三峽花苑水源熱泵中央空調(diào)取水工程施工方案研究

蔡 廣 氈

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司，湖北 宜昌 443002)

1 項(xiàng)目背景

三峽花苑小區(qū)水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排、綠色低碳的戰(zhàn)略部署，推進(jìn)宜昌市可再生能源在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用示范而投資建設(shè)的。作為湖北省和宜昌市可再生能源建筑應(yīng)用節(jié)能示范項(xiàng)目，系統(tǒng)是利用相對(duì)大氣溫度更為穩(wěn)定的沙河及黃柏河水體(夏季最高溫度24 ℃，冬季最低溫度12 ℃)，夏季作為制冷系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)冷卻水源，冬季作為制熱系統(tǒng)的低位熱源。

2 取水工程概況

本工程含黃柏河清淤河道、取水口欄柵、取水管道、集水井、能源站等，設(shè)計(jì)引水流量按空調(diào)系統(tǒng)最大需水負(fù)荷并考慮遠(yuǎn)期裕量2 000 m3/h計(jì)算，沙河水源通過(guò)取水口進(jìn)入管道，取水口高程低于庫(kù)區(qū)水位4.92 m，引水線路中途設(shè)置一處龍?zhí)ь^斜管段，整段均為有壓引水，整段根據(jù)河床及地勢(shì)采用拖管加明挖埋設(shè)方案，管道出口設(shè)置電動(dòng)閥門，引水線路終點(diǎn)為集水井，水流進(jìn)入集水井后，由空調(diào)機(jī)組取水泵在此取水。

根據(jù)工程現(xiàn)狀地形及平湖旅游碼頭的遠(yuǎn)景建設(shè)方案，本項(xiàng)目的取水口僅能在沙河河口范圍內(nèi)選取，既要滿足引水水量、水質(zhì)要求，也避免對(duì)游船碼頭運(yùn)營(yíng)造成影響。引水線路方案穿過(guò)夜明珠大橋、三峽高速專用公路大橋以及即將修建的BRT公路橋等建筑，在沙河右岸臺(tái)地上設(shè)置能源站。鑒于取水點(diǎn)的水質(zhì)特點(diǎn)，本項(xiàng)目管道選用PE水管，利于安裝，進(jìn)度快，總體費(fèi)用低。能源站設(shè)置在沙河河口上游260 m處的臺(tái)地上，空調(diào)機(jī)組與三峽花苑小區(qū)之間的管道為生活熱水管和空調(diào)回水管。生活熱水管為一組，共2根，管徑均為DN250 mm；空調(diào)回水管為一組，共2根，管徑均為DN450 mm；2組水管均采用沿道路淺埋方式鋪設(shè)，遇其他部門管線時(shí)繞行布置。

3 取水工程施工方案

工程主要包括土石方明開(kāi)挖施工、過(guò)路頂管施工、河道淤泥開(kāi)挖施工、取水口施工、河道清淤、PE管道安裝等施工內(nèi)容。在三峽專用高速橋側(cè)設(shè)置頂管工作井，工作井至能源站集水井采用陸域明挖混凝土套管，工作井至沙河駁岸采用頂管穿越三峽專用高速橋梁，沙河駁岸至取水口河道明挖淤泥施工，引水管道材質(zhì)仍采用PE800取水管，陸域明挖段和地下頂管段因埋深9 m，增加混凝土套管，解決PE管道的承壓?jiǎn)栴}。

3.1 陸域能源站集水井至工作井段明挖方案

為穿越三峽專用高速高架橋的頂管施工，將頂管工作井設(shè)置于能源站集水井沿沙河路靠朝陽(yáng)路方向70 m處。從工作井至能源站集水井的引水管線采用明挖，因陸域管線標(biāo)高要求，管線埋深達(dá)地下9 m，因此該段陸域明挖埋管管線采用DN1 200鋼筋混凝土套管內(nèi)安裝設(shè)計(jì)的DN800的PE管。因該開(kāi)挖地段靠沙河路地下滲水嚴(yán)重，不具備深度開(kāi)挖的條件，采用鉆孔注漿實(shí)行止水。鉆孔深度大于開(kāi)挖深度，鉆孔口徑DN125?？拙? m，注漿慮管為DN100 PVC塑料管，注漿管為DN32 PVC塑料管。因該開(kāi)挖地段靠變電站為硬度等級(jí)達(dá)94%以上的礫巖，因此采用二臺(tái)大功率的挖掘機(jī)交替作業(yè)，一臺(tái)啄巖石，一臺(tái)挖掘。開(kāi)挖溝槽達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將溝底整理平整，鋪設(shè)DN1 200的三級(jí)鋼筋混凝土套管，管接頭除安裝止水膠圈外，另使用水泥砂漿填縫處理。

3.2 陸域工作井至沙河岸邊穿越高速頂管施工方案

在公路側(cè)設(shè)置頂管工作井，工作井采用鋼沉箱制作安裝尺寸為5 m×4 m×9 m，選用DN1 200的混凝土管采用地下頂管方式穿越三峽專用高速公路高架橋作為三峽花苑水源熱泵集中供冷供暖系統(tǒng)熱源水的部分引水套管，長(zhǎng)度約55 m，引水管材為PE800管。主要工序流程：現(xiàn)場(chǎng)查勘→施工方案設(shè)計(jì)→測(cè)量放線→工作井施工→降水井施工→設(shè)備安裝→頂管施工(降水同步)→接頭處理→設(shè)備拆除。管道頂進(jìn)時(shí)應(yīng)遵照“先挖后頂，隨挖隨頂”的原則，應(yīng)連續(xù)作業(yè)，盡量避免中途停止，在管道頂進(jìn)中，發(fā)現(xiàn)管前塌方，后背傾斜、偏差過(guò)大或油泵壓力表指針驟增等情況，應(yīng)停止頂進(jìn)，查明原因，排除障礙后再繼續(xù)頂進(jìn)。

