方喜良　王春娟　曲树成

(沈阳利鑫土木工程有限责任公司， 辽宁 沈阳　110179)



南水北调东线穿黄北区滩地埋管工程施工探析

方喜良王春娟曲树成

(沈阳利鑫土木工程有限责任公司， 辽宁 沈阳110179)

管道输水是水利工程中常用的输水形式，内圆外城门洞型大断面现浇钢筋混凝土埋管施工在国内比较少见。本文结合工程实际，阐述了滩地埋管基础处理、混凝土施工工艺及施工注意事项，以期为类似工程施工提供帮助。

南水北调； 滩地埋管； 钢筋混凝土； 施工工艺

1　工程概况

南水北调东线穿黄河工程是东线控制性工程，从东平湖老湖区引水，在东平湖西堤(玉斑堤)魏河村北建出湖闸，在黄河南大堤(子路堤)前建埋管进口检修闸，埋管穿过子路堤、黄河滩地至黄河南岸解山村，经隧洞穿过黄河主槽及黄河北大堤，在东阿县位山村以埋涵的型式向西北穿过位山引黄渠渠底，与黄河以北输水干渠相接[1]。北区工程中的滩地埋管总长1600m，内径7.5m，为有压内圆外城门洞型钢筋混凝土结构，管壁混凝土衬砌厚度95cm。

2　滩地埋管土方开挖及基础换填

埋管工程区为黄河滩地，主要为砂壤土，大部分采用反铲挖掘机开挖，自卸汽车运土，大型推土机配合挖掘机进行整平及土料堆放。工艺流程：人工配合机械场地清理→测量放线→表层土开挖→表层土指定点堆放→基槽土方分层开挖→开挖弃土外运→开挖土指定点堆放。

a.埋管段土方主要为明槽开挖，根据复核后工程师批准的坐标点和水准点，用全站仪对地形及建筑物轴线进行测量定位，然后用白灰撒出开挖边界线进行开挖。边坡比1∶2.0，开挖深度在16m左右，在36.00m高程处设2m宽二级马道。采取每段分层开挖，层厚不超过4m，开挖合格土料用于回填和液化段碎石土换填，不合格土料运至工程师指定的弃土场。为避免基础土方扰动，建基面以上20cm的土方采用机械配合人工进行开挖。

b.地基液化地段按照设计文件及相关技术规定要求，将液化土层全部挖除，进行碎石土换填。北区埋管桩号5+107.000～5+237.000段建基面为基础液化段，碎石与土的比例为6∶4。根据现场实际情况及施工详图确定基础处理开挖深度，基坑开挖前必须做好降排水工作，并用木桩、竹跳板、土工布等进行必要的边坡支护，防止边坡塌土混入碎石土中，雨季施工时要用塑料布、土工布等做好建基面及边坡的防护工作。碎石土施工时分层进行填筑。人工夯实时，每层土铺设厚度不大于20cm；机械夯实时，每层土铺设厚度不大于25cm。碎石土中碎石最大粒径不得大于40mm。填筑标准为：干容重不小于1.8kN/m3，压实度不小于95%。

3　埋管基坑降水

北区埋管工程区地下水为第四系松散土层孔隙潜水，受黄河水和雨季降水渗透补给，潜水位高程37.20～38.50m之间，考虑到埋管开挖区断面型式、开挖深度和地层结构特点等因素，施工过程中以大口混凝土管井降水为主，结合现场明排的方式进行降水。图1为开挖断面及施工排水示意图。

图1　开挖断面及施工排水示意图

a.埋管基坑开挖为复式对称梯形断面，基坑底宽14m左右，基底高程25.00～27.00m，马道上下边坡均为1∶2，基坑上口开挖宽度约80m，为取得最佳控制效果，在马道坡脚各打设一排大口井，对称于基槽中心线，两排井的轴线距离约60m，单排井距20m，大口井在第一次土方开挖完成后的高程上钻孔，用旋转钻机成井，对于设计勘察文件显示的地下水丰富区域，井距可适当加密。降水井的结构选用预制加筋混凝土管，设计井管内径φ400mm，每节1m，井底部管外壁钻梅花孔并包一层200g/m2土工布，其外井身填反滤小碎石，如果地质复勘报告中粉砂或粉细砂层较厚，可在反滤碎石中混入中粗砂以防止淤井和塌孔。降水井上口要高于马道0.5m，防止泥土雨水进入。

b.每眼井内安装一台2寸潜水泵抽取井内渗水，出水管采用φ50mm胶管放在边坡上就近将渗水经进水口排放到基坑外侧的排水干沟内。土方开挖前根据实际情况开始抽水，要始终保持井内的低水位，确保施工面旱地作业，直到埋管混凝土浇筑完毕，埋管外土方填筑到一定高程后方可停止抽水，撤泵填井。

