趙宏濤

(山西省水利建筑工程局有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

我國水資源分布特點使區(qū)域供水系統(tǒng)中輸水管網(wǎng)建設(shè)投入資金最多，承擔(dān)的作用最大。為解決供水問題，改善供水體系，不少城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)開始興建或正在籌劃建設(shè)，以完善當(dāng)?shù)氐妮斔こ添椖?，輸水工程成為現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要工作[1]。PCCP管道是鋼管、混凝土、高強鋼絲和水泥砂漿幾種材料組成的一種鋼復(fù)合管材，因其具有合理的結(jié)構(gòu)、較高的內(nèi)外壓承受力，較好的接頭密封性和易于維護等特性，廣泛用于長距離輸水工程。大伙房水庫輸水工程采用PCCP管道，受當(dāng)?shù)氐匦蔚孛?、工程地質(zhì)條件、特殊地基土等影響，輸水管線的土方挖填環(huán)節(jié)設(shè)計布置是否合理直接關(guān)系到工程的安全運行，這使管線挖填施工技術(shù)的研究具有積極意義。

1 工程概況

大伙房水庫輸水工程盤錦二步應(yīng)急供水工程利用大伙房水庫輸水(二期)一步工程上游城市的富余水量滿足盤錦市近期的需水要求。工程位于盤錦市、海城市境內(nèi)，主要建設(shè)內(nèi)容為營盤配水站至盤錦接管點之間輸水管線及附屬構(gòu)筑物工程，管材為預(yù)應(yīng)力鋼套筒混凝土管，管徑為DN 2000。

2 管線挖方工程

PCCP管溝開挖基本程序為：測量放線→植被清理→土方開挖→邊坡及基礎(chǔ)面處理→質(zhì)量檢查和驗收，現(xiàn)就主要環(huán)節(jié)及軟弱地基土處理予以闡述總結(jié)。

2.1 土方開挖

設(shè)計PCCP溝槽底寬4.442 m～4.807 m，鋼管溝槽底寬4.270 m～4.345 m，溝槽邊坡最小1∶1.0、最大1∶1.75。溝槽開挖為單槽單管施工，管道覆土厚度在2 m以內(nèi)，局部覆土厚度為2 m～8 m。覆土厚度超過5 m的溝槽開挖時設(shè)置1.5 m馬道，以便于施工。溝槽開挖采取填弧法施工，機械開挖、人工輔助。局部軟弱、流塑態(tài)地質(zhì)段邊坡穩(wěn)定性差，施工過程中采用鋼板樁支護。

泄水系統(tǒng)部位開挖深度大，臨近水渠土含水率較大，嚴格控制每層開挖深度與邊坡。在開挖之前平整場地，施工區(qū)域周圍做好圍堰。由測量人員劃定開挖邊線。開挖邊線2 m范圍內(nèi)不許堆放任何物件，并且嚴禁大型土方設(shè)備靠近。泄水系統(tǒng)開挖大部分屬于土方坑挖，少部分屬于管槽開挖。

由320液壓反鏟挖掘機從上至下分層開挖，每層開挖土厚度為3 m～4 m，每層開挖面兩側(cè)形成利于排水的坡面并同時按設(shè)計放坡，保持邊坡穩(wěn)固。下基坑道路的坡度滿足土方運輸機械進入開挖工作面。開挖土料利于挖掘機互相倒運至堆土區(qū)，不能用作回填的土料直接裝車運至棄土場。在臨時堆料場和棄土場，配備TY 180推土機進行散料平整，修筑卸料平臺。

施工中控制設(shè)備對邊坡及基礎(chǔ)的擾動，在開挖至槽底部預(yù)留100 mm～200 mm的保護層，最后采用堆土機配合人工進行清底，避免擾動原狀土。提前在槽底設(shè)排水溝和集水井，防止槽底被水浸泡。

2.2 開挖邊坡及基礎(chǔ)處理

開挖溝槽至基礎(chǔ)面設(shè)計高程時應(yīng)進行地基承載力試驗，要求設(shè)計地基承載力≥90 kPa。若滿足設(shè)計要求，則采用原土管基。對溝槽地基承載力不滿足設(shè)計要求的地段，按照《PCCP管線段基礎(chǔ)處理技術(shù)要求》換基處理。

換基參數(shù)確定后，人工開挖至換基底部高程位置選取級配良好質(zhì)地堅硬的塊石、碎石進行換填，采用20 t自卸車卸料至施工現(xiàn)場，ZL-50B裝載機裝料入倉，人工攤鋪平整，采用FLY-850手扶振動碾壓至相對密度≥0.7，在碎石面上鋪筑150 mm厚中粗砂，換填中粗砂的方法與換填碎石一致。

2.3 碎石振沖樁施工

根據(jù)設(shè)計，在存在液化問題區(qū)段施作碎石振沖樁加固處理基礎(chǔ)。施工程序為：造孔及清洗→填料及振密→檢驗及驗收。

2.3.1 造孔及清洗

振沖器與導(dǎo)管間聯(lián)結(jié)橡膠減震器，對準樁位后待壓力水泵開啟，末端出水口噴水后開始徐徐貫入造孔至設(shè)計深度。造孔完后應(yīng)清孔1～2遍，直至孔口返出泥漿變稀為止。

2.3.2 填料及振密

采用強迫填料工藝制樁，為保證制樁質(zhì)量，施工過程應(yīng)連續(xù)。從孔底開始逐段向上加密，不得漏振。待加密電流和留振時間達到設(shè)計要求后上提振沖器開始下一段加密。自下而上重復(fù)上述過程，直至加密到設(shè)計樁高。

