蔣文清，朱曉燕，翟宗真

（濟(jì)南市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)南 250014）

濟(jì)南西客站片區(qū)生態(tài)補(bǔ)水工程方案比選

蔣文清，朱曉燕，翟宗真

（濟(jì)南市水利建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東濟(jì)南 250014）

介紹了濟(jì)南市西客站片區(qū)生態(tài)補(bǔ)水工程管道設(shè)計(jì)的總體布局，對(duì)工程設(shè)計(jì)方案的比選進(jìn)行了詳細(xì)闡述，為類似工程提供借鑒。

濟(jì)南市；西客站；生態(tài)補(bǔ)水；工程設(shè)計(jì)

西客站片區(qū)位于濟(jì)南市西部新城的核心，東至興濟(jì)河，南至臘山分洪道，西至玉符河，北至小清河，臘山河從中部穿過(guò)。西部新城河流水系發(fā)達(dá)，是黃河水、長(zhǎng)江水、當(dāng)?shù)厮粎R處，是濟(jì)南市水資源較豐富的地區(qū)，具有得天獨(dú)厚的自然優(yōu)勢(shì)。

濟(jì)南市西客站片區(qū)生態(tài)補(bǔ)水工程管道設(shè)計(jì)方案，以玉清湖沉沙池為供水水源，輸水管線工程利用已建成的玉清湖沉沙池至睦里閘輸水管線向臘山分洪道和玉符河G220國(guó)道橡膠壩上游輸水，滿足臘山分洪道、玉符河中游段、臘山河、興濟(jì)河、小清河生態(tài)用水需要。

1 總體布局

玉清湖沉沙池為供水水源。輸水管線利用已建成的玉清湖沉沙池至睦里閘輸水管線向臘山分洪道和玉符河G220國(guó)道橡膠壩上游輸水，輸水管線總長(zhǎng)4.094 km，其中臘山分洪輸水干線長(zhǎng)3.726 km，設(shè)計(jì)輸水量為20萬(wàn)m3/d，加大輸水量為24萬(wàn)m3/d，采用1根直徑Φ1 600 mm管道；玉符河G220國(guó)道橡膠壩輸水支線長(zhǎng)0.368 km，設(shè)計(jì)輸水量為10萬(wàn)m3/d，采用1根直徑Φ1 200 mm管道。

輸水管線接管后頂管穿越丁字河暗涵，沿黃河大堤堤腳外側(cè)開槽敷設(shè)至樁號(hào)1+642，然后向南至玉符河，在樁號(hào)2+307～2+500倒虹穿越玉符河，然后沿玉符河左堤堤腳外側(cè)開槽敷設(shè)至樁號(hào)2+924，在樁號(hào)2+924設(shè)Y型分水三通，其中輸水干管沿臘山分洪道內(nèi)頂管施工，穿越宋莊大橋和宋莊閘后，于宋莊閘上游80 m處設(shè)一出水池。

G220國(guó)道輸水支線沿玉符河開槽敷設(shè)，穿越周王莊大橋和G220國(guó)道橡膠壩后，于橡膠壩上游50 m處設(shè)一出水池。

2 主要工程設(shè)計(jì)

2.1 水力計(jì)算

管道的水力計(jì)算采用曼寧公式：

Q＝A·V

式中：Q為流量，m3/s；A為管斷面積，m2；V為管內(nèi)平均流速，m/s。V＝R1/6/n；其中R為水力半徑；n為管道糙率，取0.011。

玉清湖沉沙池設(shè)計(jì)水位36.0 m，臘山分洪道景觀水位為31.0～31.7 m。經(jīng)計(jì)算，輸水管線局部水頭損失系數(shù)為6.31。采用1根管徑DN1600管道，設(shè)計(jì)流量時(shí)，出口水位32.5 m＞31.7 m，滿足要求；加大流量時(shí)，出口水位31.01 m＞31.0 m，滿足要求。工程為生態(tài)補(bǔ)水，重要性一般，輸水管線選用1根DN1600管道。

2.2 方案比選

1）施工工藝選擇。輸水工程采用有壓重力流，總長(zhǎng)4.094 km，管道埋深2～7 m。沿程穿越丁字河暗涵、臘山分洪道G220宋莊大橋、宋莊閘段交叉建筑物，現(xiàn)狀樹木密集，地形復(fù)雜。施工工藝擬定開槽敷設(shè)施工和頂管施工兩個(gè)方案。開槽敷設(shè)施工是一種開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)：采用挖掘機(jī)機(jī)械施工或人工開挖梯形斷面，管底鋪設(shè)粗砂墊層，管道中心線以下回填水泥石屑，以上回填素土，分層夯實(shí)。頂管施工是一種不開挖或者少開挖的管道埋設(shè)施工技術(shù)：在工作井內(nèi)借助于頂進(jìn)設(shè)備產(chǎn)生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設(shè)計(jì)的坡度逐節(jié)頂入土中。兩種施工工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表1。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查綜合比較，本工程穿越丁字河暗涵、沿線道路、臘山分洪道G220國(guó)道宋莊大橋和宋莊閘段輸水管線采用頂管技術(shù)施工；其余管線采用開槽敷設(shè)施工。輸水支線穿越玉符河G220國(guó)道周王莊大橋段橋下埋設(shè)管線復(fù)雜，采用開槽支護(hù)、敷設(shè)施工。

