临沂市输水工程管道交叉施工措施

马军栋，刘 超，张志昂

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

临沂市第二水源项目输水工程第一标段，管线从许家崖水库放水洞至蝎子山，全长13.4 km。桩号8+845 以上为3 根管线，其中一根为费县许家崖水库至城区取水管网工程（一期）管道，另外两根为临沂市第二水源输水工程管道。桩号8+845 以下为2 根管线，均为临沂市第二水源输水工程管道。本工程供水流量22 万m3/d，工程等别为Ⅲ等，工程规模为中型。工程总造价3 769.5 万元。本工程主要建设内容为压力1.0 MPa 直径1.2 m球墨铸铁输水管道安装、取水首部工程及附属建筑物工程。主要工程量：土石方开挖约63 万m3，回填56 万m3，混凝土浇筑1.7 万m3，管道安装总长度35.81 km。

1 原管线布设交叉部位

原管线布设交叉情况如图1 所示。在桩号K3+025 处设计新建输水管线为K8 球墨管，直径DN1 200，管壁间距为1.7 m，管顶高程为115.57 m。施工现场原有费县热电厂3 根水管线，管材为预应力PCCP 混凝土管，直径DN1 000，管底高程115.4 m。新旧管线呈30°交叉穿越，夹角小，交叉长度大，管线高程冲突。

2 基础开挖后实际情况及难点

2.1 开挖后实际情况

图1 管线布置示意图

管线沟槽开挖后，经现场查验，地质条件与设计勘探报告不符。勘探报告显示沟漕基面为砂土，开挖后实为鹅卵石夹杂粉细砂，中间有泥土夹层。由于该处管线距温凉河较近，潜层地下水丰富，地层承压水位较高，涌水量较大。开挖后管沟易形成流沙及基础沉陷，地质条件较差。

2.2 存在的施工难点

1）原有的热电厂水管为预应力混凝土管，单节管长度6 m，开挖后基础沉陷易导致热电厂水管沉降，给施工带来困难，需对原管道进行加固处理。

2）新建管线与原热电厂管线高程冲突。现场管线隶属国电费县公司，负责对费县城区供热，24 h 运行，改线难度及经济损失较大。故需对新设计管线进行变更，且在施工中不能影响原管线正常运行。

3 施工处理方案

3.1 电厂管道加固措施

首先进行管道轴线测量，利用微型挖掘机将表层土清除，高程至电厂水管管底。然后利用打桩机将20 a 工字钢打入砂土层，桩底入岩。工字钢共16 根分布在三根电厂水管两侧（位置主要设在接头处），然后人工开挖管底，把工字钢横向插入管底并与竖向工字钢焊接，托起电厂水管。管沟两侧护坡采用人工装填编织袋进行护坡，最后人工开挖至输水管线管底高程。加固方案如图2 所示：

图2 加固方案示意图

支护方案安全性验算如下：

1）工字钢自重引起的弯矩（M）。Q235－工字钢截面特性：W 为236.9 cm3，每米重279.1 N，标准强度 205 N/mm2。通过计算：M中1为 0.11 kN·m；M边1为 0.07 kN·m。

2）外部荷载引起的弯矩。DN1 000 预应力混凝土管重量660 kg/m，水容重1 000 kg/m3，外荷载由2 根工字钢承担。通过计算：F 为43.35 kN；M中2为 24.276 kN·m；M边2为 18.674 kN·m。

3） 总荷载。M中总为 24.386 kN·m；M边总为18.744 kN·m。

4） 强度计算。计算得：σ中为 98.04 N/mm2＜205 N/mm2，安全。σ边为 75.35 N/mm2＜205 N/mm2，安全。

经支护方案安全性验算，20 a 工字钢实际承受强度低于标准强度，支护方案可行。

3.2 新建管道变更措施

新建管道变更措施主要为管道材质及长度改变。原管道为承插球墨铸铁管DN1 200，单节长 6 m。变更为 TPEP 防腐 DN1 220×14 mm 钢管，长度12 m。管线位置改变，增加2 个水平转角和4 个垂直转角，使输水项目管线与电厂管线呈90°夹角穿越，减少交叉长度。高程改变为原输水管线管底高程降低1 m，使本项目管线与电厂水管管线不相冲突。

支撑完成后，首先在基坑两侧距离边沿2～3 m处设置降水坑，利用4.0 kW 污水泵进行降排水，始终保持管沟基面无积水。然后使用微型挖掘机分层开挖2.05 m 至设计管道基础。先沿基坑内侧周边开挖再基坑中心，开挖时分层深度按设计工况实施，严禁一挖到底。放坡段机械开挖时，应辅以人工修坡，修坡坡度按设计要求，上层护坡措施完成后方可开挖下层土方。开挖基坑时，应注意临边监测及基坑工作作业活动风险分级管控。

基坑开挖完成后，基坑底部按设计要求换填20 cm 碎石垫层。钢管与球墨管采用法兰连接，管道焊接完成后，经验收后采用C20 混凝土对交叉段钢管进行包封并浇筑至电厂水管管底高程，保证电厂水管不会沉降。

4 结 语

本文主要对新建临沂市第二水源输水项目输水管道交叉穿越费县国电电厂供水管道实际存在的施工难点进行分析计算，提出了更合理的处理方案。通过处理后，消除了费县国电电厂管道在地基承载、不均匀沉降等方面的安全隐患，同时避免了第二水源输水管线后期维修的困难，保证了管线的长期安全运行，达到了良好的效果，为以后的类似管道交叉穿越施工提供了经验。