南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程PCCP管道施工難點(diǎn)分析

孫乙升+付勝男

摘 要：南水北調(diào)調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程pccp管道段由雁棲泵站起始至溪翁莊泵站，線路長(zhǎng)21.98km，設(shè)計(jì)流量10m3/S，可正反雙向輸水，管道為單排PCCP管，管徑DN2600，單管長(zhǎng)6m，最大重量40t左右，本文以13標(biāo)段管道施工為例，對(duì)土方開挖、管道安裝、特殊部位處理等環(huán)節(jié)入手，對(duì)施工方案技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)敘述。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；PCCP管道；重點(diǎn)環(huán)節(jié)；質(zhì)量控制

1 工程概況及實(shí)施必要性

南水北調(diào)來水調(diào)入密云水庫調(diào)蓄工程是考慮在南水北調(diào)中線來水進(jìn)京后，為有效利用多余調(diào)水，回補(bǔ)北京地區(qū)地下水虧空和改善密云水庫庫水位逐年下降的趨勢(shì)而建設(shè)。工程以京密引水渠為載體，通過泵站加壓向上游打水來完成調(diào)水工作。其中第八級(jí)泵站（雁棲泵站）至第九級(jí)泵站（溪翁莊泵站）之間為直埋式pccp管道施工段。管道線路總長(zhǎng)21.98km，設(shè)計(jì)正向（向上游輸水）流量10m3/s，并且可由密云水庫輸水隧洞通過管道以重力流形式反向引水（向下游輸水），輸水流量約10m3/s。工程采用單排預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土（PCCP）輸水管道，管道直徑2.6米，單管長(zhǎng)6米，最大重量40t左右。本文就管道施工13標(biāo)段為例，對(duì)工程重點(diǎn)環(huán)節(jié)的施工方案進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 工程具體內(nèi)容

具體內(nèi)容包含：溝槽土石方開挖與回填、管基處理、穿公路淺埋暗挖、PCCP管安裝（含鋼管件安裝、管道電連接跨接片安裝、暗挖洞內(nèi)管道安裝、管道接口縫處理等）、PCCP管包封（含鎮(zhèn)墩）、管線附屬建筑物（排氣、排空、檢修蝶閥井等）、河道（渠道）護(hù)砌、觀測(cè)儀器埋設(shè)安裝、水機(jī)設(shè)備采購安裝及調(diào)試、電氣一次設(shè)備材料的采購安裝及調(diào)試、沿線MCU設(shè)備及太陽能架桿安裝基礎(chǔ)和手井、水壓試驗(yàn)、巡線路、溝槽兩岸施工道路、社會(huì)道路交叉繞行輔道、施工導(dǎo)流與降水等。

3 施工部署方案分析

本工程由京密引水渠首龔莊子閘下游約1900米處起始，由左堤路正下方埋設(shè)，并在渠首下游測(cè)流橋處橫穿京密引水渠，經(jīng)右堤路，穿過1號(hào)發(fā)電站，沿密云水庫調(diào)節(jié)池西側(cè)堤防外一直向上進(jìn)入溪翁莊泵站，施工期間需要對(duì)京密引水渠停止引水，停水時(shí)間只有4-5個(gè)月，在這么短時(shí)間內(nèi)要完成全部水下部分工程，難度很大，工期非常緊張，為了充分利用時(shí)間、空間，力爭(zhēng)資源分配合理，在確保工程質(zhì)量和總工期要求的前提下，將該標(biāo)段分成三個(gè)施工段，按順序依次施工，以方便管理，避免施工相互干擾，每個(gè)施工段約1800米，每個(gè)施工段又向下劃分出3個(gè)小管段，每段約600米。

4 土方開挖難點(diǎn)分析

本標(biāo)段輸水管道開挖深度5-9.5m，上開寬12.5-24m，地基寬度5m。地勘顯示開挖范圍內(nèi)未揭露地下水，場(chǎng)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，主要由第四系全新統(tǒng)沖洪積地層組成。經(jīng)測(cè)算土方開挖量為198124 m3，卵礫石開挖量為501069 m3，中粗砂開挖量7266m3，開挖總量為706559 m3。

4.1測(cè)量放線

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，先實(shí)測(cè)地形并按設(shè)計(jì)開挖斷面將開挖坡頂、坡腳線撒石灰標(biāo)線，以保證開挖基坑斷面尺寸，避免超挖、欠挖，并為土方工程計(jì)量提供原始依據(jù)。結(jié)合本工程地質(zhì)情況，為確保邊坡穩(wěn)定，按照施工圖要求放坡，地表植被清理范圍為最大開挖邊線外側(cè)5m。

4.2一般地段開挖

本工程基槽開挖土體主要為第①層碎石填土、②層粘質(zhì)粉土、③層卵石、局部為細(xì)砂，卵石邊坡易掉塊坍塌，擬定臨時(shí)開挖邊坡值為：碎石填土1：1.25、粘質(zhì)粉土1：1.00、細(xì)砂1：1.25、卵石1：0.75～1：1.00。并在溝槽上設(shè)置截水溝，防止雨水對(duì)邊坡的沖刷。

開挖深度在6m以內(nèi)時(shí)，挖掘及吊裝工作都可地面臨時(shí)路上進(jìn)行；開挖深度在6m以下時(shí)，在溝槽深6m位置兩端分別設(shè)置8m的臨時(shí)通行道路及1.5m的挖掘操作平臺(tái)，160t吊車可在8m臨時(shí)通行道路進(jìn)行管道吊裝。為確保邊坡穩(wěn)定，在6m以下開挖分兩步進(jìn)行：第一步，在控制好上口開挖線的前提下，放緩坡開挖，深3m，確保自卸汽車能夠迅速出土；第二步，挖掘機(jī)按1：1比例修坡，并開挖至設(shè)計(jì)高程上30cm，最后人工開挖至設(shè)計(jì)高程。

