章衛(wèi)東 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230001）

0 工程概況

巢湖岸邊一自來(lái)水廠為避免巢湖藍(lán)藻水華影響、改善水質(zhì)情況，對(duì)原有取水口進(jìn)行延伸恢復(fù)改造，即由原取水口位置鋪設(shè)引水管道向巢湖內(nèi)延伸約1000m，采用DN800mm的螺旋鋼管做為引水管道，引水管道接入至原取水口。

圖1 取水管道縱斷面布置圖

考慮取水工藝要求，取水管道位于枯水位以下1m標(biāo)高處，本工程取水管道標(biāo)高定位近十年最低水位線以下0.5m處以滿足工藝要求。故而本項(xiàng)目需進(jìn)行水下施工作業(yè)。

1 地質(zhì)情況

本工程重要性等級(jí)三級(jí)，建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)，地基的復(fù)雜程度為二級(jí)。

綜合分析鉆探、原位測(cè)試，擬建場(chǎng)地的地層層序自上而下可分為：

①層淤泥——層厚0.40～3.10m；

②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土——層厚8.20～22.00m；

③層粉質(zhì)粘土——該層僅局部揭露，層厚1.30～6.90m；

④1層粘土——該層呈透鏡體狀分布于④層粉質(zhì)粘土。

⑤層粉質(zhì)粘土混碎、礫石（粉質(zhì)粘土）——此層未揭穿，層厚大于3.0m。

2 引水管道支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 方案對(duì)比

從地質(zhì)勘探報(bào)告中的土層分布來(lái)看，本工程場(chǎng)地土以淤泥質(zhì)土為主，在基礎(chǔ)選型與設(shè)計(jì)時(shí)，以控制沉降為主，地基承載力非控制因素。

方案一：考慮DN800螺旋鋼管自重較小，取水管道下設(shè)置預(yù)制混凝土支座，支座直接置于①層淤泥土層之上。此方案需在水下施工完成混凝土支座基礎(chǔ)以及管道連接固定安裝，水下施工量較大，施工難度較高。同時(shí)，在工程運(yùn)行過(guò)程中，淤泥土沉降較大，且考慮到長(zhǎng)期的水流對(duì)管道的影響，取水管道可能會(huì)有較大的沉降及偏移，從而無(wú)法保證取水管道能正常使用。

方案二：采用單樁基礎(chǔ)，此方案可避免水下施工作業(yè)，但因土層以淤泥質(zhì)土為主，同時(shí)考慮到長(zhǎng)期的水流對(duì)管道的影響，單樁基礎(chǔ)及取水管道可能會(huì)有較大偏移，穩(wěn)定性較差。

方案三：采用雙樁基礎(chǔ)，此方案可避免水下施工作業(yè)，同時(shí)考慮到淤泥質(zhì)土與長(zhǎng)期的水流影響，以雙樁支撐取水管道，沉降及偏移較小，保證了取水管道能正常使用。不過(guò)此方案材料成本較高。

2.2 樁型選擇

在樁基礎(chǔ)選型上，鋼管樁相較于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁成本較高，但鋼管樁生產(chǎn)較快，重量較輕，可減小渡船和打樁船吃水深度，相對(duì)減少湖中清淤的工程量，對(duì)湖中環(huán)境影響小，且便于施工。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，靠近岸邊河床上有少量孤石，且探得河床上表層有硬層，如采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，接觸面積較大，打樁較為困難，施工周期相對(duì)較長(zhǎng)。

綜合考慮施工成本，材料造價(jià)、施工工期及當(dāng)?shù)夭牧显O(shè)備等客觀因素并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，樁型選擇鋼管樁較為合理。

2.3 設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)方案為：取水管道設(shè)置于枯水位以下1m處，采用DN800螺旋鋼管，管道固定于槽鋼支架上，支架采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行支撐，在樁基礎(chǔ)（D480×10m）上安裝臨時(shí)施工樁（D480×4.2m）伸出水面，以此為臨時(shí)支撐布置臨時(shí)施工吊梁安裝管道，管道采用法蘭連接，待管道于水面上全部吊裝連接完成，解除臨時(shí)施工吊梁，將取水管道下沉至水下置于支架上。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖2。

圖2 鋼管樁平面布置圖

圖3 臨時(shí)施工構(gòu)造圖

3 施工流程

①?gòu)?fù)核現(xiàn)有水位標(biāo)高，在岸上設(shè)置控制點(diǎn)，作為支架設(shè)置方向及水準(zhǔn)標(biāo)高；

②清淤船開工作面，工作面的寬度及深度跟據(jù)打樁船吃水深度及土的流動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)確定；

③打樁船從岸邊開始打樁，樁頂接近水面時(shí)安裝樁頂支撐體系，并把樁打入設(shè)計(jì)標(biāo)高，水下安裝二樁之間的支架梁；

④水面以上安裝臨時(shí)支架梁及臨時(shí)吊裝梁，并吊裝800直徑的螺旋鋼管，通過(guò)法蘭連接固定；

⑤螺旋鋼管整體連接完畢后，在吊裝梁上安裝手動(dòng)電葫蘆，同時(shí)起吊螺旋鋼管，拆除臨時(shí)支架梁，同步吊裝螺旋鋼管到水面以下支架梁上，水下固定管道；

⑥原取水口處第一段螺旋鋼管樁采用打圍堰方式，吊裝施工，安裝完后以灌漿料封堵原取水口洞口處。

4 結(jié)語(yǔ)

該取水管道工程已建成投入使用,運(yùn)行穩(wěn)定已有4年。結(jié)合工程實(shí)際，綜合考慮施工工藝、施工成本，材料造價(jià)、施工工期及當(dāng)?shù)夭牧显O(shè)備等客觀因素，對(duì)管道支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，有效提高方案實(shí)施的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，為之后類似工程的設(shè)計(jì)與施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。