大伙房水库输水(二期)工程穿越大辽河施工方案优化

２０１７年第７期　［文章编号］１００２－－０６２４（２０１７）０７－－００２１一ｏ３　东北水利水电　工程施工　大伙房水库输水（二期）工程穿越大辽河施工方案优化　王永海　（辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳１１０００６）　［摘要］目前，长距离输水工程在国内越来越多，输水管线不可避免的要穿越河流、高速公路、　铁路等交通枢纽，顶管法施工得到了越来越多的应用。本文对大伙房水库输水（二期）工程管　线穿越大辽河施工方案比选做了简要论述，综合考虑投资、工期、征地、供水量等各方面因素　推荐采用顶管法施工，从施工效果看达到了预期目的，说明在输水管线穿越河流时，在适合的　地质条件下采用顶管法施工是十分有效的。　［关键词］大辽河；长距离输水工程；施工方案；大伙房水库　［中图分类号］ＴＶ６７　［文献标识码］Ａ　１工程概述　目前，随着中国经济的发展，长距离输水工程　在国内越来越多，输水管线不可避免的要穿越河　管法施工、定向钻法施工方案比较。　２施工方案　２．１围堰法施工　流、高速公路、铁路等交通枢纽，顶管法施工得到　了越来越多的应用。大伙房水库输水（二期）工程　是由大伙房水库向辽宁省抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、　大伙房水库输水（二期）工程初步设计报告　中，管线穿越大辽河采用围堰法施工，穿河工程选　择在每年非汛期（９月至翌年６月）施工。该工程取　营口、盘锦等六城市输水的一项大型输水工程，输　水线路全长约２６１　ｋｍ。该工程盘锦支线为１条　ＤＮ１　４００　ｎ１ｎｌ的玻璃钢夹砂管线，在位于海城和　水头部、输水隧洞、输水管线等主要建筑物为１级　建筑物，根据ＳＬ３０３—２００４（水利水电工程施工组织　设计规范》规定，导流建筑物级别确定为４级，因　导流围堰采用土石结构，故导流设计标准采用非　汛期（汛后）洪水重现期１０年一遇。　管线穿越大辽河施工期洪水成果见表１。　表１管线穿越大辽河施工期洪水成果表　盘锦交界处的三岔河铁路桥下游穿越大辽河，为　确保管线的输水安全性，管线过大辽河段国堤内　单线改为双线ＤＮ１　４００　ｎｕｎ玻璃钢夹砂管，管线　穿越主河床段管材采用４，１　４２０　ｍｍ的钢管，钢管　穿越长度为８１１　ｍ（双管）。　大辽河过河及过堤基础土质为粉细砂，无液　化，地基承载力不小于１２０　ｋＰａ。　初步设计阶段该穿越工程采用围堰法施工，　由于大辽河汛后水深４Ｎ６　ｍ，最深处达８　ｍ左右，　采用分期围堰导流进行施工时，围堰填筑难度较　大，且当地无合适的围堰填筑材料，需要外运。因　此，在施工图阶段，业主要求进行围堰法施工、顶　从表１中可以看出，大辽河非汛期水位由潮　・２１　・　工程施工　北水利水电　２０１７年第７期　位确定，为典型的感潮河段。　大辽河堤间宽约３　９００　ｍ，主河床宽约４００　ｍ，滩地位于右岸，采用分期围堰导流方式。一期　工程围主河床左岸，进行主河床左侧施工，由右侧　主河床过流；二期工程围主河床右岸，进行主河床　侧施工，由左侧主河床过流。管线穿越主河床施工　时，不影响滩地管线施工。　围堰型式采用土石结构，因当地基础土质主　要为粉细砂，因此围堰填筑用土需要外运，堰前水　位３．２７　ｍ，围堰最大高度１１．０　ｍ，边坡１：３，项宽５　ｍ，采用单向进占法填筑。　由于基坑砂层渗透流量大，同时有补给源，所　以基坑开挖采用井点降水。鉴于大辽河覆盖层较　厚，采用潜水非完整井降水，计算采用谢尔卡切夫　公式，渗透系数Ｋ＝４．０　ｍ／ｄ，抽水影响半径为３６８　ｍ，单井涌水量为２　６９４　ｍ３／ｄ。经过计算，井深为　２５　ｍ、井径为５０　ｃｍ、井距为２０　ｍ，共４０眼井。根　据单井极限涌水量数值，选用２５ｏｑｊ１４０型潜水　泵，流量１４０　ｍ３／ｈ，扬程４０～５０　ｍ，功率２２　ｋＷ，每　眼井各配备１台潜水泵，共计４０台，另配备６台　潜水泵备用。　大辽河围堰工程量：围堰填筑１９９　３９５　ｍ３，防　渗土工膜１３　４１４　ｍ２，垂直铺塑１９９　３９５　ｍ３，围堰迎　水面铅丝笼护坡２　６１７　ｍ３，降水井４０眼，水泵２　４００　台班。　施工工期：因采用分期围堰导流方式，当年９至　１２月进行一期工程施工，翌年３至６月进行二期工　程施工，总工期为当年９月至翌年６月，共计１Ｏ个　月。围堰法施工总投资为１　３３０．０４万元，见表２。　２．２管法施工　大伙房水库输水（二期）工程管线穿越高速公　路、国省干道均采用顶管法施工，有着相当成熟的　施工经验。　采用顶管法施工时，需要在顶进端建造一个　工作井，接收端建造一个接收井。