水利供水工程供水管道施工技术探讨

骆国柱

(惠州市水电建筑工程有限公司，广东 惠州 516001)

0 引 言

供水管道施工是水利供水工程施工的主要的内容，影响施工质量的因素比较多，需要结合水利供水工程的特点、区域地质条件、施工技术、工程造价等采取有针对性的施工技术，才能更好对保证供水管道施工质量。目前在供水管道施工中常用的方法有两种，一种是顶管施工，另一种是沟埋铺设，每种方法都有其独特的优缺点，需要综合考虑多个方面，才能选择出最佳的施工技术。惠东稔平半岛供水工程长度大达到62.3km，且地质条件比较好，在供水管道施工中选择沟埋铺设施工技术综合效果更好。

1 工程概述

1.1 工程简述

惠东稔平半岛供水工程范围是从西枝江取水，经加压泵站和输水建筑物，将水送至虎坑水库，为沿海工业基地、平海发电厂、巽寮旅游开发区等提供供水，并兼顾补充沿线稔山、铁涌、港口和平海四镇综合用水。其供水工程取水口位于西枝江鲤鱼岭，设计引水流量为5.2m3/s。主要供水目标供水设计保证率采用97%。全线共设置4个分水口或交水点：稔山镇分水口、铁涌及惠州核电分水口、虎坑水库交水点和平海镇交水点。本工程的输水管线的总长为62.3km，其中几个隧洞的总长度约10km，施工工程中包括水泵站、土坝、加压泵站、输水管道、隧洞、调压塔以及量水间等建筑内容。

1.2 特点和重难点

针对稔平半岛供水工程建设项目，施工的重点是：管槽开挖及管道安装，泵站混凝土的施工，隧洞爆破开挖等，深基坑开挖施工难度比较大，在具体施工中，如何在保证各道工序顺利开展的基础上，降低对周围环境造成的污染和破坏，也是本工程施工的重点之一。

2 施工方案比选

惠东稔平半岛供水工程根据地质报告，该段地形地貌为一级阶地及低山丘陵。供水管地基主要为②-1第四系冲积黏土、粉质黏土层和②-2泥质细-中粗砂层；其余为泥质粉砂岩、中粗粒花岗岩全风化层。大部份供水管廊地基承载力较高，工程地质条件较好。因此，在供水管道施工中可选择的施工方案有两种，一种是顶管施工，另一种是沟埋铺设。

方案一：顶管施工。顶管施工最大的优势是整个施工过程，都在地下进行，对地面造成的影响和破坏非常小。但对施工技术有很高的要求，需要采取专业的顶进设备，并对施工全过程进行精确测量，发现偏差就要纠正处理，以保证顶管的准确性。耗时比较短，成本高。

方案二：沟埋铺设。沟埋铺设是通过测量放线的方法，确定好供水管道施工路径，探明施工深度范围内的岩土条件之后，按照设计标高开挖出沟槽，再下放安装供水管道，最后回填。此种方法施工过程比较简单，每道工序都肉眼可见，施工质量更易控制，成本相对顶管施工低很多，施工难度较低[1]。

综合对比方案一和方案二，在本工程鲤鱼岭泵站至稔山分水口段，采取方案二，综合效益更高，因此，采取了沟埋铺设供水管道施工技术。具体的施工工序如图1所示。

在沟埋铺设供水管道施工中，管材选择了PCCPDE2000×6000/P0.6/H4(H6)GB/T19685-2005，管线长13784m，管道采用A型管道、沟埋方式铺设，管顶覆土厚度≥2.0m，大部分管顶覆土厚度<4.0m，局部地段开挖较深，管顶覆土厚度<6.0m。输水流量Q=5.2m3/s，管内设计平均流速v=1.655m/s。正常运行工况下，管道管顶以上为17-40m水头。由于管线转弯制作预制弯头有困难，弯头采用钢管，弯头止推部分采用钢管外包混凝土镇墩。

3 沟埋铺设供水管道施工常见的问题和处理方法

3.1土石方开挖问题

在本工程土石方开挖中存在的主要问题，土石强度不一，分布不规律，无法采取统一的开挖方法，以及控制好对周围环境造成的不良影响等。为解决土石方开挖中遇到的这些问题，采取了分类开挖，加强保护的方法。

