羊泉截潛流灌區(qū)倒虹吸工程主要施工方法

陰起盛

（晉中市水利建筑工程總公司 山西晉中030600）

1 工程概況

陽(yáng)城羊泉潛流灌區(qū)位于陽(yáng)城縣正西北蘆葦河上游丘陵山區(qū)，設(shè)計(jì)灌溉面積667hm2，續(xù)建工程途經(jīng)六個(gè)村莊，分有壓和無(wú)壓管輸水，有倒虹吸工程，隧洞及溝埋管工程，工程設(shè)計(jì)最大引水流量0.2m3/s，總計(jì)長(zhǎng)6.086km，其中倒虹吸工程12座，總計(jì)長(zhǎng)2.66km；其余采用2.0m長(zhǎng)的無(wú)壓混凝土管輸水。

倒虹吸工程設(shè)計(jì)為有壓混凝土管引水，采用由河南洛陽(yáng)富興水泥制品廠生產(chǎn)的φ600mm預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，其設(shè)計(jì)抗?jié)B壓力0.6MPa，抗裂壓力1.16MPa，管每節(jié)長(zhǎng)5.0m，接頭為承插式，承口端內(nèi)徑770mm，接口采用O型橡膠圈止水。倒虹鎮(zhèn)墩處采用φ600mm鋼彎管（δ=6mm）連接，并且外包C15混凝土（最小包厚50cm），鎮(zhèn)墩寬2.0m，六面采用φ8mm規(guī)格30cm×30cm的方格網(wǎng)鋼筋制安，鎮(zhèn)墩底鋪設(shè)10cm厚的碎石砂墊層。倒虹吸工程進(jìn)出口設(shè)C20鋼筋混凝土水池，倒虹吸底部設(shè)排空閥門(mén)和檢修孔，相關(guān)部位設(shè)有取排水裝置。

工程所經(jīng)地段的地質(zhì)地基主要大部分為第四系周口店期淺紅色黏性土，其上部局部地段殘留有定期黃土，黏土的結(jié)構(gòu)較為緊密，但柱狀節(jié)理比較發(fā)育。

2 倒虹吸工程施工工藝

2.1 施工測(cè)量

根據(jù)技術(shù)交底交樁及技設(shè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)情況，在監(jiān)理的配合下，進(jìn)行細(xì)致系統(tǒng)的工前測(cè)量放線，精確地確定了相關(guān)建筑物諸如進(jìn)、出水池和鎮(zhèn)墩及分段管路的相關(guān)位置。

2.2 基槽施工

由于倒虹吸工程地處山川溝壑，大型土石方施工機(jī)械很難派上用場(chǎng)，故只能用人工進(jìn)行施工開(kāi)挖，有部分段為風(fēng)化石和沙礫地基的開(kāi)挖采用弱藥松動(dòng)爆破或風(fēng)鎬開(kāi)挖，嚴(yán)禁擾動(dòng)地基的完整性?？紤]工程的整體結(jié)構(gòu)受力，倒虹吸工程基礎(chǔ)應(yīng)避免填方，最好為挖方基礎(chǔ)，在原地基基礎(chǔ)上進(jìn)行再夯實(shí)，確保土基礎(chǔ)的夯實(shí)系數(shù)大于等于0.95，管槽的基坑坡度符合設(shè)計(jì)要求，并且平整順直。

