

管沟开挖深度在5 m 以内，PCCP 安装采用50 t履带吊安装；管沟开挖深度在5～9 m 时，因该段底层土料含水已达饱和状态，地基承载力弱，履带吊作业时尽量停放在距离管沟较远的位置，以减少侧压力，PCCP 安装采用75 t 履带吊安装。

图3 管道安装工艺流程流程图

6.3 接口打压试验

接口打压试验分三次进行，第一次打压在管道安装后随即进行，第二次打压在每安装3 节管件后对先前安装的第一节接头进行打压，第三次打压在管道回填完成后对每一个接头进行打压。

6.4 接头处理

接头处理主要是对管道外部接缝和内部接缝进行灌浆封堵。接头外侧裹一层针刺膜带布作为外模（宽度为250 mm），将外模两边折回缝制成孔道，用铁条穿入后裹好、扎紧，在最上面留出灌浆口，然后灌入1∶3 的水泥砂浆（水灰比为0.65），待砂浆灌满后，灌浆口上用干硬砂浆填满抹光。内部接缝内进行聚硫密封胶塞填，并人工捣实抹平。

6.5 现场合拢

该段管道安装过程中采用分段分区施工，需进行现场合拢，实施时采用对接双面焊合拢。

6.6 沟槽回填

该段PCCP 输水管线地层为饱和状低液限黏土。根据施工技施蓝图回镇标准，该段开挖料不能满足回填要求，需从距离管线4 km 处外购土进行管侧回填和初步回填，外购土回填至管顶50 cm 后再利用开挖料进行回填。

1）回填前应进行沟槽内杂物清除与积水排除。

2）管侧回填、管基腋角120°（136°）内，采用外购料填筑，填筑后黏性土压实度不小于95%，非黏性土的最小相对密度Dr为0.75。

3）初步回填：采用外购料填料，填至管顶50 cm回填材料粒径≤50 mm，填筑后黏性土的压实度不小于92%，非黏性土最小相对密度Dr为0.7。

4）回填时先将敏角部分采用专用工具捣实后再分层对称回填，夯实从管槽壁两侧同时同步填筑，严禁单侧回填、单侧夯实。

7 结语

1）因该段管线位于水库水位之下，土料含水量较大，加上施工机械施工扰动，边坡不稳定容易出现滑坡塌方挤管事件，所以管线施工过程中保证边坡稳定性是本方案的重点，应加强管沟安全监测。

2）通过采用钢板桩进行边坡防护的施工方案，顺利完成关河库尾段PCCP 安装铺设，且通过2017年东山供水工程两次试通水效果表明，该段管线及沿线建筑运行正常，说明此方案适用于PCCP 库尾施工。