供水工程输水管道管沟开挖施工技术探析

王玲

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西西安 710068）

0 引言

输水管道管沟开挖工程是供水工程施工建设的核心内容，其施工质量直接关系到整个供水工程运行的稳定性以及人们的生活质量。但不同地理位置的地质水文条件、地面建筑的分布存在很大区别，难以使用统一、规范化的施工技术。这就需要在实际施工中能够结合现场条件，制定科学的施工方案和工艺，并针对施工中存在的重难点，寻找有效的解决方法，在保证输水管道管沟开挖施工质量的基础上，减小对既有管线、既有建筑以及周围环境造成的影响。

1 工程概述

某供水工程输水管道采用了在球墨铸铁管道，为承插式接口，管道直径为DN800mm 和DN1200mm 两种，总长度为2500m。管道覆土深度在1.5～2.2m，沟槽开挖深度不大，结合管道施工地段，地质水文条件和既有建筑的差异性，采用了放坡开挖和直壁开挖相互结合的开挖方式，放坡坡度为1:0.5。在一些不利地质路段不宜大开大挖，同时为满足挡土和止水的要求，采用了钢板桩作为沟槽的支护体系。根据管道埋深以及现场地形地貌等，输水管道的沟槽开挖采用两种施工方法，分为垂直开挖和放坡开挖。沟槽深度＜6.0m 时，采用放坡开挖+抽排水；放坡边坡采用1:1.5；沟槽深度大于等于≥6.0m 时，采用二级开挖，中间设戗台，戗台宽2m。

2 重难点分析

（1）案例工程部分地段位于不良地质的区域，地层含水率比较大，承载力差，本管道开挖临近道路：北环线北侧为郑徐高铁和连霍高速，其中10+861.197—10+985.834 段管中心线距郑徐高铁保护区围栏距离最近处仅6m，因此，如何保证沟槽支护效果，是本工程施工的重难点之一。

（2）虽然案例工程沟槽开挖的深度不大，但区域地下水水位比较高，场区地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水，次为上层滞水。粉砂和砂壤土为主要含水层，中粉质壤土为次要含水层，粉质黏土为相对隔水层。测得沿线地下水位埋深一般约为5.0～6.0m，相应高程约66.70～68.20m。地下水位具动态变化性，年变幅一般为2～4m。且输水管道管沟开挖施工正值雨季，如何进行防水、止水、排水也是本工程施工的重难点之一。

（3）相比于其他材质管道，球墨铸铁输水管道对沟槽开挖的质量有更高要求，需要结合地质条件，采用合理的开挖技术，并加强施工质量控制，才能为输水管道的安装营造良好的条件，这也是本工程输水管道管沟开挖施工的重难点之一。

3 供水工程输水管道管沟开挖施工技术应用要点

3.1 钢板桩沟槽支护技术

针对本工程输水管道管沟开挖施工中遇到的不良地质，需要采用合适的沟槽支护技术，以及提升挡土和止水效果。综合对比边坡支护技术，钢板桩沟槽支护既具有良好的承载力和稳定性，而且止水效果优异，满足本工程沟槽开挖支护的要求，其施工流程如图1 所示。

在开工之前，根据管道的中轴线，测量基坑两侧的具体位置，用白色石灰线标记，以确定钢板桩的位置，用地质雷达测量基坑开挖边线内的地下管线的位置和高度，并在管线附近进行钻孔或用灰色线标出。在进行钢板桩施工之前，首先要检查材料，分类，编号，纠正桩体。为了确保钢板桩的纵向插入和板桩壁的平整，首先制作了一个“工字钢”的围梁，其高度大约为50cm，再用吊车把钢板桩吊到桩位上进行振动插打。

