臥虎山水庫輸水管道溝槽開挖設(shè)計(jì)與施工

孫仕剛

（蒙陰縣水利局，山東 臨沂 276200）

東風(fēng)洞～孟家水庫段為南水北調(diào)濟(jì)南市續(xù)建配套工程臥虎山水庫供水線路改造工程的第二標(biāo)段，新建管道全長2.33 km，工程主要建設(shè)內(nèi)容：管道鋪設(shè)及管道井、分水口、進(jìn)出口段等管道附屬設(shè)施建設(shè)。其中，鋪設(shè)DN1200螺旋鋼管2.21 km，暗涵襯砌0.12 km，新建各類管道井7處、分水口3處、排氣孔6處、進(jìn)出口段工程各1處。

1 溝槽土方開挖設(shè)計(jì)及施工

1.1 測量放線

土方開挖前首先要進(jìn)行場地清理和測量放線，本項(xiàng)目要求水準(zhǔn)點(diǎn)引測不低于四等水準(zhǔn)測量，導(dǎo)線點(diǎn)引測采用全圓測回法。土方開挖放線后用木樁標(biāo)出相應(yīng)的高程，用白灰線表示開挖的邊線及外形輪廓線。

1.2 溝槽形式

目前，溝槽的主要斷面型式有：直槽、梯形槽、混合槽及聯(lián)合槽等。各類型槽的適用條件如下：

1）直槽適用于開挖深度小、地質(zhì)條件好、土層密實(shí)度高、無邊坡滑落問題的條件。

2）梯形槽可有效適用于不能使用直槽的地質(zhì)環(huán)境，但適合大型機(jī)械作業(yè)。

3）混合槽結(jié)合了直槽和梯形槽優(yōu)點(diǎn)，可顯著降低開挖工程量，且有效保證邊坡穩(wěn)定，但施工較為復(fù)雜。

4）聯(lián)合槽適合用于同時布置兩條或兩條以上的管道。

1.3 溝槽尺寸設(shè)計(jì)

溝槽尺寸直接涉及開挖土方量，影響工程成本及工期，因此必須慎重對待。本項(xiàng)目要求管道最高點(diǎn)在當(dāng)?shù)刈畲髢鐾翆雍穸纫韵隆?jù)文獻(xiàn)記載，濟(jì)南地區(qū)最大凍土層厚度一般不大于45 cm。施工項(xiàng)目區(qū)最大凍土厚度取值為44 cm，經(jīng)計(jì)算溝槽開挖深度為174.0 cm。

溝槽底部設(shè)計(jì)寬度220.0 cm，管道兩側(cè)各留設(shè)50.0 cm填充經(jīng)篩選后的土體，可有效保證管道穩(wěn)定性；邊坡設(shè)計(jì)角度為1∶3。最終溝槽尺寸及輸水管道完工示意圖見圖1所示。

圖1 管道溝槽結(jié)構(gòu)示意圖

1.4 施工要點(diǎn)分析

1）嚴(yán)格控制土方開挖高程，防止超挖、欠挖。對于高邊坡開挖采取自上而下開挖順序，避免二次削坡。部分土質(zhì)松軟、地下水位高等問題較多地段采用直槽形式且配合橫板支撐（見圖2），坡頂設(shè)截水溝。

圖2 溝槽橫板支撐

2）溝槽開挖時，采用挖掘機(jī)開挖至設(shè)計(jì)底高程以上0.2 m，以下部分土方采用人工開挖，開挖過程中確保不擾動基礎(chǔ)底部的土層。

3）采用挖掘機(jī)開挖，距離小于100 m土方采用推土機(jī)推運(yùn)，運(yùn)距大于100 m采用自卸汽車運(yùn)輸。開挖土方沿一側(cè)堆放，若土方較多或威脅溝槽邊坡穩(wěn)定時，運(yùn)至臨近已完成工段或尚未開工段臨時堆放。

