楊春生，王 慶，許麗建，楊瀅琪

（中國石油天然氣管道局第二工程公司，江蘇徐州 221008）

強滲水大型河流連續(xù)深基坑大開挖穿越技術

楊春生，王 慶，許麗建，楊瀅琪

（中國石油天然氣管道局第二工程公司，江蘇徐州 221008）

西氣東輸二線沙河穿越工程是國內首次在汛期以大開挖形式穿越國家一級飲用水源保護地的大口徑高鋼級 （D1219mm、X80鋼）雙線管道。通過因地制宜，創(chuàng)新采用連續(xù)深基坑、止水帷幕等一系列大開挖穿越施工工藝，有效解決了汛期強滲水大型河流開挖穿越的施工難題，從整體上提高了國內管道施工企業(yè)應對大型河流開挖穿越施工的能力，為今后類似工程施工提供了范例。

強滲水；大型河流；深基坑；帷幕止水；開挖穿越

中國石油天然氣管道局第二工程公司 （以下簡稱管道二公司）承建的西氣東輸二線東段水源地沙河大開挖雙線管道穿越工程為西氣東輸二線東段三大控制性工程之一，位于河南白龜山水庫蓄水區(qū)邊緣，單線穿越長度1 805 m，其中有水域穿越1 470 m，平均水深達6 m。河床水域開闊、且主要由采砂棄渣 （純卵石）構成，滲水性極強。傳統(tǒng)的定向鉆穿越技術無法實施，盾構技術和船載挖掘機帶水開挖技術工期長，成本高。施工中管道二公司創(chuàng)新采用 “分級圍堰、連續(xù)深基坑降水法”、 “岸基式明水強排、水利壓差降水法”、“柔性帷幕止水法”、 “網(wǎng)箱臥泵式降水法”等新工藝，配合袋裝砂堆護圍堰堤腳、分層開挖管溝、管溝內拉森板樁止水防塌、多接一管道預制下溝等措施，有效地解決了純卵石地層強滲水地質條件下大口徑管道穿越施工難題，在汛期有效保證了沙河工程安全、順利進行的同時，保護了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，為西氣東輸二線黃陂以北按時供氣提供了至關重要的技術保障。

1 施工工藝流程及創(chuàng)新技術措施

1.1 施工工藝流程

測量放線→主河道圍堰→連續(xù)深基坑作業(yè)→止水帷幕施工→明水強排、水力壓差降水→修筑副圍堰、加鋪柔性止水帷幕→分級降水→管溝開挖→預制管道下溝、連頭→穩(wěn)管、回填。

1.2 創(chuàng)新技術措施

1.2.1 測量放線

根據(jù)設計控制樁，用GPS放出管溝中心線、作業(yè)帶邊線、基坑邊線，三條線插紅旗作為標記；同時在作業(yè)帶邊界上立木樁，每隔50 m一個，木樁上涂紅色油漆或綁紅布條醒目標志。

1.2.2 主河道圍堰

（1）在管道穿越位置上、下游分別進行圍堰施工。兩堰體距離管道中心線65 m，堰體長960 m、頂寬16 m、高6.5 m，坡比1∶3。為保護水源地環(huán)境，采用推土機、挖掘機、自卸卡車，利用河道原有的卵石，從河堤部位向主河道進行圍堰施工。

（2）圍堰通過主河道時，為保證水流正常通過，在主河道上、下游圍堰中心位置加鋪過水涵管。過水涵管采用直徑1 016 mm、壁厚14.6 mm、長11.5 m的鋼管，以三接一形式平鋪兩層，每層4根，涵管上面鋪袋裝砂，頂面鋪設12 mm厚鋼板，供設備通行作業(yè)。

1.2.3 連續(xù)深基坑作業(yè)

（1）在上、下游堰體內，利用河道內原有的卵石修筑隔斷，將穿越段水體分割成12個矩形連續(xù)深基坑，每個基坑尺寸為130 m×80 m。

（2）圍堰圍體寬度確定。根據(jù)壓力公式P=ρwg h計算河水對圍堰堰體的最大水壓 （ρw為河水密度，g為重力加速度，h為河水深度）；理論計算最小圍堰寬度B=安全系數(shù) ×P/ρc（ρc為卵石密度），堰體高于實際水位1.0 m以上。

1.2.4 帷幕止水工藝

（1）由于沙河河床和圍堰用料均由透水性強的卵石構成，為阻止基坑外的水透過堰體滲入基坑內，采用柔性帷幕止水法阻止沙河明水和地下水涌向基坑。止水帷幕由兩層15 m×8 m彩條布夾裹一層15 m×8 m兩膜一布的土工布，再用麻線縫制而成。以小口徑鋼管為芯軸，將止水帷幕反卷，兩邊各留0.5 m的余量。

