第８卷Ｏ１ 南水北调与水利科技 Ｓｏｕｔｈ—ｔｃ￣Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒｓ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．８ Ｓｕｐｐ． Ｍａｒ．２０１０ ２０１０年３月 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０５００５１；２河北省水利工程局，石家庄０５００２７） 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：ＴＶ６７２ ９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—１６８３（２０１０）００１—００６８—０２ Ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｓｉｐｈｏｎ Ｐｉｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ２‘ Ｍａｉｎ Ｃａｎａｌ ｏｆ Ｙｅｈｅ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ ＫＯＮＧ Ｑｉａｎｇ ，ＬＩＵ Ｚｈｏｎｇ—ｌｉａｎｇ （１．Ｙｅｈｅ Ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｏｆＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｌｕｑｕａｎ ０５０２００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗ ｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｂｏｕｔ ｇｒａｖｅｌ ｃｕｓｈｉｏｎ，３：７ ｌｉｍｅ－ｓｏｉｌ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ２ ｍａｉｎ ｃａｎａｌ ｏｆ Ｙｅｈｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｃｔ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｉｔ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｃａｕｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂｉｇ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｕｂｓｉｄ— ｅｎｃｅ，ｌｅａｋａｇｅ ａｎｄ ｂｒｏｋｅｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｐｉｐｅ；３：７ ｌｉｍｅ－ｓｏｉｌ；ｇｒａｖｅｌ ｃｕｓｈｉｏｎ 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１ １９５ ｍ明渠改建为ＤＮＩ４００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 之间采用承插式接口，橡胶圈止水，接口处允许有±１Ｏ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。 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 图１倒虹吸管道标准断面 ②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７５．８３ 元／ｍ。，而同混凝土垫层至少在２５０元／ｍ。以上。碎石垫层 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。 ①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 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：２０１０—０２—１０ 修回日期：２０１０ ０３—２０ 作者简介：孑Ｌ强（１９７８一），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。 ．６８． 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。 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 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５～１０ ｍｒｎ、１Ｏ～２０ ｉｉｌｒｎ、２０￣４０ ＩＴＩＩＴＩ 三种粒径碎石，石子要求坚硬无风化，粒径均匀，搭配合理。 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 一先将５～１０ ＩＴＩＹＩ１、１０￣２０ ｍｍ、２０～４０ ｍｍ三种粒径石子混合 料倒在三七灰土之上，后跟１０ ｔ推土机推平碾压，按每２５ ｃｍ 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）ｋｍ／ｈ。压实合格后（设计密实度１．７３ｇ／ｃｍ３或压 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 实前后压实下沉小于１ ｍｍ），再铺５～１０ ｃｍ厚，５～１０ ｉｎｌｎ粒 径碎石，推土机推平压实。铺５～１０ ｍｍ粒径碎石的是为了 填补最上层石子的ＪＪ，￣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３０ ｃｍ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１０ ｃｍ 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１０点一１２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 ＤＮ１４００预制混凝土道管单根长５．０ ｉｎ，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 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８～１２根／ｄ提高到１８￣２０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 ｃｍ，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。 ①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。 ②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７２页） 。０ 。．鸱． 第８卷Ｏ１・南水北调与水利科技・２０１０年３月 表７混凝土拌合物性能指标 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， ２４ ｈ全过程旁站，确保整个施工过程得到有效控制。 ３塑性混凝土质量控制措施 ３．１应采取措施 ①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。 ４结语 ①塑性混凝土防渗墙在水库除险加固中的应用可以有效 ②混凝土拌制均采用先进的自动化设备，配料按混凝土 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。 ②施工中要严格把关，加强质量控制，使塑性混凝土达到 预期的效果。 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。 ③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４０ ａｉｒｎ，以入仓口混凝土 和易性作为标准，不合格则以废料处理ｌ５］。 ④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 ③因为塑性混凝土的弹模量低，极限应变大，对周围土体 的适应性强，和易性好，成本低，防渗效果好，耐久性好等优点， 在同类水利水电工程中具有推广应用的价值，但由于经验较 少，技术还不是很成熟，同时也需要我们进一步的研究与探讨。 参考文献： Ｅｌｉ ＤＬ／Ｔ ５１９９—２００４，水电工程混凝土防渗墙施工规范［Ｓ］． ［２］ＳＬ ３５２—２００６，水工混凝土试验规程Ｅｓ］． ［３］ＤＬ／Ｔ ５１４４—２００１，水工混凝土施工规范Ｅｓ］． 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１５０ ｍｍ混凝土标准抗压试块和 Ｅ４］晏继杰．白莲河抽水蓄能电站塑性混凝土防渗墙施工口］．人民 长江，２００９，（６）． ｌ５０ ｍｍ混凝土弹性模量试块，标准养护至２８ 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。 ［５］袁月明，何勇，方建平．青山水库除险加固工程防渗墙塑性混凝 土质量控制［Ｊ］．浙江水利科技，２００４，（３）． （上接第６９页） ③人为因素。管道安装需要有经验的专家或技工指导把 关，安装工人要细心负责，不能敷衍塞责，不合格的坚决返工。 是否漏水、浸水。只要施工方法得当，从细节入手，切实把好 每一个环节的质量，就一定会达到预期效果，就一定会建成经 得起时问检验的精品管道工程。 ５结语 在管道施工中，成败的关键在于两个环节：一是管道基础 的施工，坚固、稳定、均一的基础是保证管道长期安全运行的 参考文献： ［１］ＳＬ ２６０—９８，堤防工程施工规范Ｉｓ］． 关键；二是管道的安装质量，交装质量的好坏将直接影响管道 ［２］ＳＬ ３０３—２００４，水利水电施工规范Ｅｓ］．