3 管線溝槽回填

溝槽回填施工內(nèi)容包括基礎(chǔ)置換及墊層區(qū)回填，120°包角區(qū)、管道Ⅰ區(qū)、管道Ⅱ區(qū)和一般區(qū)回填(見圖1)。

管道及附件安裝完成后應(yīng)及時回填，不允許管道長期外露或跨越雨期和冬季。溝槽回填工序為：回填碾壓試驗→土石料挖運→土石料加工篩選→土料填筑→質(zhì)量檢查和驗收等施工工序。在填筑時，距離管道0.6 m內(nèi)使用小型設(shè)備進行回填。

圖1 PCCP管道溝槽回填斷面圖

3.1 基礎(chǔ)置換及墊層回填

墊層材料用砂墊層，自卸汽車將砂料運至填筑倉面內(nèi)，挖掘機下料，由人工以200 mm一層鋪料，F(xiàn)LY-850手扶振動碾配合2.8 kW振動電夯碾壓實。相對密度≥0.70；對地基承載力不足段進行碎石換基處理，碎石相對密度≥0.70。

3.2 120°包角回填

120°包角回填區(qū)包括管道中心120°角邊線以下和墊層區(qū)之間的范圍。包角回填料主要采用級配良好、質(zhì)地堅硬的中粗料，回填至設(shè)計高程，密實度不得低于0.7。使用1 m3挖機甩料至填筑倉面后人工鏟料攤鋪，F(xiàn)LY-850手扶振動碾壓實，嚴格控制管道下鞍部回填質(zhì)量。管道安裝完成后人工回填底部周深縫隙和吊裝鋼絲處。

3.3 管道Ⅰ區(qū)回填

管道Ⅰ區(qū)范圍為包角回填區(qū)域至管頂，回填土采用溝槽兩側(cè)邊坡開挖馬道土料和就近堆放的合格土。管道安裝驗收合格后，開始對Ⅰ區(qū)進行回填，壓實度≥90%；鋼管I區(qū)回填使用檢驗合格的砂礫料，其壓實后相對密度不低于0.7。

完成管道安裝及外部接縫處理后回填管道兩側(cè)。采用長臂反鏟挖機甩料入倉，人工順沿管道方向通倉分層鋪筑。每層鋪料厚度250 mm，采用FLY-850手扶振動碾配合2.8 kW振動電夯壓實?；靥钋?，嚴格控制土料的含水量，保證夯實后壓實度。

3.4 管道Ⅱ區(qū)回填

管道Ⅱ區(qū)指管頂以上500 mm回填區(qū)域(管道外壁范圍內(nèi))，PCCPII區(qū)壓實度≥(87±2)%，采用就近堆放的合格土料回填，待管道Ⅰ區(qū)填筑完成且合格后，進行管道Ⅱ區(qū)填筑。土方回填采用1 m3長臂反鏟挖機甩料入倉，挖機甩料前由裝載機將臨時堆土場的土料鏟運至溝槽邊，而后人工順管道軸線方向通倉分層攤鋪，每層鋪料厚度為250 mm，采用FLY-850手扶振動碾配合2.8 kW振動電夯壓實。

3.5 一般回填區(qū)

一般回填區(qū)包括管道Ⅰ區(qū)至設(shè)計地面高程以下500 mm(不包括II區(qū))。采用附近溝槽開挖料回填，壓實度不得小于90%。由于一般回填區(qū)倉面及工程量較大，采用分層分段機械化流水作業(yè)，即自卸汽車運料入倉，推土機順管道方向分條分帶平鋪，松鋪厚度應(yīng)根據(jù)碾壓試驗確定，且不大于250 mm，鋪料帶寬度≤3 m。采用16 t振動碾壓順鋪料方向進退式碾壓，配合FLY-850手扶振動碾和2.8 kW振動電夯補充壓實，確保碾壓質(zhì)量。

3.6 泄水系統(tǒng)部位回填

泄水部位基礎(chǔ)面至泄水管底下200 mm之間的部位回填砂，中粗砂回填壓實相對密度均在0.7以上，管底以上部分回填開挖土料，同溝槽回填分區(qū)一致，Ⅰ區(qū)壓實度不小于90%，Ⅱ區(qū)與一般區(qū)壓實度不小于(85±2)%?；靥钍┕し椒ㄅc溝槽回填方法相同。

3.7 井室部位回填

井室部位的回填要求與管線溝槽回填相同，均是采用開挖合格的土料進行回填，采用挖掘機卸料入倉，人工攤鋪，F(xiàn)LY-850手扶振動碾碾壓。井室周圍回填壓實時沿井室中心對稱進行，且不得漏夯，保證回填土料壓實后與井壁緊貼。

4 結(jié)語

通常長距離輸水管線工程線路較長，需要克服的地質(zhì)環(huán)境和水文條件十分復(fù)雜。面對不同管段地基土類型、含水量、天然密度的差異，優(yōu)化總結(jié)施工工藝十分必要。特殊地基土處理及其挖填方環(huán)節(jié)直接關(guān)系到整個工程的投資、工期和后期運行安全保障程度，對挖填方施工過程的各步驟均需結(jié)合管材特性和工程地質(zhì)條件，在滿足供水安全性、經(jīng)濟性和穩(wěn)定性的前提下合理論證施工工藝，總結(jié)經(jīng)驗，為長距離輸水工程健康發(fā)展提供實踐參考。