冶河灌区二干渠倒虹吸管道施工技术

第 8 卷O 1 2 0 1 0 年 3月 南水北 调与水 利科技 S o u t h t c No r t h Wa t e r Tr a n s f e r s a n d Wa t e r S c i e n c e Te c h n o l o g y Vo 1 8 S u p p Ma r 2 0 1 0 冶河灌区二干渠倒虹吸管道施工技术 孔 强 ， 刘忠 良 ( I 石家庄冶河灌区管理局 ， 石家庄 0 5 0 0 5 1 ； 2河北省水利工程局 ， 石家庄 0 5 0 0 2 7 ) 摘要： 通过对冶河灌区二干渠倒虹吸管道施工中的碎石垫层、 三七灰土、 管道安装等施工方法和关键环节取得的成 功经验进行总结， 分析了影响管道施工质量的关键因素， 提出水利工程大直径混凝土预置管道施工的注意事项、 改 进措施 ， 有效防止了管道施工中基础沉降、 漏水、 管道断裂等多发问题 ， 对类似管道工程施工具有重要的借鉴意义。 关键词 ： 预应力混凝土管 ； 三七灰土 ； 碎石垫层 中图分类号： TV 6 7 2 9 文献标识码： B 文章编号： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 0 ) 0 0 1 0 0 6 8 0 2 Th e Co n s t r u c t i o n Te c h no l o g y o f I nv e r t e d Si p h o n Pi pe i n t h e 2 M a i n Ca na l o f Ye h e I r r i g a t i o n Di s t r i c t KO NG Qi a n g ， L I U Z h o n g l i a n g ( 1 Y e h e I r r i g a t i o n Di s t r i c t o fS h i j i a z h u a n g， L u q u a n 0 5 0 2 0 0 ， C h i n a ； 2 W r C o n s e r v a n c y E n g i n e e r i n g Bu r e a u o f He b e i Pr o v i n c e S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 2 3 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：I t s u mma r i z e d t h e e xp e r i e nc e s o f p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n t e c hn o l o gy a b o u t g r a v e l c u s h i o n，3：7 l i me - s o i l ，p i p e l i n e i n s t a l l a t i o n i n t h e 2 ma i n c a n a l o f Ye h e i r r ig a t i o n d i s t r i c t ，a n d a n a l y z e d t h e k e y f a c t o r s i n flu e n c e d t h e c o n s t r uc t ion q u a l i t y I t p r op o s e d t h e c a u t i o n s a n d i mp r o v e me n t me a s u r e s i n t h e p r e f a br i c a t e d c o n c r e t e