引水管道工程施工措施及方法

余培松

(河南省南水北调中线工程建设管理局，河南 郑州 450016)

1 项目概况

某引水管道工程主要由引水管道工程、阀室站场工程、穿越工程和通信工程 4 部分组成。管道管径为DN610，设计压力 6.30 MPa，管道材质为L415 m，全长 75.30 km。工程线路所经地貌单元主要为侵蚀剥蚀低山、侵蚀剥蚀丘陵、黄土丘陵、冲洪积倾斜平原、冲积平原和谷地，地貌类型复杂。经统计，线路所经地区按地形地貌划分，平原微丘区长 56.30 km，低山丘陵区长19 km。管道开挖敷设长度55.04 km(管线总长 75.30 km，扣除穿越工程长 20.26 km)，管径为DN610，作业带宽度8 m(其中管道开挖宽1.50 m)。临时占地 440 320 m2，地类为耕地、林地、园地、交通运输用地和水域及水利设施用地。工程管道主要采用沟埋方式敷设，根据沿线地形、工程地质和耕作深度等情况，确定管道埋深。开挖管沟平均底宽1 m、沟深2～3 m、开口宽1.50 m。

2 管道穿越工程施工组织

管道穿越工程分为水域穿越、道路穿越和冲沟穿越 3 种穿越方式。引水管道工程线路水域大中型穿越共计3次，总长2 800 m；小型穿越10次，长 600 m。管道道路穿越工程穿越高速3处，总长度240 m；国道和省道5处，总长度380 m；县道4处，总长度200 m；乡镇道路120处，总长度1 080 m，各类等级道路穿越道路总长度1 900 m。管道穿越高速公路采用定向钻施工，穿越国道、省道、市政道、县道等干线道路采用顶管施工，穿越低等级道路采用大开挖方式。工程穿越铁路 2处，高铁1处，穿越总长度260 m，采用顶管穿越。冲沟穿越工程主要采用斜井开挖穿越，总长度10 290 m。

3 管道生产生活区施工措施及方法

引水管道工程施工生产区主要分为3 类：第1类为管道开挖敷设区域施工生产区，布置在施工作业带内，占地计入引水管道工程占地；第 2 类为穿越场地的施工生产区，布置在穿越工程区，占地计入穿越工程占地；第 3 类为管材的堆放点，每隔 600～700 m布置1处，每处占地面积500 m2，占地计入施工生产、生活区占地。

根据工程穿越情况及上表计算，定向钻穿越施工生产区18处，占地面9 000 m2；顶管穿越施工生产区10处，占地面积1 000 m2；斜井穿越施工生产区 43处，占地面积8 600 m2；大开挖穿越施工生产区长1 080 m，宽3 m，占地面积3 240 m2。根据线路长度及走向布置，全线设置堆管点 50处，占地面积共计2.50 hm2。

4 道路工程、阀室站场区施工措施及方法

引水管道工程建设中新建施工道路约 24.83 km，新建施工道路路基宽5 m，土质路面，新建施工道路占地面积124 150 m2，属于临时占地，施工结束后恢复原地貌。引水管道工程阀室站场区域地势较平，工程建设基本不改变原地面高程，使用推土机平整后进行主体工程建设，主要是用于建、构筑物，以及道路、工艺装置等。在建、构筑物等基础开挖之前，先对基础开挖区域剥离0.30 m厚的表土，与基础回填土方分别集中堆放在区内空闲地，表土用于场区绿化。

5 定向钻穿越工程施工措施及方法

定向钻穿越是一种先进的非开挖施工方法，施工时完全在水域两岸陆地上进行。它具有不开挖地面、不破坏地层结构、不损坏河堤、不扰动河床、不影响通航，施工周期短、施工占地少，不受季节、天气影响，管道运营安全、综合造价低等优点，目前在国内外应用非常普遍，是一项成熟的管道穿越施工技术。定向钻穿越段的入土点一端设置钻机场地、入土点容浆池、配件仓库、泥浆池等；出土点设配件仓库、施工机械停放场、管道组装焊接场地等。定向钻穿越河流平面示意见图1。

