東山供水工程關河庫尾PCCP安裝鋪設施工方案

馮 璐

（山西省東山供水工程建設管理局 山西太原 030002）

1 工程概況

東山供水工程是“十二五規(guī)劃”中山西大水網(wǎng)建設中的一項重要骨干工程，具有施工線路長、地質條件復雜、沿線地下水位線高等特點，尤其是有1.5 km的PCCP（DN1400）壓力管線安裝位于關河水庫庫尾，穿過濁漳河河漫灘，施工難度較大。

根據(jù)地質資料顯示，此段管線管底位于庫水位之下，管基埋深5～9 m，砂土層以下為黑色積淤含少量砂，地下水較為豐富，土料已達飽和狀態(tài)有滲水，流變性較大，地基承載力差。且2016年7—9月份，汛期降雨量較大，連續(xù)的降雨導致關河水庫水位上漲，地下水位升高。7月19日榆社范圍內(nèi)突降特大暴雨，導致濁漳河內(nèi)渾水流量增大，將濁漳河右岸縱向圍堰沖垮，河內(nèi)渾水流徑改變，庫尾原設計線路土體處于飽和狀態(tài)，洪水平均深約1 m 左右，給管線安裝帶來了新的難度。

2 管槽試開挖

為關河庫尾淹沒區(qū)PCCP 管道開挖提供最優(yōu)的施工參數(shù)和方法，首先在樁號GH4+400、GH4+900、GH5+400、GH5+900 段進行試開挖，該段設計開挖坡比為1∶1，挖深5～9 m。在管槽挖深至2 m 左右底部開始涌水，邊坡臨界面開始塌陷，繼續(xù)向下開挖涌水逐漸增大，邊坡繼續(xù)向下滑塌，管槽開挖不能按設計邊坡成型，將開挖邊坡放大至1∶2 仍存在上述情況。根據(jù)對管槽試開挖情況分析，該段管槽土料含水高、邊坡的穩(wěn)定性差。存在較大的安全隱患，為保證管槽施工安全，增加邊坡穩(wěn)定性，保證施工機械運行安全，擬采用鋼板樁進行邊坡防護。具體施工順序：鋼板樁支護→管槽開挖（含開挖前施工排水）→基礎換基→PCCP 安裝→管溝回填。

3 鋼板樁支護

3.1 鋼板樁選用

本文選用SKSP-IVA 型鋼板樁，U 型熱軋鎖扣鋼板，單根長度12 m，具體參數(shù)詳見表1。

3.2 鋼板樁施工

1）鋼板樁的準備及支護

考慮管線上排水井、排氣井、鎮(zhèn)墩混凝土施工周期較長，鋼板樁周轉周期也相應加長，施工過程中鋼板樁循環(huán)使用，按300 m 一段考慮，再留100 m 備用。鋼板樁支護前應先進行管槽開挖，挖除1 m 后再打鋼板樁，確保邊坡穩(wěn)定性。

表1 鋼板樁特性參數(shù)表

要打的鋼板樁設置在原設計軸線倆側，兩側鋼板樁間距為4 m。依據(jù)施工經(jīng)驗，結合該段管線設計開挖深度，鋼板樁支護分為：開挖深度為5 m 以內(nèi)和開挖深度為5～9 m 的支護。

管溝開挖深度在5 m 以內(nèi)，鋼板支護前挖除1 m，選用SKSPIVA 型U 型熱軋鎖扣鋼板樁，單根長度12 m，嵌入管槽底8 m，詳見圖1。

圖1 開挖5 m 以內(nèi)管溝鋼板樁設置斷面圖

管溝開挖深度在5～9 m，鋼板支護前挖除地表淤泥厚1 m，打入鋼板樁單根長度12 m，嵌入管槽底不小于4 m。并在距樁頂端50 cm 和距PCCP 管頂1 m處增加兩道橫向DN200 的鋼管進行內(nèi)撐，內(nèi)支撐水平間距為4.0 m，詳見圖2。

2）拔鋼板樁

管槽回填后，拔除鋼板樁，重復循環(huán)使用。拔樁采用振動錘拔樁，該段PCCP 需開挖、安裝、回填按序同步進行，當連續(xù)回填五根回填至鋪設警示帶位置時，再從己回填的第一根管開始拔樁，防止拔樁后邊坡滑動導致已安裝的PCCP 管被擠壓移位。每拔2～3根樁后開始對拔樁后留下的樁孔進行回填處理，并用砂進行回填。

