Ｑ！ 生箜鱼．塑 奎ｊ 坐皇 工程施工 ［文章编号］１００２－－０６２４（２０１５）０６—０Ｏｏ９一Ｏ３ 输水管道过河段施工方案选择探析 付鑫 （辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司，辽宁沈阳１１０００３） ［摘要］在长距离管道工程中制约工程进度一项内容即为管道穿越河道工程，穿越河道工程 施工方案的选择成为水利工作者讨论的课题。文中针对河流特点，结合工程建设需要选择经 济可行的技术方案，对输水管道与大、中、小型河流交叉的施工技术、方法进行分析研究，为解 决好穿越河流工程这一施工难点为输水工程顺利开展提供可靠的保障。 ［关键词］输水管道；过河段施工；方案选择 ［中图分类号］ＴＶ６７２￣．２ ［文献标识码］Ａ １设计施工概况 性，按填石高度计算钢笼的结构稳定性，钢笼长６～ 长距离输水管道穿越河道是制约工程进度一 ８ ｍ。背水坡水下抛砂袋可增加钢笼的稳定性，防 项重要内容，穿越河道工程施工方案的选择成为 止滑动，加强防渗膜的保护。 水利工作者讨论的课题。输水管道在穿越河流时， ③沉箱式围堰是钢骨架外加钢板，钢板的选 当水深较深、流量较大、河面较宽的条件下，是输 择与骨架的布设间距和水深有关。设计时考虑钢 水管产工程的关键部位和难点，也是影响整体工 箱的抗滑动与抗倾斜，整体结构不断裂，按临时结 程工期和质量的关键。因为穿越河流，输水管线在 构设计要求。 河道处管线必降低（一般都要降低８ １ＴＩ以上），均 沉箱结构钢材量较大但可以就地取材内填土 采用倒虹管的形式。采用明挖时，土方开挖深度较 砂，节省块石。 大，如地下水位高，形成管理线基坑存水，而且水 ④河面较窄、水深又大时，布置二期围堰相对 量较大，施工排水的强度、时间、范围等均对工程 困难，可采用围堰截流与引河导流相结合。 施工产生不利的影响。对此问题结合实例对施工 ２）我国穿越大型河流输水管道工程，例如南 技术与方法作简要介绍。 水北调中线及东线的汛期施工方案均采用倒虹隧 １）河面较宽、流量较大，水深流速不大的河 洞工程。隧道输水方案可避免与黄河的河势（主河 流，多采用二期围堰施工技术。在河道中修建的围 槽变动因素）及黄河规划的矛盾，采用倒虹隧道工 堰结构形式有块石堆筑围堰、钢笼填石围堰、沉箱 程投资大、工期长。 连体式围堰（水深较大）等。 ３）在河流较窄，水深低于４ ｍ时也可采用轻 ①块石堆筑围堰采用水中抛石堆筑，核算围 型排架结构挂板，挡水排架后用土砂袋堆筑（水下 堰的＞中刷与块石粒径、石料运输、堆石坝的防渗闭 戴盆望天砂袋加固）。砂袋高为２／３Ｈ，挡水排架每 气等。 个长８ ｍ。此种围堰结构适用于中／ｈ＞－；流，其优点 ②钢笼填石围堰，采用￣１８￣２４ ｍｍ钢筋焊接 是不用块石堆筑，可就地取材，施工期进度快，最 成笼，并设相应拉杆，保证钢笼结构的整体安全 大优点是挡水排架可以在二期围堰中重复使用， 安装和拆除都比较方便，施工中水浅时可以在浅 ・９・ Ｔ程施１二 东北水利水电 ２０１５年第６期 水中安装，如水深在２．