首先对井位进行　复核放样定位，定出顶管中心轴线，建立测量控制　网。同时在场内适当位置设置好临时的轴线控制　校核点和水准控制校核点，作为顶管施工的控制　依据。顶管基座位置按管道设计轴线准备进行放　样、就位、安装、固定。基座上的导轨按照设计轴　线，并按时测洞口中心居中放置，设置好支撑进行　・２２・　表２围堰法施工工程概算表　加固，保证基座稳定不变形。工作井井内布置主要　是后靠背、前方洞止水圈、主顶油缸、油泵车、钢扶　梯等。　根据国内已有工程的施工经验，结合该工程　地质条件、施工条件及工程在高速路下穿越对沉　降要求较高等特点，决定采用ＤＫ式大刀盘土压　平衡顶管机，由于该机采用了目前先进的土压平　衡原理，除了施工过程中安全可靠外，该掘进机还　具有沉降控制精度高、顶进速度快、便于操作和维　修、施工可靠性好等特点，在长期顶管施工中证实　是完全适合该工程地质条件的。　开挖面切削下来的泥土进入搅拌舱，由螺旋　输送机排出搅拌舱，再由皮带运输机向后传输到　电瓶车内，然后通过电瓶车将土方运至工作井内，　由龙门吊吊至井上方统一外运。顶进完成后，顶管　机进入接收井、回收。　施工工期：工作井、接收井预制６０　ｄ，沉井施　工４５　ｄ，井内设备安装１５　ｄ，顶进４５　ｄ，井内设　备拆除１５　ｄ，共计１８０　ｄ。顶管法施工总投资为　１　１１５．７２万元，见表３。　２．３定向钻法施工　定向穿越的优点是自动化程度高、施工占地　少、施工周期短、工程造价相对低、受季节影响小　等。定向钻机适合的地层包括：各种砂层、淤泥、粘　２０１７年第７期　东北水利水电　工程施工　表３顶管法施工工程概算表　土、泥岩、风化岩、砂石、页岩，也能穿越各种砾石　层。穿越精度：横向与纵向偏差不大于２．０　１ＴＩ。主要　设备包括：水平定向钻机、有线随钻控向、地面信　标、地面雷达、扩孔器等。目前国内比较成熟的穿　越管道规格为４，１　０００以下。在西气东输工程中采　用定向钻穿越了数条河流及障碍物。辽河油田建　设一公司完成的定向钻穿越业绩有３０余项，最大　穿越管径为４，１　０１６，有过穿越大辽河的经验。　该工程如采用定向钻法穿越大辽河，必须将　钢管的直径由４，１　４００变更为４，１　０００，同时将钢管　的内外防改为环氧粉末热涂敷，并将外防腐层加　一层收缩保护套，这意味着正常运行工况下，２根　，４１　０００钢管可满足单根４，１　４００钢管的输水量，当　其中的一根穿河钢管出现故障时，另一根钢管可　满足７０％的事故用水量，按照管道设计原则，这是　允许的。由于采用定向钻法无法对钢管施加阴极　保护需加强外防腐层的厚度及质量，采用环氧或　ＰＥ热涂敷技术已较为成熟。　施工工艺包括：施工测量定线一发射坑一接收　坑　设备安装定位　导向钻钻进　布管　钢管焊　接、检测、防腐　扩孔　回拖＿÷下一循环。由于导向　钻钻进速度较快，需严格的布管和焊接工艺等密切　配合，方可能提高工效，保证安全性。回拖过程需有　触变泥浆固壁，另外在钢管外防腐层设收缩保护　套，以保证外防腐层在回拖过程中不受破坏。　施工工期：发射坑、接受坑１个月，钻进、回拖　等４个月，共计５个月。　管法施工总投资为１　４２３．４５万元，见表４。　３方案比选　３．１投资　围堰法施工总投资为１　３３０．０４万元，顶管法施　表４定向钻法施工工程概算表　工总投资为１　１１５．７２万元，定向钻法施工１　４２３．４５　万元。顶管法施工投资最少。　３．２工期　围堰法施工总工期１０个月，顶管法施工总工　期６个月，定向钻法施工５个月。围堰法施工工期　最长，顶管法施工与定向钻法施工工期接近；围堰　法施工只能在非汛期进行，而顶管法施工、点定向　钻法施工则不受此限制。　３．３施工方法比较　围堰法：采用明挖方案，大辽河在此地段为感　潮河段，水位受潮水影响较大，水深较大，导流工　程施工困难，且当地土料不宜做围堰填筑料，需要　外购，占地面积大，施工时对环境影响较大。　顶管法：采用地下顶进的施工方法，占地面积　小，施工时对环境影响小。而在大辽河跨河施工　时，顶管法施工在大伙房水库输水（二期）工程穿　越高速及国省干道工程中已经得到广泛的应用，　已有相当成熟的施工经验。　定向钻法：不需要额外征地，但由于孔径限　制，钢管内径需由ＤＮ１４００变更为ＤＮ１０００，当一　根管出现故障时，只能保证７０％的供水量。　４结语　综合考虑投资、工期、征地、供水量等各方面　因素，大伙房水库输水（二期）工程穿越大辽河主　河床段推荐采用顶管法施工。该段顶管已在２００８　年顶进完成，从施工效果看，达到了预期目的，说　明在输水管线穿越河流时，在适合的地质条件下　采用顶管法施工是十分有效的。　【收稿１５１期】２０１７－０３－０６　・２３・