（2）采用長臂挖掘機修整基坑迎水面，潛水員下水檢查基坑迎水面平整度合格后，鋪設柔性止水帷幕，利用鋼管自身重力將止水帷幕沿基坑迎水面帶入水中，在圍堰頂部留適當長度的搭邊，用砂袋壓實。

（3）潛水員負責止水帷幕的水下鋪設就位和檢查，并指揮挖掘機沿止水帷幕拋灑中粗砂，壓實止水帷幕，使其與基坑迎水面緊密結合，阻擋層間水平滲水。鋪設時柔性止水帷幕之間至少留300 mm的壓邊。

1.2.5 明水強排、水力壓差降水

（1）基坑內存水分為明水和涌水，基坑內涌水又分為層間水和承壓水。止水帷幕鋪設完畢后，立即進行明水強排和水力壓差降水作業(yè)。即：對于施工基坑內的可見明水采用混流泵或離心泵排出坑外；同時在施工基坑附近開挖深基坑排水，降低臨近基坑水位高度，進而降低水位壓力，減少施工基坑承壓水的滲涌。

（2）排水均采用低揚程、大排量的岸基式降水設施，在降水設施的排水口下方放置自制的10 m×6 m×0.5 m浮箱，用以分散水流沖刷力，防止排出水回沖堰體。

1.2.6 修筑副圍堰、加鋪柔性止水帷幕

（1）水位下降到一定程度后，考慮到主圍堰止水帷幕不能鋪設到原土層，無法完全阻擋層間水平滲水，需在主圍堰內側，也就是矩形深基坑內修筑一條高3.5 m、頂寬6 m的副圍堰 （見圖1）。

（2）止水帷幕鋪設在副圍堰的迎水面，與主圍堰止水帷幕鋪設方法相同。

（3）副圍堰止水帷幕鋪設完畢后，加高副圍堰到主圍堰高度，并將整體圍堰加寬到30m （見圖2）。

1.2.7 分級降水

（1）根據(jù)近水基坑涌水量公式計算出基坑水每下降1 m的涌水量，再設置降水設施。近水基坑涌水量Q （m3/h）計算公式：

式中K——滲透系數(shù)/（m/h）；

S——基坑內水位降深，即管溝挖深/m；

L——與基坑外側水面等高處主河道圍堰寬度/m；

η——系數(shù)；

a、b——分別為基坑長度、寬度/m。

（2）一級降水位置設在距主河道圍堰上口內側3～4 m處，在基坑內側采用挖掘機修筑環(huán)形導流溝，采用高揚程、大排量的潛污泵單面排水 （排向下游），將強滲水引入下游導流溝內實現(xiàn)分級降水，排水口放置自制的浮箱，以便分散水流沖刷力，防止排出的水流回沖圍堰。

（3）二級降水位置設在圍堰內距圍堰5～6 m處，由于此時滲水在水壓作用下沖刷力量較大，可能帶出部分細小卵石，形成管涌，造成潰堤。為保證圍堰穩(wěn)定性，在集水溝內人工碼砌砂袋穩(wěn)固圍堰。

（4）根據(jù)河床地質條件，決定是否增加三級或四級降水。降水方式與二級降水相同 （見圖3）。

1.2.8 管溝開挖

（1）多臺挖掘機相互配合進行管溝開挖，卵石地質管溝坡比為1∶3。挖掘棄土由挖掘機接力倒運至上游圍堰外側，用以加固堰體?；娱_挖的同時持續(xù)用混流泵排水。

（3）管溝底的卵石層中含有大量粗砂，管溝成型后，邊坡打入厚12 mm鋼板樁進行支護。

（4）管溝底細土墊層采用袋裝砂堆碼。編織袋（內襯塑料膜）尺寸0.5 m ×0.3 m×0.2 m，容積率按70﹪計算。

1.2.9 預制管道下溝、連頭

（1）采用 “四接一”方式預制穿越管段合格后，利用3臺90 t吊管機進行預制管段下溝，下溝前做好管端封堵，防止泥水進入管段。

（2）管段連頭作業(yè)嚴格按照設計和施工規(guī)范要求進行。

1.2.10 穩(wěn)管、回填

（1）根據(jù)施工圖紙要求，采用連續(xù)混凝土壓重塊進行穩(wěn)管。

（2）回填時管頭位置采用袋裝砂碼砌堆實，防止水沿鋼管外壁滲入下一施工基坑；同時在管溝位置修筑圍堰，加鋪止水帷幕。

1.2.11 深基坑管段安裝循環(huán)施工

但銀隆內部人士說，孫國華根本坐不穩(wěn)這個位置。由于孫國華與魏銀倉關系私密，離任的魏銀倉經(jīng)常對公司運作發(fā)出指令。而董明珠則要求加強公司制度建設，通過股東會和董事會來加強對公司的控制，雙方矛盾再度加深。

