大型輸水管道交叉穿越防護(hù)工程技術(shù)要點(diǎn)

王毅，蘇興大

（1.建平縣江河流域保護(hù)管理局，遼寧建平122400；2.鞍山市天水水務(wù)咨詢有限公司，遼寧鞍山114000）

大型輸水管道交叉穿越防護(hù)工程技術(shù)要點(diǎn)

王毅1，蘇興大2

（1.建平縣江河流域保護(hù)管理局，遼寧建平122400；2.鞍山市天水水務(wù)咨詢有限公司，遼寧鞍山114000）

大型輸水管道交叉穿越工程是工程建設(shè)過程中的較大難題。以某輸水工程大口徑多管道輸水管線與既有PCCP水源管線和鋼管燃?xì)夤芫€同時交叉穿越工程為典型案例，對既有承插口PCCP水源管道采用下?lián)问椒雷o(hù)技術(shù)，對既有鋼管燃?xì)夤艿啦捎蒙蠎沂椒雷o(hù)技術(shù)。工程實(shí)施取得的成功經(jīng)驗(yàn)，對類似工程有重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

大型輸水管道；交叉穿越；防護(hù)設(shè)計(jì)；施工技術(shù)

1 工程概況

某輸水工程大型輸水管道與既有PCCP水源管線和鋼管燃?xì)夤芫€交叉穿越，交叉角度為52°，水源管線為1×DN1 200 mm的PCCP管道，管頂埋深2.2 m，燃?xì)夤芫€為1×DN300 mm的鋼管，管頂埋深1.1 m。水源管線與燃?xì)夤艿榔叫虚g距為7.8 m。穿越工程輸水管線在交叉穿越處設(shè)計(jì)為4管同槽DN 3200 PCCP管道，從燃?xì)夤芫€下方倒虹式穿越。輸水管線管頂埋深6.3 m，管道設(shè)計(jì)壓力0.6 MPa。交叉穿越平面布置見圖1。

圖1 管線交叉穿越平面布置示意圖（單位：mm）

大型輸水管線與既有燃?xì)夤芫€和水源管線交叉穿越處上部為耕植土，雜色，埋深0.3～0.9 m，中部為粉質(zhì)粘土，黃褐色，潮濕，可塑狀態(tài)，層底埋深8.0～9.6 m；下部為全風(fēng)化安山巖，灰綠色，呈砂狀，中密狀態(tài)。

2 穿越設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

2.1 穿越水源管線設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

2.1.1 穿越設(shè)計(jì)

水源管線管材為PCCP，標(biāo)準(zhǔn)管長5 m，接口采用承插口連接，設(shè)計(jì)擬采用下?lián)问椒雷o(hù)方案。在水源管道兩側(cè)各2 m的位置按照圖2布設(shè)灌注樁。開挖基坑至冠梁底標(biāo)高，然后澆筑平行于既有管線的鋼筋混凝土冠梁。待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，搭設(shè)工字鋼橫梁，澆筑既有水源管道混凝土基座形成支撐體系。穿越水源管道下?lián)问椒雷o(hù)結(jié)構(gòu)見圖3。

圖2 穿越水源管道灌注樁平面位置圖（單位：mm）

2.1.2 施工技術(shù)

1）支撐措施

灌注樁施工完畢后，水源管道兩側(cè)5 m范圍內(nèi)的土方用長臂挖機(jī)配合人工進(jìn)行開挖，管道外0.5 m范圍采用人工開挖。開挖時，管道橫向兩側(cè)均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，縱向開挖成臺階狀依次后退。開挖從水源管道下游向上游方向順序進(jìn)行。

圖3 穿越水源管道下?lián)问椒雷o(hù)結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

支撐步驟：①開挖到水源管道120°包角高程。②對水源管道兩側(cè)采取鋼板樁連續(xù)支護(hù)措施，防止水源管道基礎(chǔ)失穩(wěn)滑塌，支護(hù)范圍為冠梁全長53 m。鋼板樁長3.0 m，板樁底部插入到冠梁底部以下1.5 m。因?yàn)楣嘧豆诹号c水源管道水平凈距只有0.8 m，冠梁底部與水源管道底部垂直距離1.1 m，如果不支護(hù)，自然邊坡根本無法穩(wěn)定。③采用鋼板樁支護(hù)后，鋼板樁外側(cè)用長臂反鏟開挖至冠梁底部高程。冠梁開挖嚴(yán)格控制底部高程，底部用人工平整后，用小型振動碾碾壓密實(shí)，然后鋪設(shè)膠木模板做為冠梁底模。冠梁外側(cè)開挖2 m作為施工空間，在管溝坡角處設(shè)0.5 m深排水溝，以備集中少量滲水和雨水。在管道縱向上間隔開挖，即開挖一跨，預(yù)留一跨。④澆筑冠梁。

2）開挖措施

在冠梁和管道橫梁混凝土齡期達(dá)到要求后，開始管道底部的管槽開挖。因管道與冠梁及各橫梁間的間距很小，為了避免拔除鋼板樁時，對橫梁和管道造成意外碰撞，將鋼板樁從冠梁底部位置割斷，先將上部取走。然后人工掏挖管道底部，使下部土體與管道脫離。開挖冠梁外側(cè)2 m深度后人工掏挖冠梁底部，使下部土體與冠梁脫離。順序從冠梁跨中間向兩端對稱進(jìn)行。然后，用挖機(jī)分層開挖，以水源管道為中心向上下游兩個方向開挖。臨近灌注樁0.5 m采用人工開挖。

2.2 穿越燃?xì)夤芫€

2.2.1 穿越設(shè)計(jì)

