臨沂市輸水工程管道交叉施工措施

馬軍棟，劉 超，張志昂

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276000）

臨沂市第二水源項目輸水工程第一標(biāo)段，管線從許家崖水庫放水洞至蝎子山，全長13.4 km。樁號8+845 以上為3 根管線，其中一根為費縣許家崖水庫至城區(qū)取水管網(wǎng)工程（一期）管道，另外兩根為臨沂市第二水源輸水工程管道。樁號8+845 以下為2 根管線，均為臨沂市第二水源輸水工程管道。本工程供水流量22 萬m3/d，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型。工程總造價3 769.5 萬元。本工程主要建設(shè)內(nèi)容為壓力1.0 MPa 直徑1.2 m球墨鑄鐵輸水管道安裝、取水首部工程及附屬建筑物工程。主要工程量：土石方開挖約63 萬m3，回填56 萬m3，混凝土澆筑1.7 萬m3，管道安裝總長度35.81 km。

1 原管線布設(shè)交叉部位

原管線布設(shè)交叉情況如圖1 所示。在樁號K3+025 處設(shè)計新建輸水管線為K8 球墨管，直徑DN1 200，管壁間距為1.7 m，管頂高程為115.57 m。施工現(xiàn)場原有費縣熱電廠3 根水管線，管材為預(yù)應(yīng)力PCCP 混凝土管，直徑DN1 000，管底高程115.4 m。新舊管線呈30°交叉穿越，夾角小，交叉長度大，管線高程沖突。

2 基礎(chǔ)開挖后實際情況及難點

2.1 開挖后實際情況

圖1 管線布置示意圖

管線溝槽開挖后，經(jīng)現(xiàn)場查驗，地質(zhì)條件與設(shè)計勘探報告不符。勘探報告顯示溝漕基面為砂土，開挖后實為鵝卵石夾雜粉細砂，中間有泥土夾層。由于該處管線距溫涼河較近，潛層地下水豐富，地層承壓水位較高，涌水量較大。開挖后管溝易形成流沙及基礎(chǔ)沉陷，地質(zhì)條件較差。

2.2 存在的施工難點

1）原有的熱電廠水管為預(yù)應(yīng)力混凝土管，單節(jié)管長度6 m，開挖后基礎(chǔ)沉陷易導(dǎo)致熱電廠水管沉降，給施工帶來困難，需對原管道進行加固處理。

2）新建管線與原熱電廠管線高程沖突。現(xiàn)場管線隸屬國電費縣公司，負責(zé)對費縣城區(qū)供熱，24 h 運行，改線難度及經(jīng)濟損失較大。故需對新設(shè)計管線進行變更，且在施工中不能影響原管線正常運行。

3 施工處理方案

3.1 電廠管道加固措施

首先進行管道軸線測量，利用微型挖掘機將表層土清除，高程至電廠水管管底。然后利用打樁機將20 a 工字鋼打入砂土層，樁底入巖。工字鋼共16 根分布在三根電廠水管兩側(cè)（位置主要設(shè)在接頭處），然后人工開挖管底，把工字鋼橫向插入管底并與豎向工字鋼焊接，托起電廠水管。管溝兩側(cè)護坡采用人工裝填編織袋進行護坡，最后人工開挖至輸水管線管底高程。加固方案如圖2 所示：

圖2 加固方案示意圖

支護方案安全性驗算如下：

1）工字鋼自重引起的彎矩（M）。Q235－工字鋼截面特性：W 為236.9 cm3，每米重279.1 N，標(biāo)準(zhǔn)強度 205 N/mm2。通過計算：M中1為 0.11 kN·m；M邊1為 0.07 kN·m。

2）外部荷載引起的彎矩。DN1 000 預(yù)應(yīng)力混凝土管重量660 kg/m，水容重1 000 kg/m3，外荷載由2 根工字鋼承擔(dān)。通過計算：F 為43.35 kN；M中2為 24.276 kN·m；M邊2為 18.674 kN·m。

3） 總荷載。M中總為 24.386 kN·m；M邊總為18.744 kN·m。

4） 強度計算。計算得：σ中為 98.04 N/mm2＜205 N/mm2，安全。σ邊為 75.35 N/mm2＜205 N/mm2，安全。

經(jīng)支護方案安全性驗算，20 a 工字鋼實際承受強度低于標(biāo)準(zhǔn)強度，支護方案可行。

3.2 新建管道變更措施

新建管道變更措施主要為管道材質(zhì)及長度改變。原管道為承插球墨鑄鐵管DN1 200，單節(jié)長 6 m。變更為 TPEP 防腐 DN1 220×14 mm 鋼管，長度12 m。管線位置改變，增加2 個水平轉(zhuǎn)角和4 個垂直轉(zhuǎn)角，使輸水項目管線與電廠管線呈90°夾角穿越，減少交叉長度。高程改變?yōu)樵斔芫€管底高程降低1 m，使本項目管線與電廠水管管線不相沖突。

支撐完成后，首先在基坑兩側(cè)距離邊沿2～3 m處設(shè)置降水坑，利用4.0 kW 污水泵進行降排水，始終保持管溝基面無積水。然后使用微型挖掘機分層開挖2.05 m 至設(shè)計管道基礎(chǔ)。先沿基坑內(nèi)側(cè)周邊開挖再基坑中心，開挖時分層深度按設(shè)計工況實施，嚴(yán)禁一挖到底。放坡段機械開挖時，應(yīng)輔以人工修坡，修坡坡度按設(shè)計要求，上層護坡措施完成后方可開挖下層土方。開挖基坑時，應(yīng)注意臨邊監(jiān)測及基坑工作作業(yè)活動風(fēng)險分級管控。

基坑開挖完成后，基坑底部按設(shè)計要求換填20 cm 碎石墊層。鋼管與球墨管采用法蘭連接，管道焊接完成后，經(jīng)驗收后采用C20 混凝土對交叉段鋼管進行包封并澆筑至電廠水管管底高程，保證電廠水管不會沉降。

4 結(jié) 語

本文主要對新建臨沂市第二水源輸水項目輸水管道交叉穿越費縣國電電廠供水管道實際存在的施工難點進行分析計算，提出了更合理的處理方案。通過處理后，消除了費縣國電電廠管道在地基承載、不均勻沉降等方面的安全隱患，同時避免了第二水源輸水管線后期維修的困難，保證了管線的長期安全運行，達到了良好的效果，為以后的類似管道交叉穿越施工提供了經(jīng)驗。