4.3特殊地段土方開挖

樁號(hào)16+500～17+730段管道開挖面左側(cè)為京密引水渠，右側(cè)與君山別墅圍墻平行，管中心線距圍墻最短處約5m，但設(shè)計(jì)挖開深度為9.5m，按1：1放坡，不能正常施工。如對(duì)君山別墅征地，拆遷成本過高，故將右側(cè)開挖邊坡進(jìn)行調(diào)整為1：0.3，開挖上口具圍墻底邊50cm。對(duì)圍墻以下邊坡采取土釘墻的防護(hù)措施，土釘規(guī)格Φ22，水平間距1.5m，豎直間距2m，土釘長(zhǎng)4m，孔內(nèi)灌注水泥漿。坡面掛Φ6鋼筋網(wǎng)（200*200），噴射5cm豆石混凝土。將京密引水渠左側(cè)內(nèi)坡拆除6米，整平出8米寬作為臨時(shí)施工道路，且6米以下渠坡深度滿足臨時(shí)輸水時(shí)的輸水流量要求。

5 管道安裝施工

5.1方法選取

本工程的PCCP管道直徑大、單管較重，PCCP管的下設(shè)及安裝是本工程的重點(diǎn)，管道對(duì)接成功與否，直接決定了通水運(yùn)行的穩(wěn)定性。根據(jù)以往大直徑PCCP管道下設(shè)安裝經(jīng)驗(yàn)，通常有外推法、外拉法及內(nèi)拉法三種施工方案。前兩種方法有著安裝精度不高、容易對(duì)橡膠密封圈、管子外縫、外管壁造成損壞的缺點(diǎn)，且PCCP管外壁噴涂環(huán)氧煤瀝青防腐涂料不允許有劃傷，綜合考慮后，確定內(nèi)拉法（采用液壓張拉工具及手拉葫蘆）安裝，內(nèi)拉法現(xiàn)在的安裝技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，安裝效率快，對(duì)接精確、穩(wěn)定，有利于確保施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。

5.2管道對(duì)接安裝

明挖溝槽的PCCP安裝順序如下：a安裝前的準(zhǔn)備；b墊層的修整；c焊接管道插口上的接線片；d安裝橡膠密封圈；e管道就位；f管道安裝對(duì)接；g第一次接頭打壓檢驗(yàn)；h第二次接頭打壓檢驗(yàn)；i相鄰管道間電連接；j外部接縫灌漿封堵；k管溝回填；l第三次接頭打壓檢驗(yàn)；m封堵管道的內(nèi)接縫。施工過程中，要做好每個(gè)環(huán)節(jié)的準(zhǔn)備、操作工作，可以說這是整個(gè)工程能夠順利運(yùn)行的重中之中，一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，小的隱患將會(huì)造成大的事故，對(duì)將來的維修也極為不利。

6 穿密關(guān)路段淺埋暗挖段施工特點(diǎn)。

穿密關(guān)路段（YX21+666～YX21+736），采用淺埋暗挖施工方式，該段為卵石均一結(jié)構(gòu)，全新統(tǒng)沖洪積卵石層厚度大于10m。管身段土體以卵石為主，卵石中局部含漂石，分布不均勻，本段洞體圍巖類別屬V類。圍巖自穩(wěn)能力差，易發(fā)生掉塊及坍塌現(xiàn)象，難以形成自然應(yīng)力拱。

施工中加強(qiáng)支撐體系，做好圍巖支護(hù)和圍巖加固保護(hù)工作，同時(shí)對(duì)道路變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)的反饋信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整施工方法。嚴(yán)格按照淺埋暗挖“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則進(jìn)行施工。

7 土方回填過程中的質(zhì)量控制

7.1管道回填質(zhì)量控制

管溝土方回填質(zhì)量對(duì)管道供水安全至關(guān)重要， PCCP管溝回填遵守分區(qū)控制的原則。按設(shè)計(jì)要求，回填由下到上共分為五個(gè)區(qū)，每個(gè)回填區(qū)域的土料類型、下料方法、壓實(shí)機(jī)械各不相同，均有嚴(yán)格的要求和控制標(biāo)準(zhǔn)。此外管溝回填盡量避開冬季和汛期，與管道安裝交叉進(jìn)行，除墊層回填外，其他五區(qū)在管道安裝20～40根后回填一次，回填土料原則上全部利用開挖料，砂礫料利用開挖料機(jī)械篩分。由專業(yè)工程師在每個(gè)區(qū)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)每隔一定距離取樣做最小壓實(shí)度試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行下一道工序。

7.2鎮(zhèn)墩后背回填質(zhì)量控制。

彎頭鎮(zhèn)墩在管道充水運(yùn)行后，承受著巨大的水壓力，此壓力主要靠鎮(zhèn)墩自重及其后背的土體來承受，首先確保鎮(zhèn)墩后背土體為未擾動(dòng)原狀土，其次，縮短鎮(zhèn)墩基槽開挖與混凝土澆筑的時(shí)間差，防止基槽卸載后土體反彈，降低鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)和后背土體的承載力，造成安全隱患。

8 結(jié)論

pccp管道依靠良好的性能，已成為各大輸水管線工程中的常用材料，施工技術(shù)的日趨成熟，也在實(shí)際作業(yè)中得到很好的應(yīng)用和完善，南水北調(diào)水也將在不久的將來入到密云水庫，為促進(jìn)北京水資源可持續(xù)發(fā)展，提供有力保障。