p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n wi t h b i g d i a me t e r i n h y d r a u l i c e n g i n e e r i n g，wh i c h c a n p r e v e n t t h e f o u nd a t i o n s u bs i d e n c e ，l e a k a g e a n d b r o k e n e f f e c t iv e l y Ke y wo r d s：Pr e s t r e s s e d Co nc r e t e Pi p e ；3：7 l i me - s o i l ； g r a v e l c us h i o n 1 工程概况 冶河灌区二干渠倒虹吸穿越鹿泉城区， 将城区北斗路至 太平河南岸 1 1 9 5 m明渠改建为 DNI 4 0 0双向预应力混凝土 管倒虹吸管道输水， 单管设计流量 2 m3 s 。该工程主要由长 管线、 大直径( 直径 1 4 m) 预应力钢筋混凝土预制管道组成， 另配有进、 出口检修闸， 冲沙闸， 及镇墩若干。通过科学合理 的施工技术和严格的质量控制 ， 工程建设顺利完成 ， 并且管道 输水通畅， 运行状况良好， 管道基础无沉陷， 管身无渗漏、 管内 无拥堵等情况发生， 工程取得圆满成功。 2 管道基础施工 管道基础由碎石垫层、 三七灰土两部分组成， 如图 1 所示。 2 1 碎 石垫层 施 工 2 1 1 管道基础碎石垫层 的优点 与现浇混凝土等垫层相比， 碎石垫层具有以下优点。 碎石垫层属柔性基础， 对地基不均匀沉降具有 自我修复 功能， 更适合于混凝土预制管道的柔性联接。混凝土预制管道 之间采用承插式接 口， 橡胶圈止水， 接 口处允许有1 O的弯 角 ， 属柔性连接。在管道多年运行 中， 当地基 在允许范围 内发 生不均匀沉降时， 碎石垫层中由于孔隙的存在， 垫层本身也会 随地基发生一定形变， 同时管道连接处也会发生微小弯曲( 在 允许范围内) ， 这一过程混凝土管体受力也会重新分布而不致 产生集中受力， 不会发生因管身承受过大集中力而破坏。 图 1 倒虹吸管道标准断面 碎石垫层具有造价低， 施工方便快捷的特点。石家庄 地区碎石材料丰富， 质优价廉， 本工程碎石垫层造价为 7 5 8 3 元 m。 ， 而同混凝土垫层至少在 2 5 0元 m。以上。碎石垫层 直接大范围分层压实石子， 省去了支模、 浇注、 养护等工序， 不 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 2 1 0 修 回日期 ： 2 0 1 0 0 3 2 0 作者简介 ： 孑 L 强 ( 1 9 7 8 一 ) ， 男 ， 河北正定人 ， 工程师 ， 从事灌 区管理 、 农田水利设计 、 水利工程施 工等工作 。 6 8 鞴 薅 糍 #秘 孔 强等 冶河灌区二干渠倒虹吸管道施工技术 仅施工方便 ， 而且大大加快了施工进度。 2 1 2管道基础碎石垫层 的施工方法 为保证 碎石垫层达到足够 的密实度 以及当地丰富 的石子 资源 ， 施工 中选用粒径 为 5 1 0 m r n 、 1 O 2 0 i i l r n 、 2 0 4 0 I T I I T I 三种粒径碎石 ， 石 子要求 坚 硬无 风化 ， 粒径 均 匀 ， 搭 配合 理 。 先将 5 1 0 I T IY I 1 、 1 0 2 0 mm、 2 0 4 0 mm三种粒径石子混合 料倒在三七灰土之上， 后跟 1 0 t 推土机推平碾压， 按每 2 5 c m 厚一层控制， 每层碾压 4 6遍， 碾压时推土机行进速度控制 在 3 5 ( _+2 ) k m h 。压实合格后( 设计密实度 1 7 3 g c m3 或压 实前后压 实下 沉小于 1 mm) ， 再铺 5 1 0 c m 厚 ， 5 1 0 i n l n粒 径碎石 ， 推土机推平压 实。