3.3 沙河河床段明挖埋管施工方案

根據(jù)工程實(shí)際情況，擬在沙河河道內(nèi)設(shè)置上下游擋水圍堰。圍堰頂部高程為66.0 m，上寬3 m，迎、背水面1∶1.5放坡，圍堰采用河床混合料填筑、粘土心墻防滲、干碼石護(hù)面。為確保施工期間沙河河水能正常通行，設(shè)置一條DN1 200混凝土管導(dǎo)流管道，經(jīng)核對(duì)導(dǎo)流管在流速1 m/s的情況下，導(dǎo)流流量可達(dá)4 000 m3/h，在不受暴雨的影響，可滿足沙河上游一般來(lái)水條件下的過(guò)流要求。圍堰施工完成后對(duì)河底進(jìn)行清淤，淤泥采用運(yùn)輸車運(yùn)至指定地點(diǎn)堆放。清淤完成后進(jìn)行管道溝槽開(kāi)挖工作，管道溝槽開(kāi)挖嚴(yán)格按施工圖紙放線，測(cè)量、挖臨時(shí)排水溝、開(kāi)挖、整修邊坡、基底管道預(yù)埋、基槽回填施工順序進(jìn)行施工。

在開(kāi)挖過(guò)程中注意基槽邊坡的穩(wěn)定性，采用人工配合挖掘機(jī)開(kāi)挖，避免超挖情況發(fā)生，控制開(kāi)挖土方的堆高，以免發(fā)生塌方，余土運(yùn)至安全處堆放。施工過(guò)程中應(yīng)精心組織，確保施工質(zhì)量及施工安全。在沙河臨時(shí)泄水管安裝完畢后，立即進(jìn)行引水管管道施工。將施工區(qū)域內(nèi)河床淤泥清除。用1.2 m3挖機(jī)裝車，斯太爾大型運(yùn)輸車運(yùn)至指定地點(diǎn)卸料，按施工圖紙放線、測(cè)量、挖臨時(shí)排水溝、開(kāi)挖引水管基槽。該段引水管是頂管出口至能源站進(jìn)口的管道主干管道。長(zhǎng)約80 m，上部開(kāi)挖10 m寬，底寬2 m，深度按圖紙標(biāo)高嚴(yán)格測(cè)定開(kāi)挖深度，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)管道底標(biāo)高上20 cm～30 cm時(shí)，采用人工清底至設(shè)計(jì)標(biāo)高。引水管管道安裝完畢后進(jìn)行回填。回填過(guò)程中嚴(yán)禁挖掘機(jī)在回填土上行走，應(yīng)分層回填夯實(shí)。主引水管管道安裝完畢后，將臨時(shí)泄水管道進(jìn)行拆除。臨時(shí)泄水管道拆除之前對(duì)引水管安裝進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后拆除上下游圍堰疏通河道，將DN1 200泄水管拆除，對(duì)其他設(shè)施進(jìn)行恢復(fù)原貌。

3.4 黃柏河取水口施工方案

取水口采用沿黃柏河碼頭垂直線與夜明珠中橋橋墩延長(zhǎng)線設(shè)置圍堰，在圍堰上鉆孔注漿、再進(jìn)行鋼沉箱的施工方案。圍堰底層寬度5 m，上層寬度2 m。鉆孔深度大于取水口深度，鉆孔口徑DN125?？拙? m，注漿慮管為DN100 PVC塑料管，注漿管為DN32 PVC塑料管。

取水口開(kāi)挖深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，澆筑混凝土支座固定取水管頭部，安裝不銹鋼攔污格柵。

取水口安裝完工后進(jìn)行河道清淤。

3.5 黃柏河河道清淤施工方案

取水口安裝完工后，將圍堰拆除，將鋼沉箱吊起。租賃挖泥船對(duì)河道進(jìn)行清淤，以保障長(zhǎng)60 m，寬25 m的河道清淤達(dá)到56 m的設(shè)計(jì)高程。

4 安全文明施工、環(huán)保措施及防汛措施

一是建立各級(jí)人員安全生產(chǎn)責(zé)任制度，明確各級(jí)人員的安全責(zé)任。二是抓制度落實(shí)、抓責(zé)任落實(shí)，定期檢查安全責(zé)任落實(shí)情況，及時(shí)處理。三是制定人工頂管、河道挖掘及清淤等施工方案的應(yīng)急預(yù)案。四是取水系統(tǒng)工程在枯期施工期間，對(duì)防汛搶險(xiǎn)的影響有限，考慮至枯水期不可預(yù)見(jiàn)的超標(biāo)準(zhǔn)洪水的不利影響，制定相應(yīng)的施工期超標(biāo)準(zhǔn)洪水防治預(yù)案。

5 工期安排

考慮環(huán)保政策及汛期原因，汛期河道內(nèi)不能施工，取水段工程于2018年10月15日汛期后開(kāi)工建設(shè)，至2019年2月竣工，工期4個(gè)月。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)取水工程施工方案的分析研究及實(shí)施情況跟蹤，確保實(shí)施過(guò)程中施工方案可行，施工安全有保障，工期滿足投入運(yùn)行要求，有助于推進(jìn)整個(gè)三峽花苑水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)，為水源熱泵技術(shù)提供示范，不論從宏觀還是微觀上均有良好的推廣前景。