4　埋管钢筋混凝土施工

4.1埋管垫层混凝土施工

基础处理完成，建基面隐蔽工程验收合格后进行埋管垫层混凝土施工。垫层混凝土由混凝土罐车运至皮带装备端头，利用皮带传送装备和自制带轨道的门式浇筑设备进行送料和布料，人工配合平仓。门式浇筑设备配有三个布料口，根据现场情况调节布料位置，每完成一个断面后，设备通过电机牵引向前移动，如此完成仓面垫层混凝土浇筑。利用推板均匀平料进行人工平仓，采用振捣梁振捣，保证振捣到位。

4.2钢筋工程

进场的钢筋按规范及设计要求检测合格后加工使用。钢筋原料及成品分别集中堆存于原料堆放区和成品堆放区，相同种类、规格、形状、用途的钢筋堆放在一起并挂标识牌，说明使用部位、规格、数量、尺寸等内容。场内钢筋倒运由25t汽车吊配合钢筋平板运输车进行。钢筋加工时表面应洁净无损伤，严格按照图纸施工。

4.3模板工程

根据设计图结构型式，采用埋管内圆钢模板台车。先施工90°仰拱，仰拱模板用锚杆固定，克服混凝土产生的浮力，使模板稳定在预定的工作面上[2]。

a.内外模板使用预埋拉杆拉接，衬砌台车长度9980mm，每施工段分三节，每节有独立的行走系统。衬砌台车侧模板可绕顶模板铰链点做收支回转运动，顶模板可上下调节50～80mm，当模板一段施工完成后，拆除穿墙螺栓，侧模板在人力的作用下，向桁车架方向旋转一定距离，使侧模板彻底脱离混凝土表面，顶模板带动侧模板同时下降一定距离，整个衬砌台车全部脱离混凝土表面，然后进行下一个流水段施工。

b.外模采用组合钢模板，支撑材料为φ48mm×3m钢管，无挠曲变形，满足支模的刚度要求。利用海绵条对模板拼缝进行密闭处理，以保证拼缝严密，防止漏浆跑浆。定型模板的垂直运输先由吊车配合人工将模板运送到基槽内，再由门式起重设备吊运至使用部分。装卸过程中应轻装轻卸，严禁抛掷，以免碰撞使之损坏、变形。

c.止水带加固模板根据设计尺寸采用加工定制的定型模板，配以∠30°×30mm角钢制成的桁架、φ16mm钢筋对拉螺栓作为支撑体系。

4.4混凝土工程

a.混凝土施工采用流水施工方法，桩号4+934.807～5+734.807为第一施工段，5+734.807～6+534.807为第二施工段，两个施工段同时先进行底部混凝土施工，并抓紧形成上部拱顶混凝土施工面。6套模板台车支模。混凝土浇筑顺序为第一序：1号、3号、5号……；第二序：2号、4号、6号……。

b.施工工艺流程：施工准备→单数仓号底板钢筋绑扎(包括锚固钢筋)→单数仓号底板模板安装→单数仓号底板模板整体加固→清理、冲仓验收→浇筑混凝土→养护→双数仓号底板钢筋绑扎(包括锚固钢筋)→双数仓号底板模板安装→双数仓号底板模板整体加固→清理、冲仓验收→浇筑混凝土→养护→(具备上部施工条件)→第一序仓号内模台车安装到位→钢筋焊接、绑扎→外模安装→拱顶模板整体加固→清理、冲仓验收→浇筑混凝土→养护→第二序施工→下一施工段。

c.混凝土浇筑施工如图2所示。该工程投入门式浇筑设备，并配备一套轨道和吊装设备，可行走浇筑、吊装。对于模板、钢筋等材料的垂直和水平运输采用上开口安排吊车吊运，基坑内安排门式浇筑设备倒运相配合的方式。利用门式浇筑设备入仓，皮带传送装置将上开口处的混凝土运至浇筑区域上方，通过设备上的串桶布料入仓。

图2　滩地埋管混凝土工程施工

埋管主体混凝土采用常规混凝土，分段分层浇筑。首先由混凝土罐车将混凝土运至浇筑设备旁，利用皮带传送装置将混凝土输送至串桶口位置。底板最高部位为2.05m，最低部位为95cm，浇筑时利用三条串桶下料，每个浇筑部位布料均匀，同时上升。振捣时，在仰拱模上开施工工艺孔，保证振捣到位。两侧振捣工站在入仓口处的脚手架上进行振捣，分层上升，每层布料厚度不超过40cm，在底板浇筑至圆切点部位后气泡不易排出，分层厚度减小为20cm，振捣工振捣，将气泡引出。

拱顶混凝土浇筑时，两边的拱墙对称平行上升，以40cm厚度分层布料，均匀上升。当混凝土浇筑至内圆切点时，剩余部分混凝土水平分层浇筑到顶部。

因拱顶混凝土浇筑高度与浇筑强度均较大，利用在外模上留设的下料口进行布料。在仓内部设置串桶并固定在模板上表面，上口与门式浇筑设备自带的串桶连接，仓内串桶出口距原混凝土基面小于2m。若钢筋较密，在下放料斗时暂时将之拆开，当满足落差要求时重新绑扎复原。当浇筑至预留口时，进行封堵，利用拱顶部的模板工艺口左右布料，同样保证均匀上升直至混凝土浇筑完成。

d.施工缝、止水施工。在混凝土达到规定强度后进行施工缝处理。混凝土表面采用人工凿毛，直至露出新鲜石子，然后用风水枪将混凝土表面清洗干净，排除积水及松动渣块。

埋管主要采用紫铜片止水和橡胶止水带止水。隔缝材料采用闭孔泡沫塑料板，迎水面伸缩缝上部填堵聚硫密封胶。橡胶止水带宽350mm，厚8mm，安装时采用定型模板将止水带固定，浇筑仓面以外部分的止水带由固定支架固定。止水带按照设计位置埋设，止水带中间可伸缩部分不得埋入混凝土中，以保证其可自由变形。