2 溝槽石方開挖設(shè)計(jì)及施工分析

本項(xiàng)目溝槽石方開挖段長約320 m，采用“淺孔爆破法”施工，利用風(fēng)鉆、潛孔鉆打孔。在施工前首先進(jìn)行控制爆破試驗(yàn)，選擇合理的鉆爆孔布置和線裝藥密度等參數(shù)。

2.1 爆破器材選取

由于部分地段存在地下水，環(huán)境潮濕，因此本項(xiàng)目選擇粉狀硝化甘油炸藥。起爆藥選擇膠質(zhì)硝化甘油藥卷（規(guī)格φ22 mm，長60 mm），不受水分影響；導(dǎo)爆索要求爆速大于6 000 m/s，可串聯(lián)、并聯(lián)、混合聯(lián)；雷管為毫秒雷管，延期為20 ms。

2.2 炮孔布置

溝槽石方開挖炮孔分兩類：主爆孔（掏槽孔）和光面孔，其中主爆孔在溝槽線中央位置布置2道，垂直深度在1.5～1.6 m，角度設(shè)計(jì)為20°。保護(hù)層石方開挖時，在設(shè)計(jì)開挖線上用風(fēng)鉆打孔，布置一排加密光面孔，進(jìn)行減弱不耦合線裝藥。其中主爆孔間距0.5 m，排距1.2 m，光面孔間距0.3 m，與開挖邊界線的距離為15 cm。

爆破時先起爆主爆孔，然后起爆光面藥包，將主爆孔與光爆孔間的主體巖石炸除，形成一個貫通平整的開挖面，并保護(hù)邊界外的巖體不受破壞，局部殘留巖石利用風(fēng)鎬結(jié)合人工進(jìn)行鑿除。

2.3 施工要點(diǎn)分析

鉆孔深度、角度、位置是保證爆破效果的基礎(chǔ)，本項(xiàng)目要求深度誤差控制在±0.05 m，角度控制在±2°。鉆孔位置由巖石巖性、裂隙發(fā)育、水分含量等決定，因此鼓勵現(xiàn)場針對差別較大地段多做試驗(yàn)。鉆孔完工后要經(jīng)過專業(yè)技術(shù)人員抽檢，抽檢率不低于20%。

3 砂墊層鋪設(shè)施工要點(diǎn)分析

砂墊層設(shè)計(jì)厚度為10.0 cm，施工工序?yàn)椋夯泳植糠e水抽排→高程復(fù)測→基底處理→砂墊層分層鋪墊→夯實(shí)→試驗(yàn)檢測，下面針對重點(diǎn)工序進(jìn)行分析。

3.1 高程復(fù)測

開挖至設(shè)計(jì)底高程以上20 cm時，進(jìn)行基坑局部積水抽排，然后進(jìn)行高程復(fù)測，確定人工開挖深度，注意要確?；拥撞吭瓲钔敛皇軘_動。

3.2 基底處理

將地基上表面浮土、爛泥、雜物清除干凈，平整地基。本工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)為砂層和黏土層分層分布，應(yīng)及時做好邊坡支護(hù)防止溝槽出現(xiàn)塌方。

3.3 砂墊層鋪設(shè)

砂墊層采用天然級配中粗砂，具體規(guī)格要求：粒徑為0.5～4.0 cm，含泥量不大于3%。砂中不得含有草根、垃圾等雜質(zhì)。

砂墊層分層鋪墊和夯實(shí)，采用蛙式打夯機(jī)壓實(shí)，但夯實(shí)前對砂墊層進(jìn)行灑水，砂墊層壓實(shí)度不得低于90%。使用“灌砂法”對密實(shí)度進(jìn)行檢測。

4 結(jié)語

輸水管道溝槽設(shè)計(jì)和施工應(yīng)充分結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)條件和標(biāo)準(zhǔn)要求，不同地段可采用不同的施工方法，以“經(jīng)濟(jì)、實(shí)用”為原則。本項(xiàng)目實(shí)施后，管道鋪設(shè)平穩(wěn)，溝槽開挖沒有出現(xiàn)坍塌，石方段處理較好，通水能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得了較好成果。