長距離越河供水管道的設(shè)計與施工

【摘要】近年來，管材技術(shù)發(fā)展較快，在管道建設(shè)和工程實踐中，出現(xiàn)了不少值得研究反思的問題，有些屬于設(shè)計問題，有些屬于施工問題，有些屬于二者兼而有之。在本文中主要對長距離越河供水管道的設(shè)計與施工進行了簡單的分析與探討。

【關(guān)鍵詞】長距離；越河；供水管道；設(shè)計與施工

南湖水庫供水管道總長20km，管徑DN700mm-DN900mm。為降低工程造價，有2km管道不適合采用開挖的施工方式，其中穿徒駭河單處最長距離400m。本文結(jié)合工程特點就施工方式做些探討。

1、工程設(shè)計

1.1 方案選擇

1）河面敷設(shè)架空管。管道從河道上方跨越，需要設(shè)置支墩，由于徒駭河為風(fēng)景區(qū)，河道較寬，且兩側(cè)通路，從景觀要求、施工周期等方面考慮，該方案不適用。

2）頂管。管道從河底穿越，需要設(shè)置較深的頂管工作井、接收井，長距離頂管需要從淤泥及淤泥質(zhì)土中穿越，對頂管機機型及施工人員的操作水平要求較高，施工難度較大，建設(shè)周期長。

3）沉管。采用水下基槽浚挖、水面浮運沉管，施工期間需要封鎖水道，管道安放至河底基槽就位后，需對管頂覆土進行加固處理。由于徒駭河有通航規(guī)劃，將會拓寬、挖深，考慮到管道會受到后續(xù)工程的二次影響，該方案不適用。

4）水平定向鉆牽引管。適用于各種越河管道施工，不影響航道，工期短、施工快，建設(shè)成本低。

經(jīng)過方案比選，該工程選用水平定向鉆牽引管施工方案。

1.2 管材選擇

鋼管（SP）：可以承受極高內(nèi)壓和較高外壓。承壓要求較高，最大口徑可達DN4000mm。采用SP必須考慮防腐蝕措施及陰極保護措施。

玻璃鋼夾砂管（FRPM）：是一種柔性復(fù)合材料管道，重量輕、不結(jié)垢，內(nèi)壁光滑阻力小，在相同管徑、相同流量條件下比其他材質(zhì)管道水頭損失小。其缺點是外剛度相對小，管壁薄，脆性大，對基礎(chǔ)不均勻沉陷的適應(yīng)性差，對管道基礎(chǔ)及管壁外側(cè)回填料要求嚴格。

球墨鑄鐵管（DIP）：是球墨鑄鐵熔化后離心熱鑄一次成型的管材，其內(nèi)壁為噴水泥砂漿層，外壁采用噴鋅及噴高分子涂料保護，具有耐磨、抗內(nèi)外壓強度高的特點，內(nèi)壓強度可達4MPa。缺點是重量較重，大管徑價格較高。

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）：此種混凝土管具有很強的抗壓能力，接頭部位密封性較好，抗震性較強。缺點是管道自重大，接頭較多，施工時不夠方便。此外因為外層砂漿的保護層抗腐蝕性比較低，在施工的時候還需要進行抗腐蝕保護。

本工程采用水平定向鉆牽引管的施工方式，該方式不適用柔性接口的管道，管材選用鋼管，防腐措施采用外纏繞3PE內(nèi)熔結(jié)環(huán)氧粉末。

2、施工技術(shù)要點

2.1 鉆機型號選擇

考慮到施工的不利因素，定向鉆機一般考慮一定的安全系數(shù)。根據(jù)計算的回拖力值，該工程選用GD-3500L型水平定向鉆機。

2.2 精準控向措施

導(dǎo)向設(shè)備采用美國Share well公司生產(chǎn)的MGS有線控向系統(tǒng)，選擇絕緣層強度高、耐磨性能好的雙層信號線，每隔200～300m在鉆桿接頭處安裝信號線固定卡子，改進接線用雙層熱收縮套安裝工藝，防止信號線卷曲被泥漿沖刷破損漏電。