1#基坑內主管道安裝完成后，修筑新堰體，并拆除1#基坑和2#基坑之間的橫向圍堰，繼續(xù)主管段安裝施工。然后是3#基坑、4#基坑…直至整個河流穿越管段施工全部完成。

2 安全措施

（1）建立多級聯(lián)動應急體系，與地方水利、氣象、醫(yī)療等機構建立防汛應急聯(lián)動關系。

（2）建立信息平臺，辦公室設專人每日收集水情、氣象等信息并及時傳遞至各施工機組。

（3）圍堰水域外各類安全警示標識齊全，并設圍欄。施工現(xiàn)場配備輕型救生衣、救生圈、橡皮艇等安全防護用品。

（4）施工現(xiàn)場夜間配備專職打更人員。

（5）突發(fā)暴雨時，河道內停止一切施工，人員、設備全部撤離至安全區(qū)域。若有雷電，停止一切帶電設備、設施的運行，并切斷照明。

（6）線路接頭部分采用熱縮套管 +防水膠帶進行防水處理。

（7）潛水作業(yè)時，距作業(yè)點200 m范圍內停止一切帶電設備運行。

3 環(huán)保措施

3.1 水土流失控制

施工中采取倒退法，從河堤開始進行土方作業(yè)，將河堤開挖土方分多次倒運至遠離河道的農(nóng)田段，并在距穿越中心各70m的上、下游堤岸位置修筑長30m×寬10 m×高4 m的擋土墻，以防止水土流失。為避免排水時產(chǎn)生的水流對堤岸的沖刷，排水位置距離堤岸均在20m以上。在每個排水口處均放置自制的長10m×寬6m×高0.5m浮箱，以分散水流沖刷力，使排水相對平緩地流入沙河水域。

3.2 水體污染控制

實時監(jiān)控沙河穿越施工對水體水的污染情況。在施工前取河水水樣作為標準，施工時對水樣進行抽檢，實時密切關注施工對水體的影響。穿越過程中嚴格控制施工范圍，尤其是控制河流穿越段的施工作業(yè)面，避免對河流造成破壞，污染河流水質?，F(xiàn)場設備進場前全部在專業(yè)維修單位進行修保，保證進場設備無滴、漏、滲現(xiàn)象；在施工期間杜絕在水源保護區(qū)內的一切維修、保養(yǎng)活動。在每段施工區(qū)域上下游均鋪設兩端大于施工面長度50 m的油污隔離欄，施工現(xiàn)場配有吸油氈、接油盆、吸油砂等物資，預防可能出現(xiàn)的污染。

4 結束語

沙河大開挖穿越工程自2010年4月26日開工至2010年11月18日交工完畢 （含汛期停工2個月），雙線共成功完成主管道穿越就位3 610 m，其中水域雙線穿越為2 940 m，壓重塊安裝1 620塊。施工中創(chuàng)新采用連續(xù)深基坑大開挖穿越新工藝，有效解決了水源地強滲水大型河流大開挖穿越的施工難題，在為國家節(jié)省數(shù)千萬元投資的同時，也為保證西二線東段按期投產(chǎn)提供了關鍵性技術保障，成為造福沿線人民的控制性工程之一。

[1]馮夢朦，劉居正，江波，等.帶水大開挖施工技術在儀征—長嶺管道陸水河穿越中的應用[J].石油工程建設，2011，（4）：40-43.

Large Excavation with Continuous Deep Pits for Pipeline Crossing at Intensive Seepage Large River

YANG Chun-sheng（SPCC Pipeline Construction Company of China National Petroleum Corporation，Xuzhou 221008， China），WANG Qing，XU Li-jian，et al.

The Shahe River crossing construction in the Second West-East Gas Pipeline Project is the first pipeline crossing project carried out in flood period to cross the national first class drink water sources protection area using large excavation method,and the crossing project has a large pipe diameter （D1 219 mm）,the high grade pipe steel X80 and dual pipelines.China Petroleum Pipeline No.2 Construction Company adopts the methods of continuous deep pits,waterproof curtains,etc.during local flood period,which are proved to be a good and effective solution to the construction.Generally speaking,it improves the domestic pipeline companies’ability of excavation crossing technology for large river crossing construction and sets a good example for such kind of projects.

intensive seepage;large river;deep pit;waterproof curtain;excavation crossing

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.04.011

楊春生 （1961-），男，河北保定人，高級工程師，1987年畢業(yè)于石油管道學院管道工程專業(yè)，2005年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學管理工程專業(yè)，從事工程項目管理工作。

2011-09-19）