在打桩时，首先用起重机将钢板桩吊起来，使其按自身重量沉入土中，待立稳后，用起重机吊挂振动锤，将钢板桩固定在规定的深度。在进行钢板桩施工时，采用两个经纬仪进行两个方位的控制，确保钢板桩的竖直性，钢板桩间距要小。在采用钢板桩的情况下，应尽量减小对原有建筑物、道路和管网的影响。在压入钢板桩之前，要了解地下管道的状况，如果遇到地下管道或排水孔，则应跳过此处不加压钢板桩，等挖完后，沿着缺口两侧钢板桩的外侧插一块钢板挡板[1]。钢板桩的施工，应在地基进行回填和夯实后进行。在施工过程中，使用起重机将振动锤夹紧钢板桩进行吊装。对于拔桩引起的桩眼，应及时回填，并注满水，做到“边振动、边拔、边回填”，尽量减小对相邻建筑的影响。

3.2 防水、止水、排水施工技术

针对地下水、雨水等对输水管道管沟开挖施工造成的不良影响，在实际施工中必须切实做好防水、止水、排水。在进行正式施工之前，对该区域的水文地质数据进行调研分析。对施工范围内现有排水管、沟渠的位置和流向进行细致排查，并对堵塞的市政排水设施进行疏通，为施工排水提供新的途径[2]。做好地表和自然降雨的疏通与排水工作，避免地表水进入或渗入基坑。尤其是在雨季的时候，要更加重视预防措施。对低洼地区，在开挖完毕后，在基坑顶部用彩色条布包裹沙袋，形成一道30cm 高的防渗墙，以防止地面积水和雨水进入基坑。在基坑施工中，如果在基坑底部发现了地下水和积水，必须及时将水抽出，并利用基坑的内部沟渠进行排水。在基坑两侧各设20cm×20cm 的排水沟，并按输水管道沟槽开挖施工次序进行，首先，用人工挖排水沟、集水井，用水泵抽水。其次，由井往上游挖土，明沟和集水井按照输水管道沟槽开挖的深度逐渐加深。在基坑开挖到设计高度后，应在井壁上设置支护，井底用粗砂、细碎石、粗碎石等作为反滤层。反滤层必须按照规范做好，在防止集水井井壁坍塌的基础上，以免泥沙堵塞管道。

按照现场收集到的资料，对沟槽的正常排水量进行了估计，并选择与之相适的排水设备。在整个施工周期中，要有持续、稳定的抽水能力，包括开挖、安管、管基、试压和回填等工程，并按实际抽水量的变动进行调整和替换设备，必须保证抽水的连续性并有足够的后备水泵。在遇到强降雨的情况下，基坑施工必须暂时停止，并在降雨停止后进行排水[3]。在基坑开挖完毕或进行管线建设时，除用砂袋筑挡水墙之外，还要用彩色条布覆盖基坑表面，以防止雨水直接流入基坑，以减少暴雨对基坑和管线的影响。在发生突发事件时，应及时采取应急救援措施，以保证发生突发事件不会对基坑或管线造成损坏。

3.3 输水管道管沟开挖施工过程

针对本工程输水管道管沟开挖施工中存在施工质量和技术要求高的难点，在具体中必须严格按照现行的规范和标准，对输水管道管沟开挖施工的每个细节进行严格控制。具体而言，可从以下方面同时入手。

3.3.1 做好开挖前的准备工作

输水管道管沟开挖前，应了解与施工有关的地质条件，并依据设计图纸和相关数据，采取探测仪与现场开挖相结合的方式，确定管沟的具体位置。当所建设的项目与已建成的管线结构连接时，应先对管线的平面位置、高程进行校正，并根据需要进行挖掘核实。如施工现场的地质条件与施工图纸和相关数据不符，应立即向监理工程师报告。

3.3.2 选择合适的开挖方式

本工程在进行输水管道管沟开挖中为提升开挖施工速度和质量，采用了反铲式挖掘联合人工的开挖方式，以反铲式挖掘机为主，人工辅助管道基地修整[4]。输水管道管沟开挖的宽度、深度规定如表1 所示，在整个开挖过程中，要按照此规定来执行。

