洪河倒虹吸施工流程與質量措施探析

顧青林

(安陽市幸福渠管理處， 河南 安陽 455000)

洪河倒虹吸施工流程與質量措施探析

顧青林

(安陽市幸福渠管理處， 河南 安陽 455000)

洪河倒虹吸是安陽市南水北調配套工程38號線的大型穿河工程之一，全長129m。結合工程實際及洪河水文情況，從工程概況、圍堰導流、鋼筋混凝土施工、鋼管安裝、焊接和防腐等多個方面提出處理措施，工程關鍵是鋼筋混凝土施工和鋼管焊接，本文詳細探討了工程不同工序的施工特點，充分強調事前控制和事中控制的重要性，更好保證了洪河倒虹吸的施工質量。

倒虹吸； 施工； 質量； 探析

1 工程概況

洪河倒虹吸是安陽市南水北調配套工程38號線的大型穿河工程之一，采用鋼管外包C25鋼筋混凝土，管道中心線與河道中心線交角為83.29°。進出口各設一個檢修閥井，樁號分別是6+929.378和7+085.678。倒虹吸總長129m，管段分12節，分節長度分別為2m長2節、10m長2節、12m長1節、13m長5節、14m長2節。進口管中心標高56.46m，出口管中心標高56.46m，管徑2.0m。管底基礎為10cm厚C10混凝土墊層、管枕，管道外包為C25鋼筋混凝土。河道兩岸護坡為M7.5漿砌石，橫向15m設一伸縮縫，護坡底部設土工布、級配碎石反濾層。主要工程量：土方開挖1.01萬m3，土方回填0.89萬m3，混凝土903.56m3，鋼筋22.37t，漿砌石481.03m3，鋼管DN2000(壁厚20mm)安裝長度129m。

2 倒虹吸工程施工工序

測量放線→導流圍堰施工→基坑開挖→基礎混凝土墊層澆筑→基礎管枕鋼筋混凝土澆筑→倒虹吸鋼管安裝→外包鋼筋混凝土澆筑→閥井豎井鋼筋安裝及混凝土澆筑→土方回填→護坡砌筑。

3 圍堰及導流明渠

根據地理情況及河流水流量大小，本著經濟適用、就地取材的原則，采用縱向圍堰，上下游橫向圍堰封閉，先施工河道北岸大部分工程(長約90m)；此部分完成后，開挖導流明渠，封堵原河道，施工河道南岸剩余倒虹吸工程采取開挖基坑土方填筑圍堰，在渠道內迎水面采用黏土填筑，表面鋪設土工膜或塑料布防滲。一期、二期縱向橫向圍堰及導流明渠平面布置如圖1、圖2所示。

圖1 一期圍堰示意圖

圖2 二期圍堰示意圖

3.1 導流標準及導流建筑物設計

根據現場勘查，導流標準采用非汛期20年一遇洪水標準，導流建筑物級別按5級考慮，導流流量按15m3/s計算，在河道設上下游圍堰，利用導流明渠導流，進行倒虹吸工程的開挖及混凝土施工，施工結束后對導流明渠進行回填。施工圍堰均采用梯形斷面，堰頂寬度為5m，堰頂高程采用非汛期20年一遇洪水最大水深加安全超高值確定，迎水面、背水面坡度均為1∶2。導流明渠參考原河道非汛期流量標準，采用梯形溝槽斷面，邊坡1∶1.5，明渠底寬4.5m、深3.5m。

3.2 導流建筑物施工

圍堰施工的上升速度應滿足安全擋水的施工要求，并保證圍堰斷面在各種運行工況下處于穩定和安全狀態。施工圍堰采用導流溝及倒虹吸開挖土料填筑，圍堰填筑采用進占法施工，推土機推料平整，20t振動碾碾壓，圍堰每層碾壓厚度不超過0.3m，碾壓3～4遍，用環刀取樣。

導流明渠用1.2m3反鏟挖掘機開挖，圍堰填筑之前實施，自卸汽車運輸至棄土區和填筑擋水圍堰。按照施工計劃，主體施工完成后，先拆除臨時擋水建筑物，再封閉、回填導流明渠。