表1 兩種施工方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較表

2）管材的選擇。本工程所需管道具有內(nèi)水壓力較小、縱坡較緩的特點(diǎn)，內(nèi)水壓力不足0.2 MPa。設(shè)計(jì)中對(duì)螺旋鋼管、預(yù)應(yīng)力混凝土管、玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管3種管材藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從節(jié)省投資的角度，采用承受內(nèi)壓較小的預(yù)應(yīng)力混凝土管。

經(jīng)施工工藝、管材比較，本設(shè)計(jì)沿黃河大堤坡腳開槽施工，敷設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土輸水管；穿越玉符河倒虹至臘山分洪道G220國(guó)道宋莊大橋北側(cè)輸水管開槽施工，敷設(shè)螺旋鋼管；穿越丁字河暗涵、沿線道路、臘山分洪道G220國(guó)道宋莊大橋和宋莊閘段輸水管線采用頂管技術(shù)施工，管材為預(yù)應(yīng)力混凝土管；穿越玉符河G220國(guó)道周王莊大橋段輸水支線采用螺旋鋼管。

2.3 管道敷設(shè)

根據(jù)輸水安全和便于管理的要求，輸水管線均敷設(shè)在河道內(nèi)地面以下。管道的埋設(shè)深度，考慮冰凍影響、外部荷載、管材強(qiáng)度及交叉建筑物、交叉管線等因素，同時(shí)兼顧管道縱向的平順，以減少?gòu)澒茉斐傻木植繐p失，確定管道最小覆土深度為1.5 m，局部不足1.5 m的管段，要求回填到1.5 m。過(guò)河處管頂距設(shè)計(jì)河底不小于2 m，采用塊石護(hù)砌。為了保證管道安全運(yùn)行，必須在彎管處、轉(zhuǎn)彎處設(shè)置混凝土支墩，在管道的轉(zhuǎn)彎處亦適當(dāng)加設(shè)了鎮(zhèn)墩。

管道安裝過(guò)程中和安裝完成后應(yīng)進(jìn)行分段和全線水壓試驗(yàn)。分段試驗(yàn)長(zhǎng)度不大于1.0 km。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的試驗(yàn)壓力為1.5 MPa。

2.4 頂管設(shè)計(jì)

頂管位置應(yīng)避開地下障礙物；頂管覆蓋層厚度大于3 m；穿越河流時(shí)，頂管覆蓋層厚度應(yīng)滿足管道抗浮要求。鋼筋混凝土頂管的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C50，抗?jié)B等級(jí)不低于W6；對(duì)鋼筋混凝土管內(nèi)外壁做相應(yīng)的防腐處理。

取覆土最深處2+600進(jìn)行典型計(jì)算，每延米地基承載力為67.81 KN，管道傳力面允許最大頂力為8 264 KN，每節(jié)管長(zhǎng)2 m，根據(jù)外壓荷載要求采用Ⅲ級(jí)管，鋼筋混凝土頂管標(biāo)記為DRC1600× 2000GⅢAJC/T640。鋼筋混凝土管優(yōu)先采用鋼承口接頭。接頭用橡膠密封圈使用雙膠圈。

工作井、接收井采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：封底混凝土墊層為C20，其余均為C30，抗?jié)B等級(jí)為W6；平面尺寸、深度經(jīng)計(jì)算確定。輸水管線從睦里閘接管點(diǎn)到宋莊閘上游出水口長(zhǎng)度為3.726 m，交叉建筑物有：穿越玉符河倒虹，與已查明的燃?xì)?、輸水等管道交叉。管道附屬設(shè)施包括閥門井、排水濕井、排氣閥井、電磁流量計(jì)井。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目生態(tài)補(bǔ)水方案使水系連通，保持玉符河、臘山分洪道、臘山河、興濟(jì)河、小清河常年流水，維持河流生物多樣性，形成環(huán)西客站生態(tài)水系。此次補(bǔ)水工程的實(shí)施滿足了臘山分洪道、玉符河中游段、臘山河、興濟(jì)河、小清河生態(tài)用水需要，改善了生態(tài)環(huán)境，為美麗泉城濟(jì)南增添亮色，提升城市形象。

（責(zé)任編輯 崔春梅）

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1009-6159（2014）-11-0058-02

蔣文清（1981—），女，工程師