表1 输水管道管沟开挖深度和宽度

3.3.3 质量控制和余泥堆放

进行输水管道管沟开挖时，必须严格控制好施工偏差，保证最大的施工偏差在允许的偏差范围（表2）之内。

表2 输水管道管沟开挖允许偏差

若因运输、施工环境、施工作业等条件的影响，不允许在基坑两边进行堆土时，应在合适的地方选择合适的推土位置，做到随挖随运。挖出的烂坭、淤泥应及时用车辆运出，不能堆放在施工现场，妨碍施工工序的正常开展。在基坑开挖后，要及时开始输水管道安装操作，施工时要避免地表水流进入沟槽，引起塌方和管基础的损坏。开挖后的土方不得堆放在坑边，堆放在距离基坑边缘1.5m 以外的地方，且堆放高度不能超过1.5m[5]。此外，挖掘后的土方不得覆盖、堵塞原地面排水沟渠、市政设备井以及挖掘井位。

4 输水管道管沟开挖施工中的注意事项

机械开挖管沟时需要注意的是：为了确保沟槽底部的土壤不受干扰和损坏，采用机械开挖时，要避免开挖过深，如果出现过深，则要清理掉干扰的区域，并用中砂或碎石充填，并用小型压路机进行碾压。施工应确保施工的连续性、衔接过程的顺畅，并对边坡的土休变化进行及时的处理，以降低事故的发生。对地下管道及各类结构的施工，要尽可能做到临时搬迁，不能搬迁的，必须开挖，以使其裸露，并采取吊、托等加固方法，并对挖掘机进行详细的技术指导，如果不确定，则用手工开挖。当工作量不大，地面狭窄，地下有障碍物或没有机械设备时，可采取人工开挖的方法。人工挖沟时，要集中人力，尽早将其挖出，然后进行下一步的施工。

人工开挖管沟时需要注意分段进行，合理确定开挖顺序及分层开挖的深度，如有坡度，则按照从低到高的顺序开挖，开挖人员的分布不能太密集，以每隔5m安排一名开挖人员，开挖期间及敞沟期间应保证沟壁的稳定性和完整性，避免崩塌，必要时采用支护措施[6]。当挖掘沟槽内有管道、电缆或其他结构时，要加强防护，并与相关部门进行联络，共同处理。

5 施工效果

在案例工程输水管道沟槽开挖中，结合地形地貌、现场实际情况、水文地质条件等，采用了垂直开挖和放坡开挖相互结合的方法，在整个施工中，加强对沟槽边坡支护的处理，并注重防水、止水、排水施工，对开挖施工全过程进行严格的质量控制，取得了良好的效果，对周围既有建筑、既有管线管道造成的影响比较小，经过验收人员的质量检验，本工程沟槽的槽底高程，槽底中线每侧宽度，沟槽边坡，垂直开挖支撑方式、支撑材料，支撑结构强度、刚度、稳定性，支撑构件安装牢固程度、位置是否正确、安全可靠，支撑后的沟槽支撑中心线每侧净宽，钢板桩轴线位移、垂直度等全部满足了设计要求。为后期输水管道安装铺设提供了良好的条件，加快了施工进度，取得了良好的经济效益，值得类似工程借鉴。

6 结语

综上所述，结合理论实践，分析了供水工程输水管道管沟开挖施工技术，分析结果表明，输水管道管沟开挖会受到地质水文条件和既有构筑物的影响。因此，在实际施工中必须加强地质水文勘察和调研，以勘察和调研的结果为依据，制定科学的施工方案，并对施工中存在的重点、难点进行剖析，结合现有的施工技术和地质水文条件，选择有效的技术措施，以保证输水管道管沟开挖质量，为输水管道的安装铺设提供良好条件，促使供水工程能够高质量的完成。