陡峭地形下給水管道施工技術探討

【中圖分類號】 TU991.36【文獻標志碼】 B

0 引言

白鶴灘水電站會東縣移民工程市政類（EPC）總承包項目中的大崇遷建集鎮，位于涼山彝族自治州會東縣大崇鄉。該鎮北與寧南縣華彈鎮相鄰，西南與黑嘎鄉相接，南連魯吉鄉，東臨金沙江。在原規劃中，大崇南區生活供水需借助復建的甘葫路馬腦溝大橋橋面輸送，但因橋梁合攏工期滯后（計劃于2021年3月底完成合攏），無法滿足2020年12月底通水要求，因此在橋梁施工期間需采取供水保通措施。

方案需從凈水站清水池及高位水池引水，沿陡峭山體敷設管道至鎮區南北區塊。但管道敷設區域地形復雜，高差較大（高差 87m ），坡度陡峭（ 60^°～80^°. ），地質條件以第四系松散層（粉質黏土、碎石混合土）與寒武系砂巖、白云巖交錯分布為主，并且與橋梁施工存在交叉作業風險。當前，針對陡坡管道施工技術研究相對較少，亟需提出一種能夠適應高落差、陡坡環境的施工方案。本方案通過對腳手架爬梯搭設、管道分段吊裝工藝及安全防護等方面進行探索，以確保施工安全與效率，及時解決移民安置區的生活及消防用水需求。

1 工程概況

該工程位于金沙江左岸馬腦溝大橋施工區。區域水文地質特征為季節性沖溝發育，地下水埋深 12～26.8m ，對鋼筋混凝土結構具有微腐蝕性。巖土體主要由第四系沖洪積物與基巖構成，表層松散層穩定性差，容易發生滑移。

馬腦溝大橋橋墩當時正處于施工階段（圖1），頂平臺及溝底具備通車條件。經三峽移民辦、扶貧開發局、設計、監理、政府及市政總承包單位等共同討論決定，大崇南區的供水在兩岸橋頭之外按照原設計進行施工，在橋頭之間敷設給水管道以保障用水。

管道選用De160鋼絲網骨架塑料（PE）復合管道（2.0MPa ），長度約 900m ，沿溝底敷設（圖2）。管道通過 [50× 50×5mm 角鋼錨固于山體上，采用抱箍進行固定。并在大橋兩側最高處設置閥門井（尺寸為 1000mm×1000mm× 1000mm ），與永久管道（DN200鋼塑復合管）采用法蘭連接。

圖1地形實拍

圖2管道敷設線路

2 施工工藝流程

地形踏勘 - 管道線路優化 -平臺混凝土墩澆筑 - 腳手架爬梯搭設與驗收 - 給水管道分段吊裝- 管道壓力試驗 -腳手架爬梯拆除。

3 關鍵技術

3.1腳手架爬梯設計與施工

3.1.1 結構設計

腳手架爬梯選用鋼管 ?48×3.6mm （材質為Q235），采用扣件連接方式，鋼管長度在 1.4～6m 之間;錨桿呈三列排布，列間距為 800mm ，行間距為 2000mm 。錨桿材質為 ?25 mm螺紋鋼，鉆孔注漿埋深 1m 以上，兩側錨桿出地面500mm 、中間錨桿高出地面 250mm ，見圖3。

在兩側錨桿上插入 ?48×3.6mm 鋼管作為腳手架爬梯的立桿，并與縱向、橫向、掃地桿通過扣件連接，其中橫向掃地桿選用 2000mm 長鋼管。鋼管下端與縱向掃地桿相連，上端與保護欄桿相連接。兩側錨桿高出地面 1800mm 以上，掃地桿距地面 200mm ，護欄從腳踏至扶手上沿的凈高為1200mm ，縱向掃地桿及保護欄桿用 6000mm 長的鋼管，見圖4。