2.3 管道運(yùn)輸安裝

2.3.1 預(yù)應(yīng)力混凝土管運(yùn)輸安裝

采用重型運(yùn)管車(chē)將訂購(gòu)合格的預(yù)應(yīng)力混凝土管道根據(jù)工程需管數(shù)量運(yùn)卸到各座倒虹吸工程附近，然后采用拖拉機(jī)式的鋼管三角架運(yùn)管車(chē)配以人工運(yùn)到倒虹的安管處。根據(jù)倒虹上下游的長(zhǎng)度及安裝管道數(shù)量，將混凝土預(yù)應(yīng)力管采用人工配置鋼管三腳架擬用兩點(diǎn)兜身吊的形式吊入倒虹吸的基槽，不得采用穿管心法吊卸，應(yīng)小心勿使管受到碰撞和損壞，再用自制鋼絲繩絞磨機(jī)將混凝土管兜身牽移基本就位，然后采用經(jīng)緯儀測(cè)量進(jìn)行管道安裝軸線的精確定位。首根管道的安裝定位時(shí)采用人工與三腳架兜身吊起管，使其軸線順管槽設(shè)計(jì)底坡線平行并臨時(shí)固定，再將橡膠O型圈套入依次待安管插頭端，采用環(huán)鏈?zhǔn)职夂J將待插管牽引平行慢移插入首安管的承接口端，然后依次順序工法由最低處向高處進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管的安裝。要求所安的管道必須順直與設(shè)計(jì)軸線坡比相符，其中所有的承接口端逆坡向上，這樣有利于預(yù)應(yīng)力管運(yùn)行時(shí)受力下移插口緊密不致脫落漏水。預(yù)應(yīng)力管道伸入鎮(zhèn)墩混凝土的部分應(yīng)安設(shè)計(jì)留足搭接長(zhǎng)度。所安裝的橡膠O型圈入槽應(yīng)順直壓實(shí)，不得有松動(dòng)、扭曲、翻轉(zhuǎn)和斷裂的現(xiàn)象。所安的混凝土預(yù)應(yīng)力管的管底必須貼臥于堅(jiān)實(shí)的底基上，不得空虛或墊石塊。

對(duì)于倒虹吸管線外露的陡坡土基段，沿管線15～20m位置修筑砌石截水墻，預(yù)防倒虹吸運(yùn)行期間雨水沖毀陡坡管基，影響工程的運(yùn)行。對(duì)于需經(jīng)過(guò)泄洪的主河槽的倒虹吸段，為預(yù)防汛期洪水沖毀及徑流掏刷管基，采取了用漿砌石砌筑加護(hù)混凝土管的措施。

2.3.2 鋼彎管制安

根據(jù)設(shè)計(jì)加工圖及實(shí)際彎管長(zhǎng)度采用規(guī)格為1000mm×2000mm且δ=6mm的太鋼產(chǎn)的鋼板，用規(guī)格為20mm×2000mm的人工滾筒式卷板機(jī)進(jìn)行鋼桶制作，采用電焊機(jī)進(jìn)行接縫破口法焊合。

鋼管的運(yùn)輸視其重量及長(zhǎng)度、彎曲度采用機(jī)械車(chē)輛或人工運(yùn)輸即妥。

安裝時(shí)根據(jù)實(shí)際情況采用三腳架吊裝或人工直接安裝，要求鋼彎管插入混凝土管深度不少于10cm，并且該接縫處增設(shè)接口材料膨脹水泥止水，填塞接縫有效深度不小于8cm，應(yīng)分層填實(shí)，表面平整嚴(yán)密，濕養(yǎng)護(hù)1～2d。

2.4 混凝土鎮(zhèn)墩的施工

混凝土鎮(zhèn)墩依據(jù)設(shè)計(jì)是在倒虹吸管線突變處設(shè)置，根據(jù)實(shí)際鋼彎管的長(zhǎng)度確定混凝土鎮(zhèn)墩的長(zhǎng)度，其寬度定為2.0m。由于工程的地處山川溝壑的客觀特性，管坡及管線拐彎角度均有可能出現(xiàn)不同程度的調(diào)整變化，而混凝土鎮(zhèn)墩的位置及長(zhǎng)度形狀也可能隨之變化。

2.4.1 鎮(zhèn)墩的鋼筋制安及支模

鎮(zhèn)墩內(nèi)的鋼筋為φ8mm30cm×30cm方格網(wǎng)的溫度筋和鋼管的環(huán)向加固筋。根據(jù)鎮(zhèn)墩的實(shí)際尺寸進(jìn)行加工，先將盤(pán)條鋼筋調(diào)直，然后裁接制作歸類(lèi)，現(xiàn)場(chǎng)綁扎安裝，確保鋼筋5cm的保護(hù)層厚度。需將墩頂?shù)匿摻罹W(wǎng)片預(yù)留混凝土澆筑入倉(cāng)口。鎮(zhèn)墩支模時(shí)依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格尺寸采用鋼模與木模相結(jié)合穩(wěn)固支設(shè)，另需將鎮(zhèn)墩上下游兩端的支模嚴(yán)密且不漏漿，確保鎮(zhèn)墩與混凝土預(yù)應(yīng)力管的搭接部分有效長(zhǎng)度不小于50cm。

