穿黄工程滩地埋管技术难点及解决方案介绍

运如广，段文君，孙富通

（天津市水利工程有限公司，天津 300222）

1 工程简介

穿黄工程是南水北调东线工程从东平湖至黄河以北输水干渠的一段输水工程，有出湖闸、明渠、埋管、隧洞和埋涵五部分。其中，埋管最长，投资最大，施工难度也比较大。滩地埋管工程混凝土结构型式为内圆外城门洞型，内径 7.5 m、外径 9.4 m、壁厚0.95 m。每10 m设置一道沉降缝，沉降缝采用橡胶止水。

2 技术难点及解决方案

滩地埋管工程紧邻黄河，地下水位较高，补给充分，施工排水难度大；挖深17～19 m，边坡稳定面临困难；埋管结构型式为内圆外城门洞型，内径7.5 m、外径9.4 m，模板加固困难，容易出现安全事故；钢筋为圆弧形，加工和安装效率低，混凝土振捣容易出现质量事故。针对以上技术问题，施工现场成立了技术攻关小组，研究解决制约工程进展的技术难题。

2.1 施工降水

滩地埋管工程紧邻黄河，最近处只有50 m左右，施工降水是工程成败的关键。根据现场勘查，结合招标文件的要求，在投标阶段施工单位采用了直径400 mm、间距20 m的井点降水方案。在实施过程中，距离黄河较远的地方采取此种方案效果良好，达到了预期的降水效果。而距离黄河较近的地方，根本不能有效降低地下水位。所以，工程技术人员提出了几种方案进行比较：一是采用防渗墙方案；二是采用加密井距方案；三是采用井点结合轻型井点降水方案。经过技术经济比较发现，第一种方案效果最好，但是投资较大；第二种方案简单直接，工程投资也较大。所以，在施工中采用了第三种方案，即井点结合轻型井点降水方案。此方法在距离黄河200～800 m的位置使用效果良好，而距离黄河200 m范围内则无法有效降水。针对距离黄河200 m以内范围，采用了加密井距的办法，使井距变为7.5 m，同时同一降水井内隔一跳一布设两台功率为4.5 kW潜水泵，进行强排，经过近3个月的排水，终于解决了排水问题。

2.2 边坡稳定

埋管工程挖深17～19 m，施工设计边坡比为1∶2。在土方开挖过程中，在高程24 m左右出现了流沙现象，导致边坡大面积滑坡。经过分析认为，在高程24～25 m范围内存在一层粉砂层，在地下水及土压力的作用下发生液化，产生滑坡。根据以上分析，采取果断措施，实施打设木桩加固边坡方案，即采用两排木桩，木桩间距1 m，设置土工布、碎石反滤层，如图1所示。经过实践检验，方案非常成功，及时阻止了边坡滑坍。在实施过程中，曾经发生边坡滑动推断木桩的现象，通过补桩遏制了边坡进一步滑动。

2.3 钢筋加工与连接

埋管工程混凝土体型结构的特殊性，决定了钢筋的形状为弧形。弧形钢筋的加工面临着精度的考验，人工加工效率低，精度亦难以保证。为了解决加工精度问题，经多方调研，最后了解到有一种叫作弯弧机的机械。通过与厂家技术人员沟通，认为：此种设备经过改进和试验，完全能够加工本工程直径22～28 mm的弧形钢筋，而且加工的钢筋精度好、效率高。加工精度问题解决后，钢筋连接仍然是一个难题。本工程技术要求采用焊接，钢筋焊接后要保持在同一直线上，且焊缝要饱满。但是，施工现场手工操作，效率不高，质量不好控制，高空作业安全风险高，所以需要找到一种高效率、高质量的钢筋连接方法。通过调研，发现了在天津市水利领域使用的一种直螺纹套筒钢筋连接新技术。此种方法属于机械连接，施工效率高，质量易保证。通过试验，获得了成功。

2.4 模板制安

由于体型的特殊性，常规模板难以满足混凝土浇筑的要求，必须采用异型模板。同时，由于是线性工程，决定了模板需要重复使用。因此，混凝土浇筑需要模板台车。这种台车既要克服混凝土的浮力，又要满足体型的需要。而这种模板台车没有先例可循，只能根据工程本身来设计和制作。经过调研考察类似工程，底板模板台车有2种台车可选，一种为针梁式台车，另一种为自行式有轨台车。无论哪种台车，都要通过自重和地锚拉力克服混凝土浇筑过程中产生的浮力。在试验过程中，2种底板台车运行很成功。顶部台车设计成一种以内模为主，外模为附的双模行走台车。实践证明，台车应用效果良好。

2.5 混凝土浇筑

由于输水工程的特殊性，本工程对混凝土抗渗要求较高，对混凝土的抗裂性能要求亦较高。所以，在施工过程中要尽量采用适于保证混凝土抗裂性能的混凝土和施工工艺。根据这一要求，尽量采用和易性好、坍落度小、水泥用量少的混凝土拌合物。

在这种条件下，选择一种快速便捷的混凝土运输设备便成为混凝土施工的关键。按照混凝土拌合物流动性来分，混凝土可分为干硬性混凝土、塑性混凝土和流动性混凝土。其中，干硬性混凝土主要用于坝体工程和公路工程；塑性混凝土和流动性混凝土适用于各类建筑物。所以，塑性混凝土和流动性混凝土都适用于埋管工程。塑性混凝土是一种传统的施工工艺，胶凝材料少、水化热小、质量稳定，具有良好的抗裂性能；同时，又具有施工效率低、运输困难、振捣要求高等缺点。流动性混凝土坍落度大、胶凝材料多、水化热大，采用混凝土输送泵施工方便灵活，施工效率高。经过对比分析，决定采用塑性混凝土施工方案。由于埋管工程为线性工程，不能采用缆机、塔机等固定式浇筑设备。针对工程特点，经过调研对比，最终决定采用移动式皮带输送机作为混凝土运输设备。

混凝土反弧部位极易产生气泡。为解决这个难题，采取分薄层布料工艺，并在重要部位加设附着式振捣器振捣。浇筑底板时，在底部模板上设置排气孔。

3 结语

南水北调穿黄工程是国家的重点工程，功在当代，利在千秋。为建好本项工程，采取了科学的手段、先进的工艺，克服了很多技术难题，工程质量得到了根本保证。