０ ｍ以上，可以用船拖定位 锚拉安装。 ４）输水管道过河围堰的两种结构形式的联合 应用。 冲及垫底找平，钢筋笼高应小于１０ ｍ。施工方法： 钢筋笼填石在北方应在冬季河面结冰后，将制作 好的钢筋笼按设计中心排在水面上，互相连接固 定，底片开启网片的拉筋放在笼顶部，便于钢筋笼 第二期超吊重复利用。深水区垫底钢丝石笼就在 ①水深在３ ｍ以下的浅水区采用轻型钢架挡 板加砂袋围堰，水深大于３ ｍ的河段采用钢笼块 石及砂袋加固围堰。采用联合用钢架挡板与钢笼 块石可以在河道内分二期施工，其优点是防冲刷 钢筋笼定位前布置，深水区处钢筋笼在钢丝石笼 垫底层之上放置之后，钢筋笼内块石应平均填放， 每个笼填石高１．５－２．０ ｍ后集中沉笼。综合分析： 能力强、施工期短，材料可以重复应用。 较堆石围堰可省大量块石，钢筋笼可在场外制作， ②当河流较深、流量与流速均较大时，采用大 现场安装固定。如在冬季冰上施工，钢筋笼定位、 块石堆筑围堰底层，上层采用钢筋笼块石围堰。如 填石沉落定位等施工简便，防渗膜设置方便，加固 河道平均流速超过２ ｍ／ｓ时，底层抛块石可用８ 砂袋当防渗膜固定后可以用填土代替砂袋，可提 号铁线网块石铺底，防止河底 中深对围堰的影响。 高施工进度，工程投资较小。 水深８ ｍ以下采用底层抛石笼护底（１—１．５ ｍ），底 ４）轻型结构沉箱式围堰，底层加钢丝石笼护 层石笼以上抛大块石堆筑到水深８ ｍ处，以上部 底找平防＞中。结构形式：采用角钢或钢筋制作箱体 位设置４ ｍＸ６ ｍ长方型钢筋笼。 加钢板，内装土砂料，底层加钢丝石笼护底找平防 ２施工技术方案经济对比 中，背水面加土砂加固。适用条件：大中型河流水 １）二期河道围堰。结构形式：水下抛块石堆 深流速较大，箱体小于１Ｏ ｍ，大于１０ ｍ水深处加 筑，深水区加防 中钢丝石笼。适用条件：河道面较 钢丝石笼垫底堆块石。施工方法：与钢筋笼填块石 的施工方法相近，在北方地区，可在冬季冰上施 宽、水流速较小、顺水流围堰水下抛石条件允许， 工，施工较方便，沉箱内填土砂，背水面加土增加 设在水深较小处。施工方法：在枯水季施工船运或 稳定。综合分析：可就地取土填箱，块石工程量，箱 水下抛石，也可采用向前推进法水下抛石，施工进 体较生，搬运有难度，如无冰面用船装运沉箱入水 度较慢。北方地区如条件通允许最好采用冰下开 本槽抛石施工进度快。综合分析：水下抛石当流速 时应设立杆定位，工程投资较小。 ５）轻型排架挡板背水面加土砂加固抗滑动围 较大时，深水区设垫底防冲钢丝石笼，水下抛石应 堰。结构形式：采用角钢排架挡板，背水面用土砂 采用大块石，堆筑到的一半高时，可从一侧向前推 加固防滑。适用条件：适用中小河流，最大水深小 进，施工较困难，工程投资较大。 于４ ｍ，或在大中型河流浅水区与其他结构围堰 ２）引河导流及围堰。结构形式：明挖引河导 相联合应用。施工方法：在枯水期或冬季施工，水 流，堵河围堰为水下抛石深水区加钢丝石笼防 中。 深小于２ ｍ可以采用人工立排架，水深超过２ １ＴＩ 适用条件：河道面宽较小，布置二期围堰有困难， 在冰上立排架或船载立杆定位，背水面堆土砂固 水深与流速较大。