在土方开挖中采取放坡开挖的方法，采取1m3反铲进行扒、挖、装联合施工，由8-12t的自卸汽车，将挖土运输到指定的临时堆土场或需要回填的部位，并辅以少量人工平整、清场，及时清理各种杂物，保护好周围的环境[2]。在正式开挖之前，需要采取有效的降水措施，将沟槽地下水位降低到沟槽底部至少50cm的位置，先降水，再开挖，保证整个开挖都在干燥无水的条件完成，降水的速度要大于开挖速度，以免发生沟槽坍塌问题。

在进行石方开挖中，可采取手持风钻钻爆的方法进行开挖，再辅以人工撬挖。

3.2 基坑排水问题

本工程为水利工程的供水管道施工项目，因此和城市供水管道施工相比，地下水位更高，如何将基坑中的积水排出，也是施工中必须解决的主要问题。针对此类工程基坑的排水，一直是需重点考虑的问题，对此，本工程设置了若干个截水沟，通过截水沟有效将施工过程中的雨水，或渗透进来的地表水及时排出去，即地面导沟排水技术，具体的方法是，在四周设置排水沟，从而使雨水、地下渗水、施工废水等汇集到集水井中，再通过潜水泵抽出基坑之外，具体的基坑排水示意图如图2所示。

图2中，1为集水井，2为排水沟，3为建筑物轮廓线，4为水流方向，5为基坑边坡，6为水流方向。

3.3 PCCP管安装问题

PCCP管安装是本工程施工的中难点之一，共需要用到三种规格的PCCP管，包括DN1400、DN1800、DN2000，每节长 6m，每节重量分别为8.88t、12.66t、15.12t。含2个胶圈(双胶圈密封承插口)；其承插口为钢制结构，重量比较大，而且不能污染环境，尤其是在农田、河道等位置装卸以及存放时需要做好保护措施[3]。具体安装中仅凭人力无法完成，采用 30t(或 50t)汽车吊将混凝土管吊入基坑，安装顺序从运布管方向的终点反向施工。如何保证吊装的质量，也是PCCP管安装的时面临的主要问题。为解决PCCP管安装中存在的各种问题和重难点，本工程采取了自制龙门架辅以人工安装的方法，有效保证了施工质量和速度，取得了良好效果。具体的PCCP管安装方法下：

PCCP管安装通过双胶圈承插口式接头连接，以方便及时检查对接之后的密封性。龙门架由双组梁、行走小车、双吊点结构等共同组成，并辅以人工倒链和扶正的方法，保证PCCP管能平稳、安全的就位，安装精度控制在1.0mm以下，具体的PCCP管吊装施工示意图如图3所示。

图3中1表示吊车吊钩，2是倒链，3为PCCP管。

在正式安装之前需要对PCCP管内部进行全面清扫，去除插口杂物和灰尘后，将橡胶套插入到凹槽中，并在橡胶圈和插口环之间，插上一根光滑的杆，将该杆绕接口圆两周，以保证橡胶圈能够紧紧的缠绕在插口之上，形成一个密封的密封面[4]。

利用倒链对PCCP管进行微调，将PCCP管的插口和已经安装好的管子承口对中，再用内拉设备，左右对称设置在管道中心水平位置，控制顶拉力在200kN左右，以保证PCCP管的插口能够缓慢、平稳的滑入前一根已经安装好的管子承口内对接就位。一节PCCP管安装完成后，需要按照平面坐标±50mm，管内底高程±20mm，水平管道直线度15mm/10m的要求检查安装质量，发现问题和偏差及时处理。安装就位之后，需要对管件中心进行校正，本工程采取了一根长度为3.2m校正好的角铁来确定PCCP管安装中心线的位置，并做好详细标记，将50cm水平尺放在角铁之上，并在角铁中心位置挂一只磁性线锤，以便更加有效的调整角铁上水平尺的水平度，可按照经纬仪上的十字丝来确定PCCP管安装是否存在偏差，如果偏差超标要及时处理。