圖2 開挖5～9 m 以內(nèi)管溝鋼板樁設置斷面圖

4 管槽開挖

4.1 土石方開挖

土石方開挖基本施工程序為：測量放線→土石方開挖→基礎面處理→質量檢查與驗收。該段開挖采用分層分段施工。鋼板樁完成后先進行初次開挖，采用2 m3反鏟挖機分段分層開挖，每層開挖深度不大于4 m，最后一層直接開挖至管溝保護層。根據(jù)開挖深度不同，要及時根據(jù)開挖深度進行內(nèi)撐支護。在挖機開挖第一層時，開挖料分別堆放至溝槽兩側以備回填，由于管道一側需修筑施工道路，所以施工道路一側少堆放土料，而另一側采用裝載機推運，將開挖土料采用2 m3反鏟挖掘機分兩到三次倒運至距離管溝最少10 m 以外的場地內(nèi)堆放，以減少管溝邊的側壓力。

4.2 管溝安全監(jiān)測

作為深基坑工程，應注重施工監(jiān)測工作，并根據(jù)監(jiān)測結果進行反饋，及時調(diào)整施工方案。該段主要監(jiān)測內(nèi)容包括：基坑內(nèi)外的觀察、邊坡土體頂部的水平位移、基坑周圍地表沉降，確?；邮┕ぐ踩M行。在基坑開挖期間，每開挖一層觀察2 次

4.3 施工排水

管溝開挖過程中，應做好溝槽基礎面排水工作，順延管底一側開挖臨時排水溝和集水井，并采用4 吋桿式污水泵將積水抽排至開挖施工區(qū)外圍河灘。

5 基礎換填

該段管線地基為飽和狀低液限黏土，管基承載力不能滿足管線安全運行要求，需對管基進行換填。開挖至基礎面后換填1.5 m 厚的塊石再鋪30 cm 的碎石；如換填塊石不能滿足設計要求時，換基直接采用填筑1.5 m 厚素混凝土。

6 PCCP 管道安裝

具體管道安裝工藝流程如圖3所示。

6.1 安裝準備

管道安裝前應保持管道內(nèi)部清潔，進行雜物清理，并對橡膠圈進行外觀質量檢查。同時應進行碎石墊層填筑，填筑應一次鋪設完成，鋪攤均勻并整平。

6.2 安裝

管溝開挖深度在5 m 以內(nèi)，PCCP 安裝采用50 t履帶吊安裝；管溝開挖深度在5～9 m 時，因該段底層土料含水已達飽和狀態(tài)，地基承載力弱，履帶吊作業(yè)時盡量停放在距離管溝較遠的位置，以減少側壓力，PCCP 安裝采用75 t 履帶吊安裝。

圖3 管道安裝工藝流程流程圖

6.3 接口打壓試驗

接口打壓試驗分三次進行，第一次打壓在管道安裝后隨即進行，第二次打壓在每安裝3 節(jié)管件后對先前安裝的第一節(jié)接頭進行打壓，第三次打壓在管道回填完成后對每一個接頭進行打壓。

6.4 接頭處理

接頭處理主要是對管道外部接縫和內(nèi)部接縫進行灌漿封堵。接頭外側裹一層針刺膜帶布作為外模（寬度為250 mm），將外模兩邊折回縫制成孔道，用鐵條穿入后裹好、扎緊，在最上面留出灌漿口，然后灌入1∶3 的水泥砂漿（水灰比為0.65），待砂漿灌滿后，灌漿口上用干硬砂漿填滿抹光。內(nèi)部接縫內(nèi)進行聚硫密封膠塞填，并人工搗實抹平。

6.5 現(xiàn)場合攏

該段管道安裝過程中采用分段分區(qū)施工，需進行現(xiàn)場合攏，實施時采用對接雙面焊合攏。

6.6 溝槽回填

該段PCCP 輸水管線地層為飽和狀低液限黏土。根據(jù)施工技施藍圖回鎮(zhèn)標準，該段開挖料不能滿足回填要求，需從距離管線4 km 處外購土進行管側回填和初步回填，外購土回填至管頂50 cm 后再利用開挖料進行回填。

1）回填前應進行溝槽內(nèi)雜物清除與積水排除。

2）管側回填、管基腋角120°（136°）內(nèi)，采用外購料填筑，填筑后黏性土壓實度不小于95%，非黏性土的最小相對密度Dr為0.75。

3）初步回填：采用外購料填料，填至管頂50 cm回填材料粒徑≤50 mm，填筑后黏性土的壓實度不小于92%，非黏性土最小相對密度Dr為0.7。

4）回填時先將敏角部分采用專用工具搗實后再分層對稱回填，夯實從管槽壁兩側同時同步填筑，嚴禁單側回填、單側夯實。

7 結語

1）因該段管線位于水庫水位之下，土料含水量較大，加上施工機械施工擾動，邊坡不穩(wěn)定容易出現(xiàn)滑坡塌方擠管事件，所以管線施工過程中保證邊坡穩(wěn)定性是本方案的重點，應加強管溝安全監(jiān)測。

2）通過采用鋼板樁進行邊坡防護的施工方案，順利完成關河庫尾段PCCP 安裝鋪設，且通過2017年東山供水工程兩次試通水效果表明，該段管線及沿線建筑運行正常，說明此方案適用于PCCP 庫尾施工。