引水管道工程施工措施及方法

余培松

(河南省南水北調中線工程建設管理局，河南 鄭州 450016)

1 項目概況

某引水管道工程主要由引水管道工程、閥室站場工程、穿越工程和通信工程 4 部分組成。管道管徑為DN610，設計壓力 6.30 MPa，管道材質為L415 m，全長 75.30 km。工程線路所經地貌單元主要為侵蝕剝蝕低山、侵蝕剝蝕丘陵、黃土丘陵、沖洪積傾斜平原、沖積平原和谷地，地貌類型復雜。經統計，線路所經地區按地形地貌劃分，平原微丘區長 56.30 km，低山丘陵區長19 km。管道開挖敷設長度55.04 km(管線總長 75.30 km，扣除穿越工程長 20.26 km)，管徑為DN610，作業帶寬度8 m(其中管道開挖寬1.50 m)。臨時占地 440 320 m2，地類為耕地、林地、園地、交通運輸用地和水域及水利設施用地。工程管道主要采用溝埋方式敷設，根據沿線地形、工程地質和耕作深度等情況，確定管道埋深。開挖管溝平均底寬1 m、溝深2～3 m、開口寬1.50 m。

2 管道穿越工程施工組織

管道穿越工程分為水域穿越、道路穿越和沖溝穿越 3 種穿越方式。引水管道工程線路水域大中型穿越共計3次，總長2 800 m；小型穿越10次，長 600 m。管道道路穿越工程穿越高速3處，總長度240 m；國道和省道5處，總長度380 m；縣道4處，總長度200 m；鄉鎮道路120處，總長度1 080 m，各類等級道路穿越道路總長度1 900 m。管道穿越高速公路采用定向鉆施工，穿越國道、省道、市政道、縣道等干線道路采用頂管施工，穿越低等級道路采用大開挖方式。工程穿越鐵路 2處，高鐵1處，穿越總長度260 m，采用頂管穿越。沖溝穿越工程主要采用斜井開挖穿越，總長度10 290 m。

3 管道生產生活區施工措施及方法

引水管道工程施工生產區主要分為3 類：第1類為管道開挖敷設區域施工生產區，布置在施工作業帶內，占地計入引水管道工程占地；第 2 類為穿越場地的施工生產區，布置在穿越工程區，占地計入穿越工程占地；第 3 類為管材的堆放點，每隔 600～700 m布置1處，每處占地面積500 m2，占地計入施工生產、生活區占地。

根據工程穿越情況及上表計算，定向鉆穿越施工生產區18處，占地面9 000 m2；頂管穿越施工生產區10處，占地面積1 000 m2；斜井穿越施工生產區 43處，占地面積8 600 m2；大開挖穿越施工生產區長1 080 m，寬3 m，占地面積3 240 m2。根據線路長度及走向布置，全線設置堆管點 50處，占地面積共計2.50 hm2。

4 道路工程、閥室站場區施工措施及方法

引水管道工程建設中新建施工道路約 24.83 km，新建施工道路路基寬5 m，土質路面，新建施工道路占地面積124 150 m2，屬于臨時占地，施工結束后恢復原地貌。引水管道工程閥室站場區域地勢較平，工程建設基本不改變原地面高程，使用推土機平整后進行主體工程建設，主要是用于建、構筑物，以及道路、工藝裝置等。在建、構筑物等基礎開挖之前，先對基礎開挖區域剝離0.30 m厚的表土，與基礎回填土方分別集中堆放在區內空閑地，表土用于場區綠化。

5 定向鉆穿越工程施工措施及方法

定向鉆穿越是一種先進的非開挖施工方法，施工時完全在水域兩岸陸地上進行。它具有不開挖地面、不破壞地層結構、不損壞河堤、不擾動河床、不影響通航，施工周期短、施工占地少，不受季節、天氣影響，管道運營安全、綜合造價低等優點，目前在國內外應用非常普遍，是一項成熟的管道穿越施工技術。定向鉆穿越段的入土點一端設置鉆機場地、入土點容漿池、配件倉庫、泥漿池等；出土點設配件倉庫、施工機械停放場、管道組裝焊接場地等。定向鉆穿越河流平面示意見圖1。