PCCP管对接完成后每一处接口都需要做水压试验，可在插口的两道密封圈中间的螺栓上注水加压，选择精度达标的加压泵对PCCP管安装的接头进行打压。从接头下部的进水孔压水，上部排气孔排气，排气完成后及时拧紧螺栓，为避免在接口水压试验中PCCP管发生位移问题，相邻两根PCCP管需要通过拉具来拉紧[5]。接口位置的试验压力值应为0.6MPa，恒压5min压力不降低，表明接口无渗漏，质量达标。每安装3节PCCP管，都需要对先前安装的第一节PCCP管接缝进行二次接头打压，检验方法和第一次相同，当管道接头打压完成后，及时将打压水排空。

3.4 土石方回填问题

土石方回填是PCCP管施工的最后一步，对供水管道总体施工质量和使用寿命有很大影响。在土石方回填土中如何有效控制回填的密实度是需解决的主要问题。本工程土石方回填量达到293.56万m3，全部利用开挖料进行回填。有一部分的回填土是在临时设置的堆土场地中取得，通过1m3规格的铲子挖土、装土，利用自卸汽车将所取得的土料运到现场，将土料和其他材料混合，在混合料摊铺中，通过打夯机进行夯实处理，分层回填，对每层大约200mm的回填土进行夯实处理，使其密实度至少达95%。

由管底到管顶部以上大约0.5m范围，必须通过人工回填的方式进行施工处理，每层的回填厚度不能超过200mm，在管道的两侧以及管顶部分以上0.5m的范围，需要通过小型压实机进行压实处理，使其密实度≥85%。本工程土石方回填施工示意图如图4所示。

为保证土石方回填效果，本工程在土石方回填中，控制管底砂垫层的压实度≥95%。管道胸前Ⅰ区，压实度≥95%。管顶以上50cm的范围，Ⅱ区压实度要控制在85%～90%之间，Ⅲ区的压实度控制在80%～87%之间，Ⅳ区和道路设计路基相互重合，可按照道路回填要求的压实度进行控制。

3.5 钢管安装

本工程钢管采用直缝卷焊钢管、分6m一节在工厂制作,采用的钢材为Q235-B，壁厚按设计。管道安装施工工艺流程：始装节安装、检查→其它管节对装→调整、加固→环缝焊接探伤检查→分段中间验收→镇墩(外包)混凝土浇筑→水压试验。

首装的钢管节通过汽车吊装，把钢管运到设计的位置，确保没有错误后，将钢管缓慢、运输下放，再将钢管节进行固定。先进行临时固定，调整位置，务必要确保首节安装的钢管位置准确，要检查钢管中心是否位于基准线上，高程是否符合设计标高，通过现场检查，调整位置，确保没有问题后再进行安装固定。之后逐一将各个钢管安装固定，并通过千斤顶、拉紧器等装置，使相邻管口之间的间隙缩小，紧紧贴合。并利用楔子扳以及压马处理压缝，以及各间隙。对于弯管道的安装，要注意弯管道的位置和管口倾斜问题，进行下弯管的安装操作时，下中心也要和首装节钢管的下中心相符，不能有偏移。如果存在偏移的问题，就应当利用焊接挡板进行位置调整，使其中心能够保持一致。弯管的上中心和下中心都要和水平方向的钢管保持一致，可以利用挂线或是经纬仪等保证精度的准确。安装过程中禁止锤击各器件，以免影响安装质量。在安装完成之后，确保位置精准，满足施工设计的基础之上，进行焊接固定，本项目的钢管焊缝，其纵缝和环缝均属于一类焊缝，要求进行100%的X光射线拍片检查和100%的超声波探伤检查。

4 结 语

综上所述，结合惠东稔平半岛供水工程，分析了水利供水工程供水管道施工技术的应用要点。结果表明，和顶管施工技术相比，沟埋铺设在施工速度、成本等方面很多优势。但在具体施工中，需做土石方开挖、基坑排水、PCCP管安装、土石方回填及钢管安装各道工序，结合不同施工阶段存在的不同问题，采取有针对性的施工技术和控制方法，才能更好的保证供水管道施工质量，从而确保总体施工质量。