图1 定向钻穿越河流平面示意见图

引水管道工程定向钻法施工先在河道的一岸开出一坑道安装钻机，开挖前先对开挖范围剥离0.30 m厚表土，集中堆放在附近，施工结束后回覆并平整。水平涡轮钻头2带着钻杆3沿着预定线路(或弧形)钻进，并从河道的另一边穿出。定向钻穿越河流立面示意见图 2。

图2 定向钻穿越河流立面示意见图

6 大开挖穿越施工措施及方法

引水管道工程大开挖穿越施工先挖出1条管沟，然后管道安装、回填，恢复原地面高程。穿越公路的，设临时绕行道路。稳管措施为在管线上增加配重。管沟开挖土方堆放在附近，随挖随填，管沟回填后回覆并平整。管沟采用1 m3液压反铲挖掘机开挖，受场地限制不适宜挖掘机开挖时，采用人工开挖，挖土直接堆放在引水管道工程临时堆土区，采用74 kW推土机或8 t自卸汽车运送，沟槽采用人工修整，2.80 kW 蛙式打夯机夯实基础。土方回填前，先清除沟内杂物、污水，铺 0.15 m厚素土平整、夯实后下管，根据回填土料运送距离的远近，分别采用74 kW推土机或1 m3液压反铲挖掘机装入 8 t自卸汽车运送。土料分层回填、夯实，管道两侧及管顶0.50 m以内回填土应无碎石等坚硬物，人工夯实；0.50 m以上可用原土回填，机械夯实。

7 顶管穿越施工措施及方法

顶管穿越施工是继盾构机施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，适合于穿越土质较软的河床、道路。施工前，在穿越河流、公路两侧分别开挖1个工作井和1个接收井。工作井、接收井开挖前，先行剥离0.30 m厚的表土，与开挖土方分别集中堆放在附近。借助工作井内主千斤顶及中继间内千斤顶的推力，以机头开路将工具管(箱涵)一节一节压入土中，反复循环顶进至预定长度，到达接收井内。与顶进相配合，刀盘切泥仓的土体，通过管道送出井外，顶管(箱涵)完成后在工具管(箱涵)内敷设、安装管道。施工完成后，将工作井、接收井开挖土方、顶管(箱涵)顶进出土回填至工作井、接收井内，然后回覆先期剥离的表土，进行平整。

8 斜井施工措施及方法

8.1 管沟开挖

管沟开挖前先采用推土机对开挖区域剥离0.30 m厚的表土，与管沟下层开挖土方一同堆放在与施工便道相反的一侧，距沟边1 m以上，表层土靠近作业带边界线堆放，下层土靠近管沟堆放。为防止洪水对管沟的冲刷，管沟开挖应与管道组对、焊接、下沟、回填紧密结合，开挖一段，完成一段，且应避开雨季。沟深超过 5 m 时，要根据土壤类别及物理力学性质确定底宽，并将边坡适当放缓、加支撑或采用阶梯式开挖。岩石、砾石区的管沟，沟底应比土壤区管沟深挖 0.20 m，并用细土或砂将深挖部分垫平后下管。管沟开挖采用1 m3液压反铲挖掘机开挖，当受场地限制不适宜挖掘机开挖时，则采用人工开挖，挖土直接堆放在沟槽一侧备用。对于挖土运送距离较远的，采用74 kW推土机或8 t自卸汽车将开挖土料运送至沟槽的一侧堆放。沟槽均采用人工修整，2.80 kW 蛙式打夯机夯实基础。

8.2 管沟填筑

管沟回填前，先清除沟内杂物、污水，铺 0.15 m厚素土平整、夯实后下管。根据回填土料运送距离的远近，分别采用74 kW推土机或1 m3液压反铲挖掘机装 8 t自卸汽车运送。管沟回填时，应先用细土回填至管顶以上 0.30 m，再用土、砂或粒径<100 mm 碎石回填并压实。

9 结语

该引水管道工程在进行穿越工程、阀室站场、管线及施工作业带、定向钻穿越施工、顶管穿越工程等施工前收集了沿线相关县区的有关水文、气象等相关资料，为施工组织工作奠定了基础。引水管道工程施工严格按照现行规范标准组织施工，因地制宜采用新工艺、新技术，优化施工工艺，减少地表扰动和植被损坏范围，施工期间对水土保持进行临时防护，合理利用土地和切实保护耕地，将工程施工所产生的一切负面影响降到最低。