施工方法：同上方案，先开挖引 定。综合分析：轻型排架在场地制作，现场安装固 河，后施工围堰。综合分析：引河开挖地下水位较 定，施工方便，施工进度较快，背水坡填筑土砂，可 高时，施工机械进入施工场地有困难，必须降低地 用推土机堆筑，工程投资小。 下水，保持引无水施工，施工降水有困难，影响施 ６）二种围堰联合应用型围堰。结构形式：轻型 工进度，工程投资较大。 挡板堆土和钢笼结合型围堰；钢筋笼与块石相结 ３）钢筋笼填石砂袋加固围堰。结构形式：河道 构型围堰。适用条件：适用大中小型河，水深与流 内二期围堰，钢筋笼填石，深水区钢丝石笼垫底、 速较大，施工灵活，施工进度快。施工方法：采用两 找平及护底防 中结构。适用条件：大中型河流水深 流速较大，在水深大于１０ ｍ的河段加钢丝护底防 种围堰联合的施工方法。综合分析：比单一形式围 堰施工技术灵活，施工进度较快，节省工程投资。 ・ １Ｏ－ ２０１５年第６期 东北水利水电 工程施工 ３基槽开挖与基槽内排水施工技术分析 一般中小河流基槽开挖深度小于５ ｍ，采用机 械开挖难度较小，施工技术有成熟的经验，现只对 枯水时期水深超过１０ ｍ，基坑开挖深度大于１５ ｍ 的河段加以分析研究。 ３．１基坑排水 按围攻堰分期的１，２期段内，开挖段长度２５０ ｍ，最大开挖深１８ ｍ，平均开挖深１５ ｍ，对基坑内 渗水强度初步可分为３种情况。 １）渗水量小于１００ Ｌ／ｓ（３６０ ｍ ／ｈ），可以采用 基坑内明沟排水。每５０ ｍ设１集水坑，为减少排 水强度，可采用分段法开挖基坑。可分２段，每段 开挖１２５ ｍ，设３个集水坑，３台４号潜水泵抽水， 便于施工与管理。分段开挖的缺点是较一次开挖 排水施工期长，应根据施工组织设计的工期综合 分析确定。 ２）渗水量大于１００ Ｌ／ｓ小于２５０ Ｌ／ｓ（９００ ｍ ／ ｈ），可采用两侧打深进井加基坑沟槽排水，采用分 段施工对基坑排水有利。 ３）渗水量大于２５０ Ｌ／ｓ时，可采用井点排水， 或采用深井间距２０ ｍ、直径＋２０ ｃｍ管井降水。每 １００ ｍ两侧设１０处管井排水，增加深井的水泵台 ３．２基槽排水工程的概算 基槽排水工程的概算按排水量大小、排水段长 度，需设置沟底明排、两侧深井排水及井点排水，概 算可按小于３６０ ｍＺ／ｈ、小于９００ ｍ３／ｈ、大于９００ ｍ３／ ｈ等３种情况，基槽排水时间为每日２４ ｈ不间断。 １）渗水量小于３６０ ｍ３／ｈ，１２５ ｍ槽段日排水量 ３６０ｘ２４＝８ ６４０ ｍ３／ｄ，概算价为０．２元／ｍ３，日排水费 为１ ７２８元，工期按基槽开挖、基槽地基处理及管道 铺设计算为９０ ｄ，河段排水费概算为１５．５５万元。 ２）渗水量在３６０－９００ ｍ３／ｈ，１２５ ｍ槽段日排水 量为６３０ｘ２４＝１５ １２０ ｍ３／ｄ，概算价为０．２５元／ｍ ， 日排水费为３ ７８０元，按９０ ｄ工期河段排水费概 算价为３４．０２万元。 ３）渗水量大于９００ ｍ３／ｈ，１２５ ｍ槽段日排水量 为１ ０００ｘ２４＝２４ ０００ ｍ３／ｄ，概算价为０．