铺 5 1 0 mm粒 径碎 石 的是 为了 填补最上层石 子的J J , L 隙， 防 止 回填 土粒进 入孔 隙引起地 面 沉 陷。经过 以上部 分的施 工 ， 碎石垫层 达 到 3 0 c m 厚 ， 之后 ， 在碎石垫层之上布置管道中心线， 沿管线方 向人工挖 1 0 c m 深管槽 以备管道安装 。这 种先填 实再开 挖 的施 工方 法 ， 有利 于保证 管道底部碎石垫层 的压 实质量 ， 避 免管身 下方虚 填石 子。管道安装完成后， 再将管道两侧石子用铁钎和木杠砸实。 2 2 三 七灰 土 的冬 季施 工 本工 程中 ， 三七灰 士施 工主要在冬季 ， 为保证 三七灰土质 量 ， 除满足一般 的技 术要求 外 ， 通过本 工程实 践 ， 还 必须 注意 以下几点： 一是选择施工时间， 冬季天气寒冷干燥， 灰土的拌 制宜选在 晴朗天 气的 中午 1 0点 一1 2 点 ， 此 时土 中 的小 冰粒 已开始融化 ， 不致 有大块冻 土 ， 灰土 易拌匀 ， 且 伴随 掺入 白灰 的发热使灰土 中不会含小冰 晶； 二是 已压 实灰士 的养护 ： 这在 三七灰土 的冬季施工中非 常重要 。养护时， 可用 草帘或塑料膜 覆盖灰土 ， 气温很低时 ， 上边可再覆一松层土 以增强保温效果 。 3 混凝土预制管道的安装 3 1 混凝 土预 制 管道 的检 查 只有合格 的预制混 凝土 管才能 用于安装 ， 这是确保 管 道 施工质量 的前提 。对管 道检 查 ， 第一观察管 身的外观质量 ， 看 有无蜂窝 、 麻面 、 孑 L 洞 ， 对 于小 的孔 洞可 用硅胶 等奈水 胶凝 材 料修补 ； 第二检 查管 体 内部有 无 缺陷 ， 方 法是 用小 锤轻 敲 管 身， 若发出“ 当、 当” 的清脆声音， 则说明混凝密实无空洞、 裂缝 等缺陷， 管身质量合格 ， 相反， 若发出“ 咚、 咚” 的空洞声 ， 则说 明混凝士 内部有质量缺 陷 ， 应做费管处理 ； 第三检查 承 口工作 面 ， 工作 面要 光滑 ， 工作 面打磨的好坏将直接影 响橡胶 圈的止 水效果 ， 承 口尺寸应在规定 限差 以内， 简单方法是用 盒尺或预 置长度木杆 ， 测量承 口内不 同方 向的直径 。 3 2 管道 的安 装 DN1 4 0 0预制混凝土道管单根长 5 0 i n ， 重 5 2 t 。安装所 用机具有 ： 吊车 l 辆 ， 导 链 2个 ， 水准仪 一 台， 经 纬仪 一台 ， 钢 丝绳 、 粗木杠若干 。安装时 ， 将一导链 ( 竖直方向 ) 放 在吊车钓 钩上 ， 将混凝土管 吊起 ， 放置 在待安 装位 置 ， 由水准 仪控 制管 顶高度， 调节导链， 将管身 固定于设计高程。再把另一导链 ( 水平方向) 的吊点固定在待安管插口， 底部固定在前管( 已安 装好) 管身， 在前管插口安放橡胶圈， 操作滑轮， 使待安管承口 接入前管插 口。承、 插 口的合拢压紧是依靠安装在管件外壁 左右两侧的牵引机收紧来完成的。导链的一端与环向缠绕在 要安 管件外壁上的钢丝 绳连接 ， 另 一端与 环 向缠 绕在 已安管 件外 壁上的钢丝绳连接 ( 如图 2所示) 。就位合 拢时两侧的导 链应同时拉动收紧， 使带有胶圈的插口均匀而又缓缓地进入 承 口， 要特别 注意进 入时让承 、 插 口周 围各处的啮合宽度保持 一 致 ， 以保 证管件的 同心 度及胶 圈 的封 水性 能 。胶 圈进 入 承 口时， 若发现有不均匀现象， 及时用木质钎调节， 使其均匀， 直 至胶圈被压紧到设计位置为止。然后用放置在设计中心线上 的经纬仪对 中， 通过两侧倒链调整 找正 管件 中心线 ， 并 同时用 水准仪检测管件的标高， 让其达到设计标高要求。就管件找 对标高并找正中心线后， 用预制 昆 凝土楔块在管身两侧临时 固定。