燃?xì)夤艿拦懿臑殇摴?，?biāo)準(zhǔn)管長20 m，接口采用坡口焊連接。擬在燃?xì)夤艿理敿茉O(shè)一道60 m長的桁架鋼梁對管道進(jìn)行懸吊防護(hù)設(shè)計(jì)。為了節(jié)省投資，經(jīng)研究和計(jì)算分析，最終利用施工現(xiàn)場塔吊的吊臂作為桁架鋼梁進(jìn)行懸吊支撐，如圖4所示。

圖4 穿越燃?xì)夤艿郎蠎沂椒雷o(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖（單位：mm）

2.2.2 施工技術(shù)

1）防護(hù)措施

桁架鋼梁為三角形斷面，上弦桿為φ76 cm×5 cm鋼管，下弦為2根8號槽鋼。燃?xì)夤艿浪闹懿捎媒卿撝谱鞯谋Ｗo(hù)架與角鋼小橫梁采用螺栓聯(lián)接，保護(hù)架間距2 m。沿桁架鋼梁每2 m設(shè)一道U型吊桿，將燃?xì)夤艿缿业踉阡摿荷?，U型吊桿與管道之間墊10 mm橡膠板保護(hù)管道防腐層。燃?xì)夤艿黎旒芰簝啥嗽O(shè)0.3 m厚支墩，預(yù)埋地腳螺栓，將桁架梁牢牢固定在支墩上。

2）安全措施

①燃?xì)夤艿劳耆┞对诳諝庵蟹浅ＮｋU(xiǎn)，開挖燃?xì)夤艿理敳客练铰冻鋈細(xì)夤艿篮?，? mm石棉布將燃?xì)夤艿劳耆?。最后在其頂部鋪設(shè)20 cm寬的閉孔板。②燃?xì)夤艿缿业豕潭ê?，在安全距離外用大型機(jī)械開挖管槽。管槽為分層開挖，在高8 m處設(shè)置一層馬道，馬道寬1.5 m。管槽邊坡坡比：左側(cè)靜載為1∶1.25，右側(cè)動載為1∶1.5。管槽開挖土方采取挖掘機(jī)接力的方式，從管槽底部倒運(yùn)到管槽上方再裝車外運(yùn)。管道兩側(cè)的開挖要對稱均勻進(jìn)行，避免兩側(cè)土體產(chǎn)生高差，將管道擠偏。燃?xì)夤艿? m范圍內(nèi)用人工開挖，先從燃?xì)夤艿赖撞刻屯?，使燃?xì)夤艿赖撞客馏w與管道完全脫離。在此期間，對管道進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，高程如有變化，用U型螺栓進(jìn)行調(diào)整。③在穿越期間，安全員每天要對邊坡進(jìn)行監(jiān)測，因?yàn)榇┰教?，管槽開挖深度增加至10.5 m，上開口比一般情況要寬12 m。同時，燃?xì)夤芫€和水源管線均為高危管道，為確保邊坡安全，開挖土方全部外運(yùn)至1 km外的臨時堆土區(qū)，在管道回填時再倒運(yùn)回來。

2.3 輸水管道安裝及回填技術(shù)

2.3.1 安裝技術(shù)

為徹底解決后期水源管道及燃?xì)夤艿琅c大型輸水管道的運(yùn)行和檢修相互影響，穿越處輸水管道設(shè)計(jì)為鋼筋外包混凝土。為加快施工進(jìn)度，盡量縮短燃?xì)夤艿赖谋┞稌r間，分別從上下游向燃?xì)夤艿捞幇惭b，最后安裝鋼管，用3 m長的鋼管進(jìn)行最終的管道閉合。

燃?xì)夤艿缿业跸到y(tǒng)和水源管道支撐系統(tǒng)之間凈距為4.8 m，對于兩支撐系統(tǒng)之間的大型輸水管道，先平行于燃?xì)夤艿婪较驈膬晒艿篱g的空隙放下去，在距離地面高度0.3 m時轉(zhuǎn)向到設(shè)計(jì)位置。在吊裝過程中，管道四角拴棕繩用人工控制，防止碰撞燃?xì)夤艿阑螂姀S管道。

2.3.2 回填技術(shù)

穿越處大型輸水管道安裝完成后及時回填，避免回填后水源管道及燃?xì)夤艿阑A(chǔ)沉降，從外包混凝土頂直到水源管道及燃?xì)夤艿理敳咳坎捎盟成胺謱踊靥?。溝槽回填時，應(yīng)先回填管底局部懸空部位，再回填管道兩側(cè)?；靥钔翍?yīng)分層壓實(shí)，每層鋪土厚度宜為0.2～0.3 m，管道兩側(cè)及管頂以上0.5 m內(nèi)的回填土必須采用人工壓實(shí)，管頂0.5 m以上的回填土采用小型機(jī)械壓實(shí)，每層鋪土厚度宜為0.25～0.4 m。

3 結(jié)語

大型輸水管道交叉穿越工程對既有管線采用的下?lián)问胶蜕蠎沂椒雷o(hù)方案，均有效解決了工程中遇到的難點(diǎn)問題，在穿越燃?xì)夤芫€時創(chuàng)造性地利用工地塔吊的吊臂經(jīng)濟(jì)安全地解決了桁架鋼梁問題，對類似工程有重要的參考價(jià)值和借鑒意義。

［1］GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］GB/T17116.1-1997，管道支吊架第一部分技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］GB/T17116.2-1997，管道支吊架第二部分管道連接部件［S］.

［4］CJJ 33-2005，城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀?yàn)收規(guī)范［S］.

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