３０元／ｍ ， 日排水费为７ ２００元，按９０ ｄ工期河段排水费概 算价为６４．８万元。 ３．３管道基槽挖方 ３．３．１明槽挖方 因开挖深度大，如设计开挖边坡小于１：１时， 因沟槽地质条件为粉质粘土、粉细砂等土质，如果 塌坡，会发生严重的安全事故；如果放大边坡，开 挖断面大、工程量大、施工难度大；如果土壤含水 量大，可能会发生施工机械不能进入施工场地，造 成无法施工的现象。 ． 无灌浆断面积： ＝２×（３３．７５＋８６．２５＋１３２．５）＝ ５０５ １＂１３．２。如分两段开挖，每段开挖长１２５ ｍ，开挖土 方为６３ １２５ ｍ３，两段共开挖土方１２６ ２５０ ｍ３。按挖 深１５ ｍ，开挖概算价３０元／ｎ ，（平均价），无灌浆开 挖土方工程概算价为３７８．７５万元。 ３．３．２灌浆固坡挖方 灌浆断面Ａ＝２×（２１＋４８．７５＋７６．２５）＝２９２ ｒｎ 。 分段开挖土方１２５ ｍ，土方为３６ ５００ ｍ３，两段总土 方为７３ ０００ ｍ３，两个方案相差土方为５３ ２５０ ｍ３。 采用灌浆固坡可以减少开挖断面，并能保证工程 安全，同时可以降低入渗水量。灌浆开挖土方工程 概算价２１９．０万元。 ＼ 工程固结与防渗灌浆：每米钻孔深３８ ｍ，钻孔 间距０．６ ｍ，２５０ ｍ开挖段总钻孔深为１５ ８３３ ｍ， 每米灌浆概算价２４元，总灌浆概算价为３８万元。 土方开挖及灌浆工程概算价为２５７万元，比 较两方案，采用灌浆开挖总概算价较低且开挖土 方量小，可减少开挖难度，防止滑坡，保证施工安 全，并可减少基坑排水，固此采用灌浆开挖有明显 的优点。 ３．３．３明槽灌浆开挖与隧洞盾构法开挖相结合 ２５０ ｍ河段，其中７０ ｍ为灌浆明挖，剩下１８０ ｍ分两段采用隧洞盾构法开挖，可节省开挖土方 量及施工排水费，而且又能管道铺设顺利进行。如 果河床底部段采用盾构法，可省去二期围堰工程， 是输水管道过大河的可选择方案。 ７０ ｍ河段按平均挖深１５ ｍ，计算价为７１．９６ 万元。隧洞盾构法按６ ｍ底宽，侧高３ ｍ加半圆 拱，断面地质条件为粉质土及粉细砂，周边采用高 压水泥灌浆加支护，预留排水孔。在隧洞两侧用明 沟及排水管，盾构法隧洞施工，在国内外已有成功 （下转第３１页） ・１ １・ ２０１５年第６期 东北水利水电 建立相应动物生物量档案。 水生态环境 地大型水生维管束植物主要为荷花、芦苇和蒲草。 在野外布置样方进行调查，在植物密集区、一般区 和稀疏区布置样方５￣６个，面积均为０．５ ｍＸＯ．５ ｍ，４结语 人工湿地生态监测系统的科学性及合理性有 待于长期的监测进行验证和不断完善。监测是一 项连续而长期的工作，在监测过程中不断总结经 分别对所求生物量进行称重，取其平均值，作为 计算整个湿地荷花（包括莲子、荷叶）、芦苇和蒲草 生物量的依据。 ３．３．７野生动物生物量调查 验，研究人工湿地的演变规律，评价湿地生态系统 的健康状况。通过监测提供基础数据，合理的开发 和利于湿地资源，加强人工湿地植物的管护研究。 ［收稿日期】２０１５—０２—１０ 通过设立定点观测站、打捞及野外调查等方 式，长期监测湿地动物发展变化趋势。