圖3腳手架爬梯正面（單位： mm ）

圖4腳手架爬梯側面（單位： mm ）

為了使腳手架爬梯搭設整體牢固，溝底至山頂搭設成一體。溝底地面、山頂及斜坡的平臺分別打幾排錨桿，把鋼管?48×3.6mm 插入錨桿澆筑在混凝土墩里面，混凝土墩的尺寸為 2000mm×500mm （寬 × 深長度視平臺寬度而定），錨桿到混凝土墩邊緣距離為 200mm ，具體見圖5。在山頂和溝底地面的平臺上，分別按照 1000mm 間距打入三排錨桿，然后把鋼管 ?48×3.6mm 插入錨桿上，現場澆筑尺寸為 2200mm× 2000mm×500mm 的混凝土墩，見圖6。

梯步由兩根 2000mm 的鋼管搭設在護欄底桿上下側，并用扣件連接，梯步高度為 250mm ，寬度為 300mm 。在腳手架爬梯搭設過程中，同步設置斜撐桿。斜撐桿自起始錨桿開始設置，間距為 2000mm ，兩側對稱布置，與地面的夾角保持在45^°～60^° 之間。斜撐桿必須采用搭接連接，禁止用扣件直接連接，見圖7。

圖5腳手架爬梯斜坡平臺側面（單位： mm ）

圖6腳手架爬梯山頂及溝底側面（單位： mm ）

圖7斜撐桿正面（單位： mm ）

為了防止物體及人員墜落，在腳手架爬梯搭設同時安裝密目安全網。密目安全網應繃緊繃直安裝在護欄的內側，綁扎間距不大于 400mm ，搭接長度不小于 200mm 。施工過程中，應隨時檢查安全網是否存在嚴重變形、磨損、斷裂、破洞、系繩松脫或搭接處脫開等問題，一旦發現立即更換或修理。

3.1.2 安全驗算

腳手架爬梯的荷載主要由管道重量（ 31.2kg/6m ）施工荷載（ 140kg/2 人）構成。爬梯立桿設置間距為 2000mm 橫桿步距為 1500mm ，并且雙向對稱布置斜撐桿。本工程選用JM-3卷揚機，其額定牽引力為 30kN 。考慮到安全系數，通常按照額定值的 80%～90% 來計算卷揚機的實際牽引力，此處按最低 80% 計取。經計算，管道重量與施工荷載的總荷載遠小于卷揚機的實際牽引力，表明JM-3卷揚機完全能滿足施工要求。

3.1.3 拆除要求

腳手架爬梯拆除按照逆向順序逐層解體，后搭部件先拆，同步還需落實相應防護措施。在給水管道施工完成，經壓力試驗合格，由監理工程師及項目技術負責人共同驗收確認后，方可實施拆除作業。在施工區域設置符合標準的警戒隔離帶，配置聲光警示裝置，實施動態安全監測。專職安全監督人員全程對實施作業面進行管控，嚴禁非授權人員進入施工區域。拆除構件采用人工傳遞方式分類轉運，杜絕高空拋物行為。錨桿作為管道的固定支架予以保留。拆除時服從統一指揮，涉及連接節點的解構時提前通知確認。當遇到陰雨、大風等惡劣天氣時，應立即終止拆除作業。

3.2管道分段吊裝

管道安裝應在腳手架爬梯安裝驗收合格后進行，且分段安裝。先安裝兩個平臺間的管道段，完成后再進行下段安裝。管道明敷于上行腳手架爬梯左側錨桿的外側，與每個錨桿都用 8^# 鍍鋅鐵絲雙股綁扎3圈，確保綁扎牢固，管道安裝高度距離地 200mm 。管道采用自上往下的安裝方式和法蘭連接。管道在山頂平臺加工完成后，在山頂平臺混凝土墩上設置一臺卷揚機。通過卷揚機借助滑輪組吊住管道一端，慢慢往下放，安裝人員進行管道連接、調整與固定工作。卷揚機控制人員與安裝人員通過對講機進行溝通。

卷揚機及滑輪組分別固定安裝在現澆混凝土墩上，卷揚機外形尺寸為 1400mm×1510mm×925mm（ 長 × 寬 × 高）。安裝時，先在地面上打入三排九根 ?25 號螺紋鋼錨桿，然后澆筑 2000mm×2000mm×500mm? 長 × 寬 × 深）混凝土墩。滑輪組混凝土墩尺寸為 1000mm×1000mm×500mm （長 × 寬 × 深），同樣打入三排九根 φ25 號螺紋鋼錨桿，錨桿打入深度大于 1m ，之后進行灌漿處理，兩個混凝土墩之間的距離為15m ，見圖8。

