暗渠工程应急抢险实施方案分析

王继涛

（山东省调水工程运行维护中心烟台分中心，山东烟台264000）

1 工程概况

山东省胶东地区引黄调水工程位于山东省胶东半岛北部，自滨州市打渔张引黄闸引取黄河水至威海市的米山水库，输水线路全长482km。全线共设9级提水泵站、5座输水隧洞、6座大型渡槽及其它各类建筑物400余座，输水渠道包括明渠、暗渠、管道等多种形式。该工程是南水北调胶东输水干线的重要组成部分，是实现山东水资源优化配置，缓解胶东地区水资源供需矛盾，改善当地生态环境的重要水利基础设施。

该工程自蓬莱村里隧洞出口至福山高疃泵站为暗渠，基本沿清洋河左右岸布置，总长28.96km，设计断面由1.8m×2.6m（宽×高）和2.6m×2.6m两种断面型式，均为现浇钢筋混凝土结构。

2017年受台风“海棠”影响，8月3日0时至6日6时，烟台市发生自2000年以来最大连续强降水过程。短时间内栖霞洛汤河水位猛涨，洪水对沿岸河堤冲刷，造成胶东调水工程5节混凝土暗渠冲毁（总长60m），导致供水中断。该段暗渠宽2.7m，高3.55m，净宽1.8m，净高2.6m，轴线转弯半径为500m，纵比降为1/193.5，暗渠底高程为82.77～82.46m。

险情发生后，组织实施北洛汤暗渠应急抢险修复任务，主要包括冲毁暗渠连接及护坡修复等。

2 抢修方案

2.1 方案比选

根据现场实际情况，本着保障安全、保证时间的原则，拟定两个应急抢修方案。

方案一：混凝土箱涵复位方案

1）施工方案与实施顺序。首先进行施工临时围堰填筑，进行施工降排水，保障干地施工，利用千斤顶和吊车将箱涵吊离施工作业面，采用埋石混凝土进行基础处理，其后将箱涵进行复位，凿除箱涵接缝处部分混凝土后埋设金属止水片，浇筑细石混凝土封闭。

施工顺序：施工围堰→施工降水→箱涵吊离→基础处理→箱涵复位→止水处理。

2）优缺点分析，优点：最大程度地保障原设计；缺点：作业面较窄，箱涵吊离及复位存在一定困难。

方案二：钢管替代方案

1）施工方案与实施顺序。施工方案主要包括：方变圆异形件加工、现有水毁暗渠的破碎清理、施工临时围堰填筑，施工降排水，采用埋石混凝土进行基础处理，管道吊装及焊接、支墩浇筑、回填等。

施工顺序：暗渠破碎清理→施工围堰→施工降水→基础处理→管道吊装→止水处理。

2）优缺点分析，优点：管道安装进度相对较快；缺点：方变圆异形件加工难度大。

两个方案均需要首先做好施工临时围堰、施工降排水和基础处理工程，为尽快修复工程，保障调水任务顺利完成，决定采用方案二，即钢管替代方案。

2.2 施工导流及排水

由于正值汛期，河内水位较高，根据现场水位情况，新建施工围堰高度约为2.0m，采用梯形编织袋装砂土的形式填筑，围堰顶宽约为2.0m，迎水坡坡比为1∶1.5，背水侧坡比为1∶1，在迎水坡处铺设复合土工膜，考虑到现状水势情况，用钢管等工具将复合土工膜更好地贴合围堰边坡，然后用编织袋装砂土压盖，施工围堰总长度约为200.0m。施工区内开挖若干条排水明沟和集水井，加强排水，确保施工场地为干地施工。

2.3 基础处理

首先将箱涵用破碎锤现场进行破碎，将钢筋及碎块清理干净。钢管基础采用C20埋石混凝土处理，底宽5.0m，深1.5m，左侧齿墙深1.5m，右侧齿墙深0.5m，埋石混凝土埋石率（按体积计）不超过25%，块石粒径不超过30cm。先将基础清理干净，浇筑厚30cm的混凝土，块石均匀埋放在新浇筑的混凝土层上；块石与块石之间的距离（水平的和垂直的）应以不影响对混凝土进行充分振捣为宜，空隙不小于10cm。埋石混凝土采用浇筑一层混凝土，埋放一层块石的方法施工，即铺筑一层混凝土，在振捣前即铺埋一层块石，在块石间的空隙中插入振动器将混凝土振实，并让块石沉入混凝土层中一半、外露一半，然后再铺筑第二层混凝土。