主要监测浮 游生物、大型底栖动物、野生动物、鱼类及鸟类等， １｝．．Ｅ（１Ｅ（１ １｝—｝１｝●｝—｝１Ｅｃ１Ｅｃ１｝●｝１Ｅ（●｝—｝１Ｅ（１ ●｝●｝１Ｅ（—｝１ —Ｅ（●擎１Ｅ（●｝１Ｅ（●｝１∈（—｝—｝●｝１｝●∈（●｝●三（１Ｅ（＇｝●Ｅ（●｝●｝●Ｅ（１｝１∈（ （上接第１１页） 经验。按类比工程的概算，洞径在６－８ ｍ，每公里 的工程概算价１ ５００～１ ８００万元（含水费），隧洞工 程概算价为１ ６００万元／ｋｍ，每１００ ｍ为１５０万 元，则１８０ ｍ河段采用隧洞盾构法施工技术方案 工程进度及人身安全不利，土方开挖过深，开挖难 度大，对大河水深较大的河流采用此种施工方案 的较少。 而采用隧洞盾构法是采用地下开采隧洞的方 法，虽然在土、砂覆盖层较浅的条件下也存在塌方、 冒顶的危险，但如果配合水泥高灌浆及合理支护措 为２８８万元。工程概算总价为３５９．９６万元。 ３．３．４方案比较 明槽开挖３７８．７５万元，２５０ ｍ河段９０ ｄ工期， 排水费为１２９．６万，合价为５０８．３５万；明槽灌浆开 挖与隧洞盾构法相结合３５９．９６万元：明槽灌浆开 挖２５７万元，９０ ｄ工期２５０ ｍ河段排水费６８．０４万 元，合价为３２５．０４万元。从以上３种方案对比分 施，国内外施工经验较成熟，相对的危险性小。 ５结论 １）对小河流、水深较小，可采用明槽开挖。在 枯水期施工，枯水期河槽内有水流，可设引河，开 挖断面、度较小，工程量不大，施工难度小。 ２）中型河流、枯水期有水流、水深不超过３ ｍ， 析，采用灌浆明槽开挖工程概算价较低，明槽无灌 浆开挖概算价最高，但在地下水位高、土壤水含量 高的条件下进行开挖，有较大的施工难度，因此采 用明槽灌浆开挖与隧洞盾构法施工技术方案，是 最安全可靠的。 可以用基槽开挖的土方作围堰，在流速较大的部 位局部采取轻型排架挡板加砂袋围堰，施工方便。 明槽开挖深度一般不超过６ ｍ，国内施工实例较 多，一般均采用明沟开挖、束窄河床、分期过河，不 设引河工程。 ４综合分析 输水管道过深水大河交叉工程，倒虹管道的 施工技术国内外采用隧洞盾构法较多，而采用围 ３）较大河流、水深较大、枯水期水深超过６ ｍ 以上，此种河流采用明槽开挖加围堰施工技术时， 因水深超过６ ｍ，一般沟槽开挖浓度可达１２ ｍ以 上，在明槽开挖时，两侧堆土方容易形成滑坡，最 好采用灌浆防渗固坡，可增加施工的安全，又可以 减少土方开挖量，对工程投资与施工进度均有利。 ４）大型河流，枯水期最大水深超过１０ ｍ的河 堰、开挖明槽、挖深超过１５ ｍ的国内外的实例很 少，因此，选择科学、经济、施工安全的施工技术与 方法是非常必要的。 通过综合分析比较，采用围堰明槽开挖工程 概算价约为６７０万，较隧洞盾构法低３５万元，但 因施工排水强度较大，开挖深度大，土方开挖的土 流，根据综合分析比较，采用隧洞盾构方案，对施 工进度、施工安全均有利。 ［收稿日期】２０１５～０２—１３ ・方堆在沟槽两侧较近，形成对沟槽边坡的土压力， 虽然有边坡加固灌浆，仍有造成滑坡的危险性，对 ３１ ・