放松起重绳索后应复核管件的标高和中心线， 然后进 行下 一节 管件的安装 。当管道线路 安装 完毕后 ， 浇 筑支墩 二 期混凝土， 使管道最后固定。 图 2 牵引机安管示意图 改进措施： 安橡胶圈时， 由于混凝土对橡胶圈的摩擦力较 人， 使承 口进入插 口困难 ， 甚至橡胶圈被挤到作面之外。通过 实践 ， 将橡胶 圈涂一层肥皂水 ( 肥皂水要 现场 熬制) ， 减小混凝 土与橡胶圈之间的摩擦， 可以避免上述问题， 安装速度由起初 的 8 1 2根 d提 高到 1 8 2 0根 d ， 安装 效果也更好 。 3 3管道安装质量的检测 3 3 1 承 插接 口检 查 管道安装结束后， 还必须对管道接头伸缩逢质量， 管道承 口与插口之间的缝隙要均匀， 长度控制在 2 4 c m， 若缝隙太 小 ， 管道膨 胀时可能被挤 压损坏 ， 太 大时 ， 管道 收缩后止 水橡 胶圈就可能暴露 出来 ， 引发漏水 。 3 3 2 管道试 水 管道安装完成后 ， 要进行全线水压试验， 检查管道是否漏 水。本工程采用上游渠道来水向管道全线注水， 使管道全线 冲水后 ， 对管道进出口水面进行连续观测， 无明显渗迹， 可交 付使用 。 管道正式通水前 必须 保证管顶以上填土不小于 0 5 m厚 的保护层， 以避免水流冲击和震动引起管身变形破坏。 4 施工 中应注意的几个 问题 在 管道施 工中 ， 还要 注意以下 几个问题。 地基 问题 。管道施工一般管线较长 ， 地基情况变化大 ， 在基槽开挖过程中， 要仔细观察地基土层变化， 及时采取必要 处理措施。本工程中， 就曾发现几处软淤泥地基， 对较浅的采 取换填灰 土处理 ， 对较深 的采用 l m厚 碎石 垫层处理 。 管身回填土问题。管道两侧回填土要均匀， 使管身均匀 承受土压力。因此， 管身左、 中、 右回填士应同步回填， 同时分层 夯实， 另外管道两侧回填土要洁净， 不得混有砖、 石等杂物。 ( 下转第 7 2页) 。 0 。 鸱 第 8 卷 O 1南水北调与水利科技 2 0 1 0年 3月 表 7 混凝 土拌合物性能指标 3 塑性 混凝土质量控 制措施 3 1 应采取措施 严格控制原材料的质量， 尤其要保证砂、 石料进场材料 与配合比试验时的材料一致。对于每批料 ， 按照规定及时送检。 混凝土拌制均采用先进的自动化设备， 配料按混凝土 配合比进行， 并派专门人员进行计量和控制， 确保称量和配 比 准确 ， 试验人员随时进行混凝 土和易性检测 ， 确保混凝土 的拌 制质量 。 混凝土输送采用泵送， 保证混凝土的均一性、 连续性和 强度。若因故中断的， 时间不宜超过 4 0 rai n ， 以入仓口混凝土 和易性作为标准， 不合格则以废料处理l 5 。 即时检测孔口混凝土的坍落度、 扩散度， 根据现场情况 调整加水量 。 在施工 中要严格执行“ 三检制 ” ， 对各道工 序级工序 产品 由班组初检， 初检合格后 由现场值班质检员复检， 复检合格 后 ， 由质检科会同监理工程师进行终检 ， 合格后签字认可方可 转人下一道工序施工。 施工 中应及 时制 备 1 5 0 mm 混 凝 土 标 准 抗 压 试 块 和 l 5 0 mm混凝土弹性模量试块， 标准养护至 2 8 d进行试 验。成墙后对墙体进行钻机钻芯取样 、 注水试验、 岩芯室 内试验 。 3 2 施工过程 中旁站制度 塑性混凝土防渗墙系重要隐蔽工程， 从原材料抽检、 混凝 土生产、 混凝土入仓、 导管提升及各项试验等关键环节， 施工 质检人员、 试验人员、 监理人员和业主均应派驻现场代表， 2 4 h 全过程旁站， 确保整个施工过程得到有效控制。 4 结语 塑性混凝土防渗墙在水库除险加固中的应用可以有效 地解决大坝的坝基和坝体的渗漏， 坝后的散渗区与集中渗漏 点渗水可以明显减弱， 说明可以有效地解决坝体的渗稳问题。 施工中要严格把关， 加强质