穿河工程結束后，需要對導流明渠進行回填，將圍堰拆除。圍堰拆除采用1.2m3反鏟挖掘機挖裝，開挖土料用于填筑導流明渠或由10～15t自卸汽車運輸運至指定棄土區。

4 鋼筋混凝土施工

4.1 鋼筋

鋼筋按其在結構中的作用分為受力鋼筋、分布鋼筋、箍筋等。受力鋼筋在混凝土構件中可以承受拉、壓、彎等，從而滿足構件的不同功能要求。鋼筋施工常見的缺點有鋼筋銹蝕、鋼筋彎曲處發生斷裂或裂紋、光圓鋼筋端頭未做彎鉤或彎鉤不滿足規范要求、電弧焊縫質量不合格、鋼筋間距不均勻(偏差過大)、鋼筋保護層厚度不足或過大等。為了避免或控制這些現象的發生，應對鋼筋技術人員進行技術交底，同時在施工前或施工過程中加強鋼筋加工或施工人員業務培訓，使之熟悉建筑工程鋼筋施工規范；所有焊工人員持證上崗，采取措施保證周圍溫度在焊接允許條件內，并嚴格控制焊接在允許電流范圍內作業。

其做法是將鮮菊花瓣浸泡洗凈后，再放入加有明礬的水中漂洗一遍，撈起瀝干備用。在火鍋中加入雞湯或肉湯之類的湯汁，煮沸后先將雞片、肉片、魚片等等生料投入，過1分鐘左右投入菊花瓣，再煮片刻然后就可以蘸汁食用了。芬芳撲鼻，別具風味，被視為火鍋家庭中之上品。

4.2 模板

模板的設計、制作和安裝除滿足施工圖紙和施工規范的要求外，還應保證模板結構有足夠的強度、剛度和穩定性，能承受混凝土澆筑和振搗的側向壓力和振動力，防止產生移位；確保混凝土結構外形尺寸準確，并應有足夠的密封性，避免漏漿。

4.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑涉及混凝土配合比、運輸、振搗等，特別應考慮大體積混凝土施工中會產生水化熱而引其裂縫，故采用隔節跳倉澆筑方式施工，保證該倒虹吸混凝土施工質量。

a.管底基礎混凝土澆筑。基坑混凝土墊層經監理工程師驗收合格后,在混凝土墊層表面彈線，確定鋼筋位置及間距，綁扎基礎、管枕處鋼筋，模板支護，經監理工程師驗收合格后，進行基礎混凝土澆筑。

兩管節之間均按設計圖紙設垂直止水、底板上面設水平止水，伸縮縫填閉孔板。混凝土澆筑先后順序為隔節跳倉澆筑，分1序、2序澆筑。混凝土澆筑先澆筑倒虹吸的水平段，從下坡段向上坡段方向跳倉澆筑，澆筑時嚴格控制鋼管底部混凝土澆筑高程，避免超高影響鋼管安裝。管底基礎混凝土跳倉澆筑如圖3所示。

圖3 跳倉澆筑示意圖

b.管身外包混凝土澆筑。基礎混凝土澆筑完成,經監理工程師驗收合格后,安裝鋼管，再進行管身鋼筋的制作安裝及模板安裝，經監理工程師驗收合格后即進行混凝土澆筑,仍采用跳倉澆筑，澆筑順序同基礎一樣，四邊墻體整體分層連續對稱澆筑。管身外包混凝土高度和寬度均為3m，其混凝土澆筑層厚度應考慮振搗棒的有效振搗范圍，澆筑層厚度一般不大于振搗棒作用部分長度的1.25倍，常用插入式振搗棒作用有效長度大于450mm，故混凝土連續澆筑的層厚為300～500mm，在下一層混凝土初凝之前,必須進行上一層混凝土的澆筑,防止出現施工冷縫；若時間間隔超過初凝時間，層面按施工縫處理。

