河北水務集團強化科技支撐助力南水北調(diào)配套工程建設

□陳建卓 王文杰 張 穎

河北省南水北調(diào)水廠以上配套工程點多、線長、面廣，工程類型多樣，施工工藝復雜，既有混凝土施工，又有地下HDPE、PCCP、PE等各種類管道的鋪設，還有渠道開挖、襯砌及眾多的穿越鐵路、公路等工程，其中穿越京港奧高速13處，穿越鐵路81處，穿越國家和省二級以上干線公路207處。為加快工程建設，保證工程質(zhì)量，河北水務集團積極采用新材料、新工藝、新技術(shù)、新方法，強化科技的支撐作用，助力南水北調(diào)配套工程，不僅保證了工程質(zhì)量，而且促進了南水北調(diào)水廠以上配套工程又好又快建設。

1.采用新材料，保證管道產(chǎn)品質(zhì)量

河北南水北調(diào)水廠以上配套工程大部分采用管道輸水。管道質(zhì)量關(guān)系到整個工程的質(zhì)量。在工程建設中，河北水務集團積極采用新材料生產(chǎn)的管道產(chǎn)品。高密度聚乙烯（HDPE）是一種新型的管道材料，與傳統(tǒng)管材相比具有無可比擬的優(yōu)勢。HDPE管管材不添加重金屬鹽穩(wěn)定劑，材質(zhì)無毒、不結(jié)垢、不滋生細菌、耐腐蝕、通水性好、不泄漏、具有優(yōu)良的撓性和韌性、使用壽命長，可以帶水施工，可以避免對水源的二次污染。管道生產(chǎn)速度快、重量輕、運輸方便，對管基不均勻沉降適應能力強，是一種抗震性能優(yōu)良的新材料產(chǎn)品。由于其具有優(yōu)良的性能，目前正在逐步替代傳統(tǒng)的管道材料。對于這種新型材料產(chǎn)品，為保證每根管道相互間更好的衍接，施工中采用新型的專用設備進行熔接，以保證熔接的密合度。在具體操作中，嚴格按照操作規(guī)程操作，事先將熔接的兩根管道固定在主機夾具上，通過調(diào)整夾具的松緊使兩管口的錯邊量達到標準規(guī)定范圍內(nèi)，然后使用銑刀將兩管口銑至平齊可完全貼合，再使用專用的加熱板在特定的溫度、時間和壓力下對兩端管口進行加熱，使管口處的HDPE管材達到熔融狀態(tài)，最后取出加熱板，將兩管口熱熔對接完成。熱熔時改變了PE分子的排列結(jié)構(gòu)，使得熱熔接口的強度大于管材本身的強度。采用PE管材的熔接連接方法相對于傳統(tǒng)管材的承插、焊接連接，既可以保證管材的熔接強度，又可以減少材料的浪費，達到了既經(jīng)濟又保證質(zhì)量的雙贏效果。

2.采用新工藝，改進球墨鑄鐵管道鑄造手段

根據(jù)工程建設需要，一部分標段采用了球墨鑄鐵管產(chǎn)品。為了提高南水北調(diào)配套工程鑄造管道的質(zhì)量，集團要求生產(chǎn)廠家改進工藝，并派出專人駐廠監(jiān)造，以提高管道鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量。生產(chǎn)廠家進行了大口徑鑄管生產(chǎn)線技術(shù)革新，采用國內(nèi)首創(chuàng)的全新球化工藝——顆粒鎂噴吹法球化工藝。用噴鎂法球化工藝替代了原來粗放型的沖入法和國外流行的喂絲法，新工藝球化劑為鈍化鎂粒，具有深度脫硫能力，鐵水球化后殘余硫含量0.005%左右，鎂粒通過噴槍噴入鐵水，載氣對鐵水有攪拌作用，可以促進雜質(zhì)的析出，鐵水純凈度高。與傳統(tǒng)球化工藝相比，不僅球化效果穩(wěn)定，鑄件質(zhì)量高，且處理時間短，溫度損失少，球化劑加入量少，球化成本低。新工藝采用鈍化顆粒鎂氣動輸送，自動化程度高，操作靈活，是一種低投入、高產(chǎn)出，可以大批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球墨鑄鐵的全新球化工藝。采用新工藝不僅提高了離心球墨鑄鐵管的生產(chǎn)技術(shù)，而且保證了為南水北調(diào)配套工程所提供的管道產(chǎn)品質(zhì)量。

