某城市大型原水管道工程過河方式分析

陳能

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東廣州 510010）

1 工程概況

本工程位于廣州市番禺區(qū)境內(nèi)，原水管道起點(diǎn)為番禺區(qū)紫坭島，管道終點(diǎn)為番禺區(qū)石碁鎮(zhèn)石碁水廠，總設(shè)計(jì)規(guī)模為55 萬m3/d，新建原水管道管徑為DN2200，項(xiàng)目建成后，將為番禺區(qū)第一水廠、第二水廠和石碁水廠供應(yīng)原水，工程總平面如圖1所示。原水管道途中需穿越紫坭河和市橋水道，管道過河方式為本工程的重要節(jié)點(diǎn)，其結(jié)果將極大影響工程的施工質(zhì)量。因此，本文將結(jié)合工程的具體情況，對(duì)大型原水管道工程的過河方式進(jìn)行具體地分析。

圖1 工程總平面

2 過河方式概述

常用穿越河流的方法主要有沉管施工、頂管施工和圍堰施工以及架管施工，而對(duì)于大型原水管道在穿越較大河涌時(shí)，架管施工不適用于該類型工程，因此下面將對(duì)于沉管施工、頂管施工和圍堰施工進(jìn)行比較分析。

2.1 沉管施工

沉管施工需要在水下進(jìn)行施工作業(yè)，目前主流的沉管施工方式是采用一次性整體沉管鋪設(shè)的方法，即先把管道分段組對(duì)拼裝，然后再在水上將整段沉管段按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行連接，整體浮運(yùn)至設(shè)計(jì)位置后再整體沉放。沉管施工適合于在河床比較穩(wěn)定且河涌水流不急的河道，河道河床穩(wěn)定在施工時(shí)能順利地在河床下開挖溝槽，同時(shí)沉管施工需要在水上對(duì)管道進(jìn)行整體浮運(yùn)和沉放，這都需要河涌的水流流速較緩以便施工。采用該種過河方式的優(yōu)勢(shì)在于：①工程投資較低，整體的施工工期較短；②其適用的河涌水深范圍較大，且除了少量的水下作業(yè)外，大部分工作均為水上作業(yè)，施工較為安全。其缺點(diǎn)是對(duì)河道通航有較大影響；水上作業(yè)設(shè)備要求多，施工空間要求較大，不適用一般的較小河流；水底開挖過程對(duì)河道及周邊環(huán)境有一定程度影響。

2.2 頂管施工

頂管施工是一項(xiàng)專業(yè)性高、施工難度大、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、造價(jià)相對(duì)較高的工藝[1]，主要是借助頂推裝置，將設(shè)計(jì)管道逐節(jié)頂進(jìn)的非開挖施工技術(shù)，廣泛用于市政燃?xì)?，石油化工等管道工程，該技術(shù)日趨成熟，體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、普及程度高等特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)開挖施工的缺點(diǎn)，在城市建設(shè)中更能充分體現(xiàn)頂管的優(yōu)勢(shì)。頂管施工的優(yōu)勢(shì)在于除頂管井以外無須進(jìn)行開挖，對(duì)地面的破壞以及交通的影響較小，而且一般頂管管道的埋深較深，可有效避開現(xiàn)狀管線，但同時(shí)也導(dǎo)致頂管的費(fèi)用較高。

2.3 圍堰施工

河涌圍堰施工即明挖的一種，圍堰止水主要依靠鋼板樁鎖口的緊密性，同時(shí)圍堰間的土袋粘土也能起到有效的減滲作用[2]。在工程建設(shè)中先修筑水中圍堰以防止水和土進(jìn)入管道設(shè)計(jì)位置，再在圍堰內(nèi)排水開挖基坑，敷設(shè)管道，在工程主體結(jié)構(gòu)完工后，回填基坑土至設(shè)計(jì)面，再拆除圍堰，恢復(fù)河涌原始面貌。圍堰一般在用完后拆除，圍堰高度高于施工期內(nèi)可能出現(xiàn)的最高水位。圍堰施工一般建議在河涌枯水期進(jìn)行，宜分段施工，這樣可避免對(duì)河涌改道引流。對(duì)于有通航要求的河涌，分段施工時(shí)尚應(yīng)盡量減小對(duì)通航影響。分段圍堰施工的優(yōu)點(diǎn)：

（1）施工周期快，可兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行；

（2）埋深相對(duì)較淺，不必像頂管段有埋深要求，只需滿足抗浮要求即可；

（3）施工質(zhì)量能較好地控制，防水質(zhì)量有保證。

3 工程實(shí)例分析

管道過河方案的選擇需要結(jié)合地形、地貌、地質(zhì)、通航、工期、城市防洪等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定[3]。本工程跨越多處河流及河涌，其中最主要的分別為紫坭河及市橋河，方紫坭河水面寬度約150m，市橋河水面寬度約320m，鑒于不同過河處存在地質(zhì)情況差異、兩岸河堤情況不同、河流水文情況差異、河床底深度、河流沖刷及流速等，需根據(jù)具體過河情況分別提出可行性高、安全風(fēng)險(xiǎn)低、經(jīng)濟(jì)性好的方案。根據(jù)本工程的具體情況，各過河施工方式的比選見表1。

表1 管道穿越河流方式的比選

通過以上幾種穿越方式的比較，由于紫坭河和市橋水道的河道寬度大，屬于區(qū)域主河道，不具備圍堰開挖條件，且若采用頂管施工工藝，頂進(jìn)長度超過150m，地質(zhì)變化可能性大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，施工工期也難以保證，并且頂管施工的工程費(fèi)用較高，因此本工程采用沉管施工的過河方式進(jìn)行施工。沉管段的設(shè)計(jì)應(yīng)符合航道的管理規(guī)定，其管道頂部高程應(yīng)在規(guī)劃航道底標(biāo)高4m以下，且沉管段的平直段應(yīng)滿足通航要求。

根據(jù)上述要求，本工程過紫坭河河床底部超過4m 的覆土段不小于140m，過市橋水道河床底部超過4m 的覆土段不小于180m，以保障航行安全。本工程沉管施工的典型剖面如圖2所示。

圖2 沉管施工典型剖面

4 結(jié)語

綜上所述，本工程兩處過河道處根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，且考慮到工期以及施工安全等方面，采用了沉管施工的過河方式，對(duì)后續(xù)類似的工程具有重要的參考意義。對(duì)于實(shí)際工程，采用何種過河方式，還是需要根據(jù)具體工程的實(shí)際情況，綜合考慮造價(jià)、施工安全以及航道等權(quán)屬部門的意見等方面，進(jìn)行深度工藝比選論證才能最終確定最優(yōu)的方案。