坪上應急引水工程富水軟基管道安裝施工簡述

羅中元，劉彥衛

（1.山西省滹沱河坪上水利工程管理局，山西 太原 030002；2.山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 概況

坪上應急引水工程位于忻州市定襄縣、忻府區、原平市和五臺縣境內，其引水點以坪上泉域的泉水為水源，水源地位于五臺縣境內的滹沱河干流及其支流清水河上，距定襄縣城約40km，距忻府區約60km。供水干線管道自甲子灣村西南引水隧洞出口調壓池開始沿滹沱河右岸河灘埋設，管線走向先向西北方向途經南灣、譚村、新堡、張家莊、東建安、大建安、檀上村繞過系舟山，在瑤池村西南穿越滹沱河，向西南方向經宏道至季莊西北進入季莊加壓泵站前池，干管長30.37km，其中PCCP管道長9.91km（富水軟基5km），玻璃鋼管道長20.46km（富水軟基18.5km）。主要富水軟基段分布如下：從樁號7+550～17+441.8除個別平面轉點位于巖石基礎上外，其余大部分管線的地質條件基本相同。

2 施工中存在的主要問題

軟基部位的地下水位本身就高，再加上管線沿途經過的農田基本上是水澆地，表層土的持水量相當高（包括2km長的水稻地），2008年7月施工隊伍進場后，發現多數管線部位形不成施工道路，有些部位甚至連工程機械都進不去。施工道路和有效的降水措施成為制約施工進展和工程質量的主要因素，不能形成施工道路，不能成功降水，管線開挖、安裝、回填等工作無法正常開展。

3 解決措施

3.1 施工道路

施工道路是所有施工工序能夠正常進行的前提。因此要在合理規劃每段施工道路使用周期的前提下，采用經濟合理的方法盡快形成施工道路。施工道路的形成盡量一步到位，因為這樣可以將管材提前按照排管圖排放在管溝邊，為下一步施工創造有利條件。

富水軟基管線施工中，由于管槽邊施工道路不易形成，需要投入一定的資金修筑。首先確定每段管槽邊施工道路使用周期，其次確定修筑標準，最后確定修筑方案。在解決施工道路時，該工程綜合利用了時間、空間方面的有利因素，形成了多元化的解決方案。對使用周期較長的路段，采用砂礫或亂毛石鋪填50cm厚以形成施工道路。其缺點是拆除、恢復耕地時，由于部分礫塊石被擠壓入下層的耕植土中，很難徹底拆除干凈，群眾意見較大。在附近有干的取土場，而且施工道路使用時間不太長時，采用鋪填80cm厚的干土形成施工道路。其缺點是耐久性差，由于下部土層含水率高，一方面容易被壓翻漿，另一方面容易遭到降水破壞，優點是易拆除，沒有遺留問題，群眾易于接受。在PCCP管道安裝中，由于PCCP管材比玻璃鋼管材要重得多，運輸車輛大，對施工道路要求較高，鋪填工程量很大。鑒于年內不能完工的情況，將地下水位高、地表承載能力差的瑤池段PCCP管道運輸安排在冬季，這樣個別管線段可以不修路，即使在需要修路的管線段，也縮減了不少工程量，降低了施工道路的修筑費用。

水稻田段的管線施工道路很難形成，不僅修路費用高，而且對稻田的影響大，村民意見很大。鑒于這種情況，該工程利用冬季施工，穿越了多數稻田，取得了良好的效果。

3.2 工程降排水

3.2.1 輕型井點降水

在6+500～7+130段管線施工中采用輕型井點降水。其優點是當地質條件變化不大、降排水深度較小時，采用該方法降水可使設備一次到位，工程量也較小。缺點是對地質條件適應性差，不適用有砂卵石層的地質條件，且對地下水涌水量變化的適應性也較差，降水深度受最大吸程的影響。該工程采用2臺18kW的真空泵，配合使用直徑48mm的花管（間距1.2m），在管溝兩側布置，開挖深度小于5m時，降水效果較好。由于管溝開挖深度多在5m左右，井管排水方法所形成的降水漏斗有些高，在管溝開挖的底部地下水再次出露，所以試用了630m，其后的降排水工程沒有繼續采用。