5 鋼管施工

5.1 管道安裝

5.2 鋼管焊接

焊條存放地點應符合焊材對溫度、濕度的要求，并對焊條的外觀、直徑、質量、藥皮強度、偏心度、耐潮性等進行檢查；焊條、焊劑使用前按說明書進行烘烤；并加強施焊環境檢測，保證焊接所需溫度和焊工技能不受影響。為提高管道接頭焊接質量，采用V形坡口(坡口形式取決母材厚度、焊接方法和工藝要求)，焊接過程分為管節對口、管節點焊、管節接頭焊。

a.管節對口與點焊。管節對焊前應先修口、清根，管端端面的坡口角度、鈍邊、間隙應符合設計和規范要求，且不得在對口間隙夾焊幫條或用加熱法縮小間隙施焊。管道對口完成后應進行點固焊，應對稱施焊；點固焊后，立即進入下道焊接工序，不得長時間停留。

b.管節接頭焊。

?引弧及滅弧。引弧如圖4所示A點坡面上引弧至間隙內，使焊條在兩鈍邊作微小橫向擺動，當鈍邊熔化鐵液與焊條熔滴連在一起時，焊條上送，此時焊條端部到達破口底邊，整個電弧的2/3將在管道接頭板縫內燃燒；滅弧要干凈利落，不要拉長弧，滅弧與接弧的時間間隔要短，滅弧頻率大體為仰焊和平焊區段每分鐘35～40次，立焊區段每分鐘40～50次。在前半圈起焊區(即A點—6點區)5～10mm范圍，焊接時焊縫應由薄變厚，使形成一斜坡；而在平焊位置收弧區(即12點—B點區)5～10mm范圍，則焊縫應由厚變薄，使形成一斜坡，以利于與后半圈接頭。

?仰焊及下爬坡部位焊接。仰焊及下爬坡部位焊接應壓住電弧作橫向擺動運條，運條幅度要小，焊條與管子切線傾角為80°～85°左右。隨著焊接向上進行，焊條角度變大，焊條深度慢慢變淺。在7點位置時，焊條角度為100°～105°，這時約有1/2電弧在管內燃燒，橫向擺動幅度增大，在坡口兩側稍作停頓。到達立焊時，焊條與管子切線的傾角為90°。

?上爬坡和平焊部位焊接。上爬坡的焊條角度與管切線夾角為85°～90°，平焊時的夾角為80°左右，在B點收弧。為了便于接頭，在焊前半圈時，仰焊的起焊處和平焊的收尾處都應超過管道垂直中心線5～10mm。

圖4 引(滅)弧、焊接示意圖

5.3 鋼管防腐

鋼管安裝檢測合格后，對現場安裝焊縫兩側未涂裝的鋼材表面和安裝過程中表面涂裝損壞的部位進行徹底打磨，使表面粗糙度達到圖紙及有關規范要求，按鋼管生產廠家提供的涂裝工藝和材料進行防腐，同時滿足規范要求。

鋼管外防腐采用環氧煤瀝青加玻璃布，涂層中加入玻璃布，起增強增厚作用，結合地質勘探報告地下水和土壤防腐性評價，確定鋼制管道外防腐等級，五油三布，涂層總厚度不小于0.6mm。鋼管內防腐采用水泥砂漿襯砌，內襯使用內部焊接鋼絲網非收縮水泥砂漿襯砌，水泥砂漿襯砌厚度20mm。

6 結 語

洪河倒虹吸工程涉及諸多工程工序，施工項目內容多，需要考慮洪河的導流及度汛方案，同時又要考慮倒虹吸施工時的降排水等因素，工程施工難度較高，加之對工程精度、質量要求較高，所以在施工過程中施工技術也較復雜。正因如此，洪河倒虹吸工程在具體的施工過程中，充分結合工程前期的實際勘測情況，制定嚴格施工組織設計，細化施工流程，加強安全及質量監督管理，在確保工程的施工質量前提下，提前完成了施工任務，為南水北調配套工程早日貫通打下了堅實的基礎。

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Discussion on inverted siphon construction process and quality measures in Honghe River

GU Qinglin

(AnyangXingfuCanalManagementOffice,Anyang455000,China)

Honghe inverted siphon is one of large-scale water crossing works in No.38 line of Anyang South-to-North Water Diversion Supporting Project. It has whole length of 129m. Project practice and hydrological situation of Honghe River are combined to propose processing measures in the aspects of project overview, cofferdam diversion, reinforced concrete construction, steel pipe installation, welding and anticorrosion, etc. Reinforced concrete construction and steel pipe welding are keys in the project. In the paper, the construction features of different procedures in the project are discussed in detail, the importance of feed-forward control and in-process control are emphasized fully, the construction quality of Honghe River inverted siphon is better guaranteed.

inverted siphon; construction; quality; discussion

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.03.003

TV551.1

A

1005-4774(2017)03- 0007- 04