在止水带附近布送混凝土料时，混凝土料不得直接卸在止水带上或在止水带附近形成堆积。采用人工布料平仓，并剔除紧靠止水带的粗大骨料，在竖向止水带两侧浇筑混凝土要均匀对称下料，防止将止水带挤向一侧。混凝土振捣时使用50型振捣棒，仔细振捣密实，严禁把泌水赶至止水带附近。紫铜止水片应干净、完整无损，其搭接长度不得小于20mm，紫铜片固定在施工缝处的定型模板内，固定牢固。浇筑时需安排振捣工人仔细振捣，并保证其位置不变。

施工缝采用双组分聚硫胶密封，施工时先将闭孔泡沫板的内边根据聚硫胶的厚度切开一条缝，但是不断开，待双组分聚硫胶施工前剔开，然后撕去切开的闭孔板条，满足聚硫胶厚度。施工时采用角磨机将缝隙两侧打磨干净，用空压机将缝内吹净，再用油灰刀将配置好的密封膏在接缝两侧先涂抹一层压实，然后将密封膏嵌入缝道中并达到规定厚度，操作时不得夹带气泡进入材料中。在施工拱顶部缝时，将PS双组份密封膏嵌入后，用托板将缝道托住，防止PS双组份密封膏下垂。

5　埋管土方回填

土方填筑要根据试验确定的各施工参数并经监理工程师批准后进行。

埋管混凝土强度达到设计强度的70%后，及时进行回填，确保埋管汛期安全。埋管两侧基础清理完毕后，进行埋管段土方回填[3]。严格控制填筑土料的含水量，其中埋管顶部以下回填土的压实度不得小于0.94，其余部位回填土的压实度不小于0.90。利用挖掘机挖装土，10t自卸汽车经临时施工道路运至填筑点，按后退法卸料，推土机摊平碾压，确保碾压后的土层满足设计要求，填筑一律分层平铺，水平分层由低处开始逐层填筑。如图3所示。

1区土方回填：由于填筑面比较窄且深，回填土料不能用推土机直接推土到位，在二级平台上布置挖掘机倒土，小型推土机摊平碾压，接近管身处采用蛙式打夯机夯实。管身两侧对称回填，分层碾压，平行上升。

3区土方回填：当1区回填作业面达到可以采用大型推土机施工作业时，3区一次回填。土料直接由大型推土机推土到位，小型推土机平铺初压，大型振动碾分层碾压，边角采用蛙式打夯机补夯。管身两侧对称回填，分层碾压，平行上升。

图3　土方回填示意图

2区土方回填：该区域土方回填采用推土机推土，自卸汽车运土到埋管边界时，挖掘机倒土到埋管顶部，然后人工铺填，人工套打法夯实。当埋管顶部回填超过1m以后，进入3区二次回填。此时3区回填采用大型推土机推土，小型推土机摊平，振动碾碾压密实。

6　结　语

通过精心组织和采取各项技术措施，东线穿黄河北区埋管施工取得了很好的效果，保证了工程质量，同时流水作业也满足了进度要求。类似工程施工时要根据不同的地质条件做好基坑排水、基础处理，防止出现不均匀沉陷；由于混凝土体积较大，不同地区浇筑时要安排好合理的浇筑时间，做好温控措施，防止出现温度裂缝，确保埋管达到设计效果。

[1]刘宁.南水北调东线穿黄河工程方案的论证与确定[J].南水北调与水利科技,2008.

[2]张大成.南干渠工程隧洞二次衬砌混凝土浇筑质量的控制研究[J].水利建设与管理,2012.

[3]张玉波.浅析南水北调渠道交叉及结合部位质量控制要点[J].水利建设与管理,2013.

Discussion on north zone beach buried pipe engineering construction in South-to-North Water Diversion Eastern Line Cross-Yellow River Project

FANG Xiliang, WANG Chunjuan, QU Shucheng

(ShenyangLixinCivilEngineeringCo.,Ltd.,Shenyang110179,China)

Pipeline water conveyance is a commonly-used water conversion form in water conservancy projects. Inner circle outer gate cave large section cast-in-place reinforced concrete buried pipe construction is rare in China. In the paper, engineering practice is combined for describing beach buried pipe foundation treatment, concrete construction technology and matters needing attention in construction in order to provide assistance for similar engineering constructions.

South-to-North Water Diversion; beach buried pipe; reinforced concrete; construction technology

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.09.008

TV672+.2

A

1005-4774(2016)09- 0028- 05