3.2.2 井管降水

在20km的富水軟基管線工程施工中，有18km采用了井管降水。在7+550～13+850段管線施工中，井管降水效果非常好，管槽開挖深度多在5m左右，管槽開口寬度13m左右，管線右側打井降水，打井深度15m，井間距10m，無砂混凝土管的內徑為35cm。根據不同地段用水量的不同，井內選用不同流量的潛水泵，其中最大泵35m3/h，揚程26m，最小泵15m3/h，揚程26m。每段管線降水最少提前5～6d開挖，如果排水周期短，邊坡土體含水率高，容易造成邊坡塌滑。開始由于排水周期短，邊坡的不良級配砂顆粒較粗，管槽開挖過程中的邊坡塌滑現象比較嚴重。隨著施工的進展，逐漸將排水周期延長，排水效果明顯好轉。

3.2.3 降水效果比較

在20+400～20+800段施工時，嘗試采用單排單管單泵的井點降水并配合潛水泵明排的方法降水。井管直徑38mm、井間距10m，井深6～8m，使用防沙自吸噴射泵（流量6m3/h）。受井深限制，當管槽開挖深度在5m以內時，配合潛水泵明排，降水效果較好。當個別部位開挖深度大于5m時，明排水泵的壓力增大，降水效果明顯變差。

在21+924～25+020段施工時，由于管線周圍的土質滲透性差，正常情況下的超前排水達不到預期效果，迫于進度壓力，在降水效果不太理想的情況下，必須繼續開挖。此時，需要配合一些潛水泵明排降水，以保證施工的正常進行。遇個別部位土體保水性能特強、土體自穩能力極差、出現塌滑現象時，施工被迫停止。但已開挖部分的排水不停，3~5d后，當再次開挖時，邊坡自穩能力有所好轉。這種方法對短距離、黏粒含量較高、管井降水效果不太明顯的管線比較實用。

3.3 管線開挖

預排水達到一定效果后，開始管線開挖。開挖過程中，要觀察降水效果和地質條件的變化，根據這些變化改變開挖方法和采取一些支護措施來確保邊坡穩定安全。在13+500～13+000段開挖時，發現邊坡為級配不良砂，流動性特強。針對這種情況，在邊坡兩側采用直徑20cm、間距50cm的松木樁支護，取得了良好的效果。當發現降水效果差、土體含水量較高的情況時，除配合潛水泵明排，在開挖上也要采取相應的措施。

3.4 管道安裝

對玻璃鋼管而言，管材較輕，一般采用汽車吊，移動方便，為充分發揮管道安裝的專業人力資源、設備資源的施工能力，通常情況下會安排2～3個工作面來滿足一個安裝隊伍的安裝能力。該工程每根玻璃鋼夾砂管自重約4t，每個安裝工作面采用一臺16t汽車起重機配合2個3t的手板葫蘆吊裝管道，每兩個鄰近的工作面共用一支安裝隊伍，正常情況下，開挖力量和安裝力量均能高效發揮其作用。個別工作面由于地質或降水效果不理想，需要縮短循環進尺。迅速通過某一區域時，要統一部署管道安裝任務，使其迅速通過。對PCCP管道而言，由于管材本身較重，要求吊車的起重噸位較大，通常采用履帶吊，大噸位的履帶吊不適宜于長距離移動，一個工作面一臺吊車，該工程每根PCCP管道自重約12t，采用一臺80t的履帶式吊車配合2個10t的倒鏈安裝作業，正常情況下每個班可安裝10根管道。

3.5 管溝回填

管道安裝工程設計時，通常考慮用原土回填。在富水軟基中使用原土回填，一方面管道安裝從開挖到回填歷時不會很長，含水量較高的土壤沒有足夠的脫水時間，另一方面管道安裝工程沿管線的征地范圍有限，不會征用足夠的曬土場。用這樣的土體回填管溝，回填質量達不到設計要求。解決該問題時，在富水土質管段，利用管頂以上表土以下的溝邊土（這部分土壤瀝干時間長，含水率低）回填管Ⅰ區；在富水低液限粉細砂、淤泥管段，將管Ⅰ區置換成碎石回填，可以滿足設計要求。在管Ⅱ區以上的管溝回填，設計壓實度相對較小，全部采用原土回填。

4 結語

坪上應急引水工程主管線管道安裝工程中，經過管內徑向變形測量，變形量均在管道內徑的5%（90mm）以內，其中，63%的測點變形量在55mm以內，可滿足規范要求。