谈锦秋水库引水渠穿河工程顶管法施工

2015-04-05白梅荣山东省水利勘测设计院山东济南250014

山东水利 2015年6期

关键词：施工导流顶管施工

苏　刚，张　昕，白梅荣（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

谈锦秋水库引水渠穿河工程顶管法施工

苏刚，张昕，白梅荣
（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

【摘要】锦秋水库引水渠以倒虹、路涵等建筑物形式穿河、过路，为保证这些建筑物在施工时免受河水影响、不中断公路交通，须做好完善的施工方案，该文对此进行了阐述。

【关键词】锦秋水库；施工导流；穿河工程；顶管施工

锦秋水库位于博兴县城以南，为小（1）型水库，水库总库容为691.57万m3，正常蓄水位8.00m，死水位为2.00m。水库引水工程包括：引水渠、引黄分水闸、引江分水闸、胜利河倒虹、G205路涵，其中引水渠长6.08km，设计流量4.0m3/s。水库是南水北调博兴县续建配套工程的组成部分，主要任务是调蓄博兴县供水单元所分配的调江水量，解决干线分水与用户用水之间的时空分配矛盾，提高供水保证程度；同时根据黄河来水情况和居民生活用水、工业用水情况，适当调引部分黄河水，与长江水联合调度，向居民生活和工业供水。

1　工程条件

1.1地质条件

水库库区属黄河下游冲积平原，地面坡降为1/10000左右。地貌类型较为简单，属浅平洼地类型，地势平坦，库区地面高程在5.80～6.50m之间。引水渠工程在勘探深度内均为第四系全新统冲积层，开挖范围内土层由上到下分为：

1）粉质壤土：黄褐色，干强度及韧性中等，厚度：1.50～2.90m，平均1.97m。2）粉质砂壤土：灰黄色，干强度及韧性低，厚度1.2～3.10m，平均2.03m。3）粉质壤土：褐黄——棕黄色，干强度及韧性中等，厚度1.60～6.0m，平均2.8m。4）粉质砂壤土：灰黄色，干强度及韧性低，该层未穿透。

1.2气象条件

项目区属温带大陆性季风气候区，全县年降水量73.6%集中在汛期6～9月，50%左右集中在7～8月，最大月降水量多发生在7月，其他时段降水量仅占全年的26.4%。多年平均气温为12.5℃，最大冻土深度0.49m；多年平均日照时数为2692h，无霜期187d。全年主导风向为西南风，多年平均风速为3.20m/s。

2　施工方案

引黄分水闸在一干过清渠引入黄河水，引江分水闸在南水北调干渠调引长江水，2座分水闸的进口都与相应的渠道联通，分水闸进口工程的施工必会受到渠水的影响；胜利河倒虹需要下穿胜利河，因此，这3座建筑物都需要先采取导流措施再干地施工。引水渠在G205国道处通过路涵方式穿过路基，为不中断公路交通，参考类似工程施工经验，可以采用顶管法施工。

2.1施工导流

1）导流标准。锦秋水库工程规模为小（1）型平原水库，工程等别Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。结合《水利水电施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，临时导流建筑物级别为5级，相应施工导流洪水标准为10～5年重现期洪水，综合考虑各种因素，围堰的挡水标准采用5年一遇重现期洪水。

2）导流时段和流量。根据水文气象资料，项目区年降水量73.6%集中在汛期6～9月，非汛期降水量仅占全年的26.4%。为确保工程安全施工，分水闸进口工程和倒虹工程安排于非汛期施工。另外，南水北调干渠和一干过清渠均为季节性过水河道，分水闸进口工程施工还要选择在渠道不调水时进行。经水文计算，南水北调干渠、一干过清渠、胜利河5年一遇施工期设计洪水分别为0.9m3/s、0.4m3/s和1.1m3/s。

3）引黄闸和引江闸导流设计。在渠道不引水时，渠内流量很小，可在渠道内顺水流方向填筑半椭圆形围堰，将分水闸进水口工程围封起来，并在围堰外侧预留2.0～4.0m宽的渠底过流即可。

由于南水北调干渠或一干过清渠的渠底宽度均较窄，为减少渠道束窄度，不宜采用土方直接填筑堰体，围堰型式可采用编织袋装土垒砌。按明渠均匀流公式计算，南水北调干渠和一干过清渠过流水深分别为1.5m和1.2m，考虑安全超高后，确定堰高为2.0m和1.7m。堰顶宽度为1.0m，上下游边坡均为1∶1。在围堰施工时将复合膜压入迎水坡内，用于堰体防渗，并保证膜上编织袋装土护坡厚度为0.3m。

4）穿胜利河倒虹导流。穿胜利河倒虹施工导流可采用明渠导流方式，即在附近滩地上开挖导流明渠，在倒虹上、下游分别填筑围堰挡水，一次拦断河床，通过明渠将河道上游来水导入下游河道内。

导流明渠：胜利河施工期设计流量为1.1m3/s，导流明渠底宽2.0m，边坡1∶2，渠底坡降1/2000，进口处渠底高程3.5m，渠内水深1.0m，设计水位4.5m，考虑0.5m安全超高后，渠道开挖深度为1.5m，渠长125m。

上、下游围堰：上游围堰堰顶高程为5.2m，堰高1.7m；下游围堰堰顶高程为4.26m，堰高0.86m。围堰利用导流明渠开挖的土方填筑，水上堰体采用拖拉机压实。围堰迎水面均采用复合土工膜防渗，复合膜自堰脚向外延伸2m，以增强防渗效果。为满足施工机械交通要求，围堰顶宽3m，水上边坡1∶2.5，水下按自然边坡1∶4。倒虹工程完成后采用挖掘机拆除上、下游围堰，拆除料用于导流明渠回填。

2.2路涵顶管

引水渠穿G205国道路涵采用顶管方案施工，路涵为1孔钢承插口管，顶进长度为64m，每节公称直径3.0m，长2.0m。施工方法如下：

1）施工前首先开挖顶管工作坑，工作坑除安装顶管的机具设备后背、导轨、顶进管节以外，还要有利于向坑外出土和作业人员的操作，管节后侧与千斤顶之间要有利于出土的空间，坑底要夯实。

2）导轨由4根钢轨和若干枕木组成，枕木置于工作坑底下1/2枕木高的基土上，枕木间距800～1000mm，钢轨的间距要视被顶管节的外径而定，一般要保证管节安放后下皮高出枕木上皮20mm，千斤顶安装后要与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5% ~1.0%的坡度。

3）顶进后背所具有的能力必须能满足最大顶力的需要，后背由后背桩及后背梁、后背桩后面的夯实土所组成。后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底以下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背梁放在桩前的导轨上。顶进设备由1台高压油泵和2台千斤顶组成，千斤顶安在后背梁与管节之间，管节后端和千斤顶之间有专用钢护圈及麻辨或橡胶垫对混凝土管端保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。

4）设备安装后经试运转无异常即可掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密而且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质松散或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。挖土采用小型挖掘机开挖，胶轮车直接出土，土的垂直运输可用吊车或电动葫芦。