2.4.2 鎮(zhèn)墩混凝土的攪拌和運(yùn)輸

鎮(zhèn)墩C15混凝土的原材料為當(dāng)?shù)睾细竦?2.5級(jí)的礦渣水泥，當(dāng)?shù)禺a(chǎn)的5～20mm、20～40mm和40～80mm三級(jí)配碎石，董封產(chǎn)水洗粗砂。在管線途經(jīng)的交通、水電便利的地方設(shè)置混凝土攪拌站，采用350L滾筒式攪拌機(jī)，人工配合進(jìn)行攪拌?；炷吝\(yùn)輸時(shí)采用1t三輪自卸車(chē)運(yùn)輸，人工予以配合。應(yīng)注意嚴(yán)格掌握混凝土的配合比，尤其是混凝土的水灰比，另外要對(duì)三輪機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)槽進(jìn)行防漏漿處理，行車(chē)要穩(wěn)當(dāng)，避免使混凝土離析失水。

2.4.3 、鎮(zhèn)墩澆注

混凝土入倉(cāng)前關(guān)鍵檢查倉(cāng)內(nèi)鋼彎管與混凝土管接頭處的止水處理不得有裂縫或松動(dòng)現(xiàn)象，支模堵頭必須嚴(yán)密，溫度筋綁扎合乎規(guī)范，搭接的混凝土管進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)鑿毛處理等?；炷琳駬v采用15kW柴油發(fā)電機(jī)供電，插入式振搗棒振搗。鎮(zhèn)墩混凝土入倉(cāng)時(shí)注意要從墩頂鋼筋網(wǎng)片預(yù)留口進(jìn)料，避免混凝土受鋼筋阻隔骨料和砂漿分離，混凝土澆注時(shí)應(yīng)由低處向高處，先管肚底后管兩側(cè)。入倉(cāng)混凝土嚴(yán)格掌握分層厚度，每層30～40cm為宜，澆注至管底時(shí)，為確保管底的密實(shí)，需分段進(jìn)行管底澆注，每段60～100cm為宜。通常情況下不允許將混凝土從鋼管單側(cè)進(jìn)料平倉(cāng)振搗，實(shí)際需要時(shí)要掌握混凝土的澆注毗鄰高度，防止鋼彎管受混凝土澆筑側(cè)向壓力擠壓導(dǎo)致接頭變形，接口處止水材料裂縫或接頭脫落。個(gè)別鎮(zhèn)墩混凝土無(wú)法直接入倉(cāng)時(shí)可將運(yùn)到的混凝土傾倒于有防溢流的鐵皮上（即鐵皮四周用鋼模圍卡止漏設(shè)防），將混凝土進(jìn)行入倉(cāng)前的二次攪拌，必要時(shí)添加相同水灰比的水泥素漿，確保混凝土的和易性并容易入倉(cāng)，采用鐵鍬扣按的方式將混凝土人工入倉(cāng)。有些鎮(zhèn)墩地處深溝或陡坡，則采用負(fù)壓式溜槽入倉(cāng)。

2.4.4 混凝土鎮(zhèn)墩的養(yǎng)護(hù)

混凝土鎮(zhèn)墩澆注后12h及時(shí)安排專(zhuān)人進(jìn)行至少14d的灑水養(yǎng)護(hù)，視鎮(zhèn)墩所處的養(yǎng)護(hù)條件也可以用塑料薄膜進(jìn)行圍遮養(yǎng)護(hù)，或者采用濕潤(rùn)的土砂進(jìn)行至少30cm的覆蓋養(yǎng)護(hù)，確保混凝土鎮(zhèn)墩的表面濕潤(rùn)。

2.5 倒虹吸的土方回填

以配合倒虹吸試壓水的情況分次進(jìn)行土方回填，首次填土至混凝土預(yù)應(yīng)力管的管身過(guò)半，壓水試驗(yàn)正常不滲漏時(shí)再一次填土完畢?；靥钔?xí)r應(yīng)從混凝土管兩側(cè)平行分層20～30cm回填，要注意回填土除掉亂石，打夯機(jī)打夯，確?；靥钔粮扇葜夭恍∮?.6g/cm3，遇耕作層區(qū)的埋管保護(hù)層需在0.6～1.0m之間。