3.采用新技術(shù)，保證管道接口質(zhì)量

管道施工中，接口質(zhì)量如何，關(guān)系到整個管道工程的質(zhì)量。管道安裝完工后將全部深埋地下，因此管道接口質(zhì)量是整個管道安裝工程的重中之重。在南水北調(diào)配套工程施工中，根據(jù)管道類型的不同，一部分管道對接采用了全新的自錨接口技術(shù)。自錨接口技術(shù)是一種有效防止管道滑脫的接口技術(shù)。它由焊接在管子插口端的焊環(huán)、外形帶曲率的擋環(huán)和特殊的壓蘭及鉤頭螺栓（六角螺栓與壓塊）組成，通過置于接頭環(huán)縫的球墨鑄鐵擋環(huán)來實現(xiàn)自錨，具有良好的防滑脫性。自錨接口技術(shù)，采用T型接口的密封結(jié)構(gòu)形式，通過焊環(huán)、擋環(huán)、壓蘭相互配合，傳遞由內(nèi)部工作壓力產(chǎn)生的作用力，最后通過鉤頭螺栓緊固抵消作用力而實現(xiàn)自錨，由于斜壓塊與管子的接觸面積增大及螺栓的強度增加，可承受較高壓力。施工中自錨接口技術(shù)的創(chuàng)新設計和使用，實現(xiàn)了管線彎頭等處無支墩鋪設，節(jié)約了施工成本和時間，降低了勞動強度，改善了工作環(huán)境，加快了施工進度，保證了管道的安裝質(zhì)量。

4.采用新方法，破解管道穿越河底難題

根據(jù)工程建設的需要，有的管道鋪設需要穿越行洪河道，如果采用管線明挖工藝，對河道堤防及河道影響較大。為保證河道堤防安全，在一部分穿越河道管道鋪設中采用了定向鉆施工新方法。比如在雄縣管線穿越新蓋房分洪河道時，就首次采用定向鉆穿越河底施工方法，以減少對分洪道堤防的影響。工程采取先穿越右堤，再穿越左堤的施工順序。穿越管道由管徑為DN800mm的防腐鋼塑復合管焊接而成，穿越長度分別為345.1m和352.74m，重量各約90t。由于穿越管道長、質(zhì)量重，需用9輛吊車同時起吊、同步位移施工，稍有不慎就會造成接管斷裂等后果。由于定向鉆穿越河底方法屬首次使用，在施工過程中，施工、設計、監(jiān)理3方充分發(fā)揮職能作用，針對困難進行會商，解決難題?，F(xiàn)場施工人員認真熟悉施工圖紙及方案，充分做好技術(shù)和安全交底等準備工作，充分考慮管道入土處存在折點、發(fā)送溝寬度等因素對管道的影響，各工種高度協(xié)調(diào)一致，管道的起吊、旋轉(zhuǎn)、下落做到了慢、穩(wěn)、準，克服了沙層導向孔鉆進困難，抬高管道孔洞高程等一系列難題。將管道準確地拖入鉆孔順利完成穿越。另外，針對河道內(nèi)水位較高，無法開挖河道進行管理鋪設的情況，采用帶水沉管施工新方法，破解施工難題。在淶高定干線管道穿越南拒馬河的倒虹吸工程，由于工程所處拒馬河道水位高、透水性強，不具備排空河水作業(yè)條件，針對這一難題，在施工中，先開挖好溝槽，然后將鋼材等級為Q345C、內(nèi)徑1.4m、壁厚18mm，全長394m（沉管段長 330m）鋼管進行焊接，焊接后的鋼管經(jīng)水壓試驗合格后，由16臺50～75t吊車密切協(xié)調(diào)配合作業(yè)，同時起吊將管道整體吊入水中浮于水面，定位后向管道內(nèi)注水使之下沉到已處理好的管基上。整個沉管過程嚴格按照審批后的施工方案進行操作，經(jīng)過全體參建人員的共同努力，沉管工作取得圓滿成功。帶水沉管施工方法在河北水利工程建設史上屬首次使用。

河北省南水北調(diào)配套工程類型多樣，施工難度大，正是由于河北水務集團在工程建設中不斷采用新材料、新工藝、新技術(shù)、新方法，不僅破解了制約工程建設的一個個難題，而且加快了工程建設進度，保證了工程質(zhì)量。□