穿黃工程灘地埋管技術難點及解決方案介紹

運如廣，段文君，孫富通

（天津市水利工程有限公司，天津 300222）

1 工程簡介

穿黃工程是南水北調東線工程從東平湖至黃河以北輸水干渠的一段輸水工程，有出湖閘、明渠、埋管、隧洞和埋涵五部分。其中，埋管最長，投資最大，施工難度也比較大。灘地埋管工程混凝土結構型式為內圓外城門洞型，內徑 7.5 m、外徑 9.4 m、壁厚0.95 m。每10 m設置一道沉降縫，沉降縫采用橡膠止水。

2 技術難點及解決方案

灘地埋管工程緊鄰黃河，地下水位較高，補給充分，施工排水難度大；挖深17～19 m，邊坡穩定面臨困難；埋管結構型式為內圓外城門洞型，內徑7.5 m、外徑9.4 m，模板加固困難，容易出現安全事故；鋼筋為圓弧形，加工和安裝效率低，混凝土振搗容易出現質量事故。針對以上技術問題，施工現場成立了技術攻關小組，研究解決制約工程進展的技術難題。

2.1 施工降水

灘地埋管工程緊鄰黃河，最近處只有50 m左右，施工降水是工程成敗的關鍵。根據現場勘查，結合招標文件的要求，在投標階段施工單位采用了直徑400 mm、間距20 m的井點降水方案。在實施過程中，距離黃河較遠的地方采取此種方案效果良好，達到了預期的降水效果。而距離黃河較近的地方，根本不能有效降低地下水位。所以，工程技術人員提出了幾種方案進行比較：一是采用防滲墻方案；二是采用加密井距方案；三是采用井點結合輕型井點降水方案。經過技術經濟比較發現，第一種方案效果最好，但是投資較大；第二種方案簡單直接，工程投資也較大。所以，在施工中采用了第三種方案，即井點結合輕型井點降水方案。此方法在距離黃河200～800 m的位置使用效果良好，而距離黃河200 m范圍內則無法有效降水。針對距離黃河200 m以內范圍，采用了加密井距的辦法，使井距變為7.5 m，同時同一降水井內隔一跳一布設兩臺功率為4.5 kW潛水泵，進行強排，經過近3個月的排水，終于解決了排水問題。

2.2 邊坡穩定

埋管工程挖深17～19 m，施工設計邊坡比為1∶2。在土方開挖過程中，在高程24 m左右出現了流沙現象，導致邊坡大面積滑坡。經過分析認為，在高程24～25 m范圍內存在一層粉砂層，在地下水及土壓力的作用下發生液化，產生滑坡。根據以上分析，采取果斷措施，實施打設木樁加固邊坡方案，即采用兩排木樁，木樁間距1 m，設置土工布、碎石反濾層，如圖1所示。經過實踐檢驗，方案非常成功，及時阻止了邊坡滑坍。在實施過程中，曾經發生邊坡滑動推斷木樁的現象，通過補樁遏制了邊坡進一步滑動。

2.3 鋼筋加工與連接

埋管工程混凝土體型結構的特殊性，決定了鋼筋的形狀為弧形。弧形鋼筋的加工面臨著精度的考驗，人工加工效率低，精度亦難以保證。為了解決加工精度問題，經多方調研，最后了解到有一種叫作彎弧機的機械。通過與廠家技術人員溝通，認為：此種設備經過改進和試驗，完全能夠加工本工程直徑22～28 mm的弧形鋼筋，而且加工的鋼筋精度好、效率高。加工精度問題解決后，鋼筋連接仍然是一個難題。本工程技術要求采用焊接，鋼筋焊接后要保持在同一直線上，且焊縫要飽滿。但是，施工現場手工操作，效率不高，質量不好控制，高空作業安全風險高，所以需要找到一種高效率、高質量的鋼筋連接方法。通過調研，發現了在天津市水利領域使用的一種直螺紋套筒鋼筋連接新技術。此種方法屬于機械連接，施工效率高，質量易保證。通過試驗，獲得了成功。

2.4 模板制安

由于體型的特殊性，常規模板難以滿足混凝土澆筑的要求，必須采用異型模板。同時，由于是線性工程，決定了模板需要重復使用。因此，混凝土澆筑需要模板臺車。這種臺車既要克服混凝土的浮力，又要滿足體型的需要。而這種模板臺車沒有先例可循，只能根據工程本身來設計和制作。經過調研考察類似工程，底板模板臺車有2種臺車可選，一種為針梁式臺車，另一種為自行式有軌臺車。無論哪種臺車，都要通過自重和地錨拉力克服混凝土澆筑過程中產生的浮力。在試驗過程中，2種底板臺車運行很成功。頂部臺車設計成一種以內模為主，外模為附的雙模行走臺車。實踐證明，臺車應用效果良好。

2.5 混凝土澆筑

由于輸水工程的特殊性，本工程對混凝土抗滲要求較高，對混凝土的抗裂性能要求亦較高。所以，在施工過程中要盡量采用適于保證混凝土抗裂性能的混凝土和施工工藝。根據這一要求，盡量采用和易性好、坍落度小、水泥用量少的混凝土拌合物。

在這種條件下，選擇一種快速便捷的混凝土運輸設備便成為混凝土施工的關鍵。按照混凝土拌合物流動性來分，混凝土可分為干硬性混凝土、塑性混凝土和流動性混凝土。其中，干硬性混凝土主要用于壩體工程和公路工程；塑性混凝土和流動性混凝土適用于各類建筑物。所以，塑性混凝土和流動性混凝土都適用于埋管工程。塑性混凝土是一種傳統的施工工藝，膠凝材料少、水化熱小、質量穩定，具有良好的抗裂性能；同時，又具有施工效率低、運輸困難、振搗要求高等缺點。流動性混凝土坍落度大、膠凝材料多、水化熱大，采用混凝土輸送泵施工方便靈活，施工效率高。經過對比分析，決定采用塑性混凝土施工方案。由于埋管工程為線性工程，不能采用纜機、塔機等固定式澆筑設備。針對工程特點，經過調研對比，最終決定采用移動式皮帶輸送機作為混凝土運輸設備。

混凝土反弧部位極易產生氣泡。為解決這個難題，采取分薄層布料工藝，并在重要部位加設附著式振搗器振搗。澆筑底板時，在底部模板上設置排氣孔。

3 結語

南水北調穿黃工程是國家的重點工程，功在當代，利在千秋。為建好本項工程，采取了科學的手段、先進的工藝，克服了很多技術難題，工程質量得到了根本保證。