圖1 定向鉆穿越河流平面示意見圖

引水管道工程定向鉆法施工先在河道的一岸開出一坑道安裝鉆機，開挖前先對開挖范圍剝離0.30 m厚表土，集中堆放在附近，施工結束后回覆并平整。水平渦輪鉆頭2帶著鉆桿3沿著預定線路(或弧形)鉆進，并從河道的另一邊穿出。定向鉆穿越河流立面示意見圖 2。

圖2 定向鉆穿越河流立面示意見圖

6 大開挖穿越施工措施及方法

引水管道工程大開挖穿越施工先挖出1條管溝，然后管道安裝、回填，恢復原地面高程。穿越公路的，設臨時繞行道路。穩管措施為在管線上增加配重。管溝開挖土方堆放在附近，隨挖隨填，管溝回填后回覆并平整。管溝采用1 m3液壓反鏟挖掘機開挖，受場地限制不適宜挖掘機開挖時，采用人工開挖，挖土直接堆放在引水管道工程臨時堆土區，采用74 kW推土機或8 t自卸汽車運送，溝槽采用人工修整，2.80 kW 蛙式打夯機夯實基礎。土方回填前，先清除溝內雜物、污水，鋪 0.15 m厚素土平整、夯實后下管，根據回填土料運送距離的遠近，分別采用74 kW推土機或1 m3液壓反鏟挖掘機裝入 8 t自卸汽車運送。土料分層回填、夯實，管道兩側及管頂0.50 m以內回填土應無碎石等堅硬物，人工夯實；0.50 m以上可用原土回填，機械夯實。

7 頂管穿越施工措施及方法

頂管穿越施工是繼盾構機施工之后而發展起來的一種地下管道施工方法，適合于穿越土質較軟的河床、道路。施工前，在穿越河流、公路兩側分別開挖1個工作井和1個接收井。工作井、接收井開挖前，先行剝離0.30 m厚的表土，與開挖土方分別集中堆放在附近。借助工作井內主千斤頂及中繼間內千斤頂的推力，以機頭開路將工具管(箱涵)一節一節壓入土中，反復循環頂進至預定長度，到達接收井內。與頂進相配合，刀盤切泥倉的土體，通過管道送出井外，頂管(箱涵)完成后在工具管(箱涵)內敷設、安裝管道。施工完成后，將工作井、接收井開挖土方、頂管(箱涵)頂進出土回填至工作井、接收井內，然后回覆先期剝離的表土，進行平整。

8 斜井施工措施及方法

8.1 管溝開挖

管溝開挖前先采用推土機對開挖區域剝離0.30 m厚的表土，與管溝下層開挖土方一同堆放在與施工便道相反的一側，距溝邊1 m以上，表層土靠近作業帶邊界線堆放，下層土靠近管溝堆放。為防止洪水對管溝的沖刷，管溝開挖應與管道組對、焊接、下溝、回填緊密結合，開挖一段，完成一段，且應避開雨季。溝深超過 5 m 時，要根據土壤類別及物理力學性質確定底寬，并將邊坡適當放緩、加支撐或采用階梯式開挖。巖石、礫石區的管溝，溝底應比土壤區管溝深挖 0.20 m，并用細土或砂將深挖部分墊平后下管。管溝開挖采用1 m3液壓反鏟挖掘機開挖，當受場地限制不適宜挖掘機開挖時，則采用人工開挖，挖土直接堆放在溝槽一側備用。對于挖土運送距離較遠的，采用74 kW推土機或8 t自卸汽車將開挖土料運送至溝槽的一側堆放。溝槽均采用人工修整，2.80 kW 蛙式打夯機夯實基礎。

8.2 管溝填筑

管溝回填前，先清除溝內雜物、污水，鋪 0.15 m厚素土平整、夯實后下管。根據回填土料運送距離的遠近，分別采用74 kW推土機或1 m3液壓反鏟挖掘機裝 8 t自卸汽車運送。管溝回填時，應先用細土回填至管頂以上 0.30 m，再用土、砂或粒徑<100 mm 碎石回填并壓實。

9 結語

該引水管道工程在進行穿越工程、閥室站場、管線及施工作業帶、定向鉆穿越施工、頂管穿越工程等施工前收集了沿線相關縣區的有關水文、氣象等相關資料，為施工組織工作奠定了基礎。引水管道工程施工嚴格按照現行規范標準組織施工，因地制宜采用新工藝、新技術，優化施工工藝，減少地表擾動和植被損壞范圍，施工期間對水土保持進行臨時防護，合理利用土地和切實保護耕地，將工程施工所產生的一切負面影響降到最低。