根據(jù)施工要求的入土點及出土點坐標利用GPS測量儀器放出管線中心軸線，并在軸線方向加密5個控制點。利用經(jīng)緯儀在入土點測量并確定鉆機安裝位置及泥漿池的占地邊界線。在出土點一側(cè)，根據(jù)管線中心軸線和占地的寬度及長度，放出管線組裝焊接預(yù)制場地邊界線及出土點作業(yè)場地邊界線。

在進行參數(shù)控制時一定要嚴格按照規(guī)程進行設(shè)置，在進行設(shè)置的時候要把線探棒放入土點的連線以及延長線上，此外還需要連接控向的設(shè)備由此更好的檢測出方位角、工具角以及地磁的干擾值，然后通過幾次測驗由此得出相應(yīng)的平均值來作為方位角進行使用。此外在對方位角進行設(shè)計時，無磁鉆要盡可能的遠離高壓電線，此外還要與鉆機、發(fā)電機等保持一定的距離，從而有效的降低磁場干擾，保證數(shù)據(jù)的精確性。

2.3 泥漿調(diào)配措施

泥漿的控制對于管道施工非常重要，通常孔徑的直徑越大，出現(xiàn)塌孔的機會就會越大，同時施工的難度也比較大，所以一些比較容易塌方的泥質(zhì)土層鉆進泥漿與鉆屑混合的流塑狀態(tài)物在垂直于軸線方向上分布范圍的大小取決于泥漿壓力與地層壓力差以及地層含水情況等。同時為了保證泥漿的流變性，需要在技術(shù)上縮短水化的時間，同時提高攜砂的能力以及井壁的穩(wěn)定性，從而有效的降低泥漿的使用成本。此外還可以添加一些護壁劑、潤滑劑或者堵漏劑等能夠有效的防止土層疏軟導(dǎo)致成孔性差，避免孔塌或者孔漏等，以便更好的保證管道的順利施工。

2.4 逐級擴孔措施

擴孔終孔直徑一般為管道設(shè)計外徑的1.2～1.5倍。該工程為大直徑牽引管，為確保工程順利實施，防止工程中發(fā)生粘鉆、埋鉆，擴孔最終直徑取上限1.2m。

2.5 地面減阻措施

為減少地面的摩擦阻力并保護鋼管的防腐層，開挖截面為1m×1m的發(fā)送溝，并在溝內(nèi)注入泥漿使管道浮在溝內(nèi)；采用挖掘機開挖一定數(shù)量的土方，堆積成足夠數(shù)量、足夠承載力的土墩，足以支撐擬鋪管的質(zhì)量，并在土墩上方墊鋪一定數(shù)量的膨潤土，在整條鋼管上涂上黃油，從而達到保護防腐層的目的，同時增加輔助設(shè)備來穩(wěn)固管道、防止移位。

2.6 堤防加固措施

管道穿河道防洪大堤而過，為防止管道和孔道之間空隙對大堤防滲產(chǎn)生安全隱患，在穿越完成后對河道防洪大堤進行注漿加固。根據(jù)水利部門的要求，在大堤迎水面設(shè)計洪水位標高1m以上部位的堤岸處，采用d600高壓旋噴樁進行加固。處理長度為3排，每排樁間咬合200mm，處理寬度為管道中心線兩側(cè)各5m，處理深度為管道底標高以下3m。注漿材料采用普通硅酸鹽水泥，標號P.0.42.5，水灰比（質(zhì)量比）1∶1，注漿壓力為20MPa。加固完成后，采用鉆孔取芯法檢測高壓旋噴樁的成樁質(zhì)量。

3、結(jié)語

長輸管道的設(shè)計較為復(fù)雜，本文對管材選擇、設(shè)計及施工常見誤區(qū)等進行了分析探討，結(jié)合工程區(qū)的特點提出了一些注意事項及建議，如各類管材的可設(shè)計性、鋼質(zhì)管道的防腐問題、試壓的重要性等，可供設(shè)計施工人員參考。

參考文獻：

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