3 倒虹吸工程管道的主要質(zhì)量檢驗(yàn)

倒虹吸工程所用的預(yù)應(yīng)力混凝土管屬業(yè)主混凝土預(yù)應(yīng)力管成品供貨，在出場(chǎng)前即進(jìn)行了產(chǎn)品的質(zhì)量合格檢驗(yàn)。在每批管進(jìn)場(chǎng)時(shí)，根據(jù)管材的單管編號(hào)的廠家質(zhì)量文件與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理及業(yè)主代表進(jìn)行驗(yàn)收，從管道外觀檢查是否有裂紋、接口掉塊現(xiàn)象，混凝土管身蜂窩麻面面積是否超出規(guī)范規(guī)定的范圍。所附帶的橡皮O型圈外觀是否表面光潔、質(zhì)地緊密、順直規(guī)整、無(wú)脫皮掉塊等現(xiàn)象，不得有空隙氣泡和油漆，不得堆放在陽(yáng)光下暴曬，以確保該中間產(chǎn)品的質(zhì)量。鋼彎管要求購(gòu)置的原材料按規(guī)定批量檢驗(yàn)合格，鋼管的焊縫質(zhì)量除要符合常規(guī)規(guī)范要求外，按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行充水打壓，要達(dá)到由工作壓力（保持10min）升至試驗(yàn)壓力（保持5min）再降至工作壓力（保持30min）而其焊縫處不滲水和無(wú)異?，F(xiàn)象的合格標(biāo)準(zhǔn)。

在每座倒虹吸的主體工程結(jié)束后即可安排充水排氣，在充滿水48 h后即進(jìn)行水壓試驗(yàn)，此步驟為檢驗(yàn)工程質(zhì)量最終合格的關(guān)鍵所在。進(jìn)行閉水檢測(cè)時(shí)，按照規(guī)范要求分段試壓長(zhǎng)度不宜超過(guò)1000m，本工程12座倒虹吸試壓長(zhǎng)度符合規(guī)定，擬采用工作壓力0.6mPa，試驗(yàn)壓力0.9mPa，壓水時(shí)間保持30min，允許滲水量不超過(guò)依據(jù)公式q=0.14D0.5計(jì)算所得的值（式中：q—每千米長(zhǎng)的管道總允許滲水量，L/min；D—管道內(nèi)徑，mm）。試壓期間安排專(zhuān)人分段沿倒虹管線進(jìn)行關(guān)鍵部位的觀察，重點(diǎn)檢查每節(jié)倒虹吸管的承插處和倒虹吸管與鎮(zhèn)墩的連接處以及混凝土鎮(zhèn)墩的底部四周等部位是否有滲漏水現(xiàn)象，檢查觀測(cè)長(zhǎng)距離倒虹吸管的接頭是否有明顯的脫移和土基上的管道下沉位移現(xiàn)象，如有滲漏水處或管道脫落位移下沉明顯的現(xiàn)象要進(jìn)行標(biāo)志記錄并及時(shí)分析原因完善處理，直至達(dá)到質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為止。

通過(guò)壓水試驗(yàn)，1#和2#倒虹吸管的滲水量超標(biāo)，就其原因是該兩座倒虹吸的個(gè)別鎮(zhèn)墩存在滲水現(xiàn)象，個(gè)別管接頭也有滲水現(xiàn)象。經(jīng)分析系這兩座倒虹吸的個(gè)別管基發(fā)生不均勻沉降，O型橡膠止水圈受力擠壓不均所致；鎮(zhèn)墩內(nèi)鋼彎管與混凝土管接頭發(fā)生壓力滲水，經(jīng)振搗不密實(shí)的混凝土發(fā)生繞滲。后經(jīng)對(duì)滲水管道地基進(jìn)行打夯壓實(shí)，對(duì)接頭O型橡膠止水圈進(jìn)行更換標(biāo)準(zhǔn)安裝，混凝土鎮(zhèn)墩進(jìn)行鉆孔注漿，解決了相應(yīng)的滲水超標(biāo)的質(zhì)量隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)精心地組織施工，結(jié)合工程實(shí)際，科學(xué)合理地優(yōu)化倒虹吸工程的施工方法和工藝，為確保工程安全、質(zhì)量方面取得了令人滿意的效果，為工程的良好運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。