圖8山頂平臺卷揚機混凝土墩（單位：mm）

上段斜坡段管道安裝完畢后，接著安裝平臺水平段，然后再安裝下一段斜坡段管道，各段之間均采用法蘭連接。考慮到斜坡段管道較長、高差較大，為便于后期檢修及保證管道安全運行，在山頂平臺處設置一座 1000mm×1000mm× 1000mm 的閥門井，井內設置閘閥及排氣閥各一個，井蓋采用兩塊預制混凝土板（每塊混凝土板尺寸為 1000mm×500 mm×50mm ）進行封蓋。

4安全防護措施

4.1高處作業防護

高處作業時，作業人員必須正確佩戴符合國家標準GB6095-2021《墜落防護發全帶》要求的墜落懸掛用安全帶，嚴格落實高掛低用原則。在高處作業區域下方，設置具備可靠抗沖擊性能的防墜安全網。同時，項目部應建立常態化檢查和維護機制，每周至少對防墜安全網進行一次全面的仔細檢查，一旦發現防墜安全網有破損、連接部位松脫等現象，必須組織人員立即修復或更換，有效保證防墜安全網時刻處于安

全防護狀態。

4.2交叉作業管理

管道鋪設與橋梁施工在立體交叉施工作業時，優先選用裝配式鋼結構防護棚作為垂直隔離裝置，其結構應具備可靠的抗沖擊能力，其頂部設置緩沖層，實現對墜落物的動能消減。爬梯搭建完成后，按照 JGJ80-2016 《建筑施工高處作業安全技術規范》要求，嚴格實施三級檢查，對防護棚連接節點的受力及結構的位移變形等進行重點檢查，確保防護棚始終發揮良好的防護作用。

4.3 邊坡防護

在易發生地質災害的施工區域，沿著坡腳按照 1m³/m 的標準堆載砂袋，通過坡腳反壓措施。同時在坡頂、坡面轉折處等關鍵位置，合理布置高精度位移傳感器，全天候對邊坡的位移狀況實時監測，一旦發現位移量超過預警閥值時，立即啟動實施錨桿加密補強工藝，將支護間距增加到1000mm ，以進一步提升邊坡的整體穩定性。

4.4施工防火

本工程施工區域深入山林之中，火災發生風險高。在施工階段宜采用模塊化預制施工工藝，最大限度減少現場熱作業。涉及高溫作業時執行三級審批制度，必須提前辦理動火作業審批手續且獲得批準后方可實施。為了進一步降低森林火災風險，還需在施工區域設置寬度 ?10m 的防火隔離帶，將隔離帶地表的雜草、灌木及其它易燃物清除干凈。重點防火區域設置醒目的防火警示裝置。動火期間，配置數量充足的ABC類滅火器，同時安全員旁站監督，實施人工每日3次防火巡查。在遇到干燥、大風等火災高發時段，加密巡查至1次/h，確保實時掌握施工區域的火情，最大限度地降低發生火災的可能性。

5 結束語

在本工程給水管道施工中，針對高落差陡坡地形，創新采用\"錨桿 + 腳手架 + 分段吊裝\"技術方案，成功完成復雜地形管道的鋪設，及時解決了移民安置區的供水需求，為陡峭地形管道施工提供技術參考。同時在今后類似項目施工中，一方面應用BIM技術建立三維地質模型，模擬管道施工流程，優化爬梯支撐體系布置;另一方面，引入無人機技術融合應用，輔助管道施工路徑規劃，實現人員難以到達區域的現場巡查管理。通過推廣應用BIM和無人機技術，可在降低技術風險的同時提升復雜地形施工監測，為特殊地形條件管道工程實施提供有效的解決方案。

參考文獻

[1］中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國家質量監督檢驗檢驗檢疫總局：建筑邊坡工程技術規范：GB50330-2013［S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2］中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范：JGJ130-2011［S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑施工高處作業安全技術規范：JGJ80-2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.