2.4 钢管选用及安装

2.4.1 钢管选用

水毁段暗渠设计流量为11.0m3/s，校核流量为14.3m3/s，按照柔性管最大流速3.0m/s控制，选定DN2600螺旋钢管，共60m。根据埋地钢管结构要求，采用φ2644×22mm螺旋钢管，刚性焊接连接；为便于连接，DN2600螺旋钢管管中心高程与水毁段暗渠中心高程一致；为满足抗浮稳定要求，设置素混凝土支墩，支墩规格为1.2m（长）×5.0m（宽）×3.6m（高），结合钢管规格，支墩间距为6.0m。

2.4.2 钢管与暗渠的衔接

钢管通过方变圆异形连接件与现状暗渠连接，异形连接件一端与暗渠柔性承插口连接，另一端与钢管焊接。异形连接件断面依次为：矩形断面1.75m（宽）×2.55m（高），长度为1.2m；天圆地方，长度为2.2m，接口圆形断面φ2644×22mm，长度为6.0m。

异形连接件插口与暗渠柔性接口长度为0.6 m，中间填充油麻5cm，内、外侧充填石棉膨胀水泥，长度均为0.275m。异形连接件与暗渠同轴线安装，中间弯管及凑合节长度根据现场测量情况确定。

2.4.3 防腐蚀处理

钢管及钢制管件防腐蚀处理，内外防腐前均进行表面预处理。除锈前对管道表面所有可见油污、尘土等污物进行擦拭和清洗；钢材表面无可见的油脂和污垢，并且没有附着不良的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物；底材显露部分的表面具有金属光泽，焊接表面光滑无刺、无棱角、焊瘤等；管道内部刷食品级环氧树脂防腐，外部采用加强级环氧煤沥青漆防腐补口。

2.5 支墩钢筋绑扎及混凝土浇筑

管道吊装前，完成支墩竖向钢筋预埋及管座基础混凝土浇筑工作；管道吊装完成后，完成上部钢筋板扎及混凝土浇筑工作。支墩断面尺寸为5m（宽）×3.6m（高）×1.2m（长），采用C30商品混凝土进行浇筑。

2.6 渠坡恢复

对冲毁段暗渠上下游左岸堤防予以恢复并进行护砌，护砌范围为桩号3+570～3+675，长105m，护坡采用M10浆砌块石重力式挡墙，最大限度恢复耕植土面积。

3 施工组织

3.1 施工场地及道路

为施工方便，对进村坑洼不平的道路进行维修，铺设碎石；沿河堤至施工场地修筑一条临时土路，以便施工机械可以下到河内进行施工。征用沿河测0.33hm2土地，作为施工场地，堆放物料及大型机械设备进场操作。

3.2 合理安排施工工序

抢险工程，工期要求极为苛刻，为确保按期完成抢险任务，还组织了两只专业队伍分别进行土建及管道预制安装施工，在进行土建基础施工的同时，对方变圆异形连接件进行预制，基础浇筑完成时，方变圆异形连接件及钢管已运至施工现场，迅速开展管道吊装及焊接作业；管道吊装完成后，继续进行支墩钢筋绑扎及混凝土浇筑工作。

3.3 人员、材料及设备配置

选派精干技术管理人员及施工队伍，投入到该工程施工。人员按照两班制作业，每班工作12h，按照人员轮班，设备不停的原则，昼夜开展抢修作业。所有建筑材料经过检验合格后，方能进场使用。机械设备在施工现场允许的条件下，优先选用大功率设备，保证有充足的材料和配件供应。

4 结语

历经20d的昼夜奋战，北洛汤暗渠抢险工程主体完工，为胶东调水正常运行提供了保障。经过两年多的调水运行，抢险段工程运行良好，未出现漏水及滑坡等问题。总结经验，此次抢险修复任务的圆满完成，得益于高效的指挥系统、科学的抢险方案、有序的现场管理、高素质的抢险队伍及有力的后勤保障。