汉丰湖库区南河虹吸管工程施工工艺分析

张 浩

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 渝北 401120)

1 工程概况

本文以汉丰湖库区南河虹吸管工程为例展开详细分析。

1.1 输水管网方案

开县陈家坪水厂至赵家集镇输水管网工程位于开州城区与赵家集镇之间，工程建设任务是向赵家集镇输水，工程规模为4万m3/d，工程等别为Ⅰ等，主要构(建)筑物级别为3级。输水线路总体布置方案为：由陈家坪水厂清水池取水，经南河左岸拟建道路(滨湖北路大丘东段)人行道下埋设DN800管道至观音滩处，在观音滩处修建倒虹管(双管，DN600)跨过南河，沿观音河左岸河堤敷设管道至观音河太极图处，顺碾盘包支沟敷设管道至隧洞进口，经一条无压隧洞(内铺设管道)输水至赵家集镇的蔡家果园处[1-2]。

1.2 虹吸管布置情况

施工范围为陈家坪水厂出水管至隧洞进口拱涵段管道，铺设输水管道长度为4880.44 m，沿途设置4座倒虹管，分别为南河倒虹管、观音桥倒虹管、迎宾大道大桥倒虹管、红光小区倒虹管，本项目所有虹吸管均使用钢管，具体长度与管材选用情况见表1。

表1 虹吸管相关布置参数

2 施工方法与工艺要点

根据建设单位工期要求，结合现场实际情况，南河倒虹管左、右岸采用围堰法施工，河床段采用整体吊装，外包混凝土水下浇筑施工[3-5]。

2.1 施工流程

汉丰湖库区南河虹吸管工程施工流程如下。测量放线—堤防及栏杆拆除—河道清理—施工便道及围堰施工—沟槽开挖—块石换填—C15混凝土垫层(河床段为砂砾石垫层)—钢管安装—钢筋安装—模板安装—混凝土包管—沟槽回填—河道恢复—拆除围堰—堤防及栏杆恢复。

2.2 围堰施工

2.2.1 导流标准

工程采用5 a一遇洪水重现期标准，跨南河段于2018年8月启动施工，根据南河倒虹管不同频率分月设计洪峰流量表，导流标准5 a一遇8月洪峰流量1177 m3/s。汉丰湖放空至死水位158.28 m后实测，跨南河倒虹管段实际水位为161.42 m。水位调节坝近期实测入库流量为38 m3/s，根据流域水文特征，南河水流量按入库流量的48%计算为18 m3/s。

2.2.2 围堰布置

平面布置。上游围堰折线形大致垂直于南河水流方向布置，围堰中心线距倒虹管轴线10～15 m，上游左、右岸段围堰轴线长度分别为102 m、64 m，河床段长度为63 m(含左、右岸与河床连接段)；下游围堰直线形垂直于南河水流方向布置，围堰中心线距倒虹管轴线20 m，下游围堰轴线长度为98 m。

围堰结构。围堰采用梯形断面、土石填筑。考虑机械设备行走、钢筋安装、管道焊接及吊装施工，围堰结构参数选定如表2所示。

表2 围堰结构参数情况

2.2.3 施工要点

(1)上游左、右岸围堰施工填筑土石料自党校旁边供销社29号地块采购，抛石挤淤及河床中段管道下部块石换填自南山采石场购买。

(2)采用PC260挖掘机配合D30推土机推料，向前跟进推平，及时用推土机进行碾压。上游河床中段及下游透水围堰采用推土机将块石顺坡推入水中，露出水面后采用挖掘机碾压，然后铺筑砂砾料。

(3)钢管吊装就位之前，上游围堰河床中段靠左岸一侧预留5 m宽、5 m深缺口，以满足南河上游过水要求。

(4)及时掌握天气预报，施工期根据南河水位，结合管道高程、河床标高等数据及时采取加固措施，防止河道水位急剧升高威胁围堰安全，确保安全顺利施工。

2.3 沟槽开挖

本项目沟槽采取分段、分层开挖方法，沟槽开挖断面形式按设计图纸进行施工，过河倒虹管沟槽采用放坡式开挖，河床段开挖坡比为1∶2。

沟槽采用PC260挖掘机开挖，河床段管道放置于砂砾层或粉质黏土层上，块石碾压换填，换填深度1.5 m，换填后地基承载力≥200 kPa。开挖渣料就近堆放在管槽外侧用于沟槽回填，剩余石渣采用25 t自卸汽车运至弃渣场。

管道基础采用20 cm厚C20混凝土铺设，垫层表面保持平整，浇筑后及时做好洒水养护。

2.4 管道施工

南河倒虹管采用2根DN600钢管(δ=8 mm、1.6 MPa)焊接连接。河床段钢管在上游围堰焊接后整体吊装。

(1)管道安装。管道安装顺序：河床段钢管整体吊装—包管水下混凝土浇筑—左、右岸管道吊装—包管混凝土浇筑。管道安装时，需做好管节调整、复测与固定，确保安装精度达标；管节焊接前，做好内、外清理与修口工作，对口焊接，对焊缝质量进行无损探伤检测。

(2)管道防腐。管道内、外全部涂抹防腐涂料，内防腐采用IPN8710-2型高分子防腐涂料，外防腐采用环氧煤沥青涂料。

(3)管道试压消毒。施工完成后进行水压试验，以外观无渗漏为试验合格；完成埋管后，还需进行分段水密性试验；分段试压合格后，对管道进行冲洗，并使用含氯水浸泡消毒≥24 h。

2.5 混凝土工程

倒虹管混凝土工程包括镇墩、包管、检修蝶阀井等部位的混凝土。

(1)分缝。本工程包管段不分缝，检修蝶阀井、镇墩间设2 cm宽永久缝。

(2)钢筋制安。钢筋安装前，按照设计图纸的布筋情况，在垫层上进行防线及编号，用石笔画出钢筋布设大样。钢筋安装时，按配料单上的钢筋编号、使用部位，结合现场位置对号入座，并确定钢筋弯钩朝向准确无误，方可绑扎。

(3)模板。模板采用1830 mm×915 mm×18 mm胶合板和50 mm×100 mm方木。南河倒虹管混凝土施工截面较大，模板外侧设置两排φ48钢管，采用Φ25钢筋(间距1.0 m)进行对拉加固。因河床段采用水下施工，南河倒虹管施工完成后汉丰湖将进行蓄水，模板及其支架考虑一次性使用，不予拆除。

(4)混凝土浇筑。本工程选用商品混凝土。镇墩、检修蝶阀井、左右两岸包管混凝土采用52 m臂架泵车平层法浇筑，每层厚度30～50 cm，采用φ50 mm插入式振捣，落实覆盖、洒水养护工作。

水下混凝土施工工艺流程见图1。河床段钢管采取在上游围堰焊接后与钢筋骨架、模板整体吊装，吊装采用3台PC260挖掘机和2台PC330挖掘机进行抬吊。在距离水面的一定高度时，将钢管、钢筋骨架和模板整体吊装至设计位置，经测量校核后浇筑包管混凝土。

图1 水下混凝土施工工艺流程

包管水下混凝土采取自右岸已浇筑垫层向右岸浇筑推进，采用9 m3搅拌车运输，52 m臂架泵车输送入仓，将进入仓内的河水通过混凝土的推进而逐渐排出。在混凝土浇筑接近上游河床段围堰预留缺口时，快速用块石回填预留缺口至高程163.0 m(自卸车备好足够块石在左岸待命)，以减少上游来水对水下混凝土浇筑的影响，确保水下包管混凝土施工质量。

2.6 土石回填

管道施工完毕经检验合格后，沟槽应及时回填。河床段管道两侧在混凝土浇筑完成后，下部采用抛石护脚，包管混凝土顶面以上采用砂砾料回填。

3 结 语

虹吸管在水利工程中的应用十分广泛，具有施工简便、造价低等优点。在工程实践中，应根据项目情况合理布置倒虹管，并科学选择管材、施工方法，做好施工组织设计，规范落实土石方开挖、管道吊装以及混凝土浇筑等工序，切实保证虹吸管施工质量达标，无渗漏、断流等问题，确保后期运行可靠。