河北水务集团强化科技支撑助力南水北调配套工程建设

□陈建卓 王文杰 张 颖

河北省南水北调水厂以上配套工程点多、线长、面广，工程类型多样，施工工艺复杂，既有混凝土施工，又有地下HDPE、PCCP、PE等各种类管道的铺设，还有渠道开挖、衬砌及众多的穿越铁路、公路等工程，其中穿越京港奥高速13处，穿越铁路81处，穿越国家和省二级以上干线公路207处。为加快工程建设，保证工程质量，河北水务集团积极采用新材料、新工艺、新技术、新方法，强化科技的支撑作用，助力南水北调配套工程，不仅保证了工程质量，而且促进了南水北调水厂以上配套工程又好又快建设。

1.采用新材料，保证管道产品质量

河北南水北调水厂以上配套工程大部分采用管道输水。管道质量关系到整个工程的质量。在工程建设中，河北水务集团积极采用新材料生产的管道产品。高密度聚乙烯（HDPE）是一种新型的管道材料，与传统管材相比具有无可比拟的优势。HDPE管管材不添加重金属盐稳定剂，材质无毒、不结垢、不滋生细菌、耐腐蚀、通水性好、不泄漏、具有优良的挠性和韧性、使用寿命长，可以带水施工，可以避免对水源的二次污染。管道生产速度快、重量轻、运输方便，对管基不均匀沉降适应能力强，是一种抗震性能优良的新材料产品。由于其具有优良的性能，目前正在逐步替代传统的管道材料。对于这种新型材料产品，为保证每根管道相互间更好的衍接，施工中采用新型的专用设备进行熔接，以保证熔接的密合度。在具体操作中，严格按照操作规程操作，事先将熔接的两根管道固定在主机夹具上，通过调整夹具的松紧使两管口的错边量达到标准规定范围内，然后使用铣刀将两管口铣至平齐可完全贴合，再使用专用的加热板在特定的温度、时间和压力下对两端管口进行加热，使管口处的HDPE管材达到熔融状态，最后取出加热板，将两管口热熔对接完成。热熔时改变了PE分子的排列结构，使得热熔接口的强度大于管材本身的强度。采用PE管材的熔接连接方法相对于传统管材的承插、焊接连接，既可以保证管材的熔接强度，又可以减少材料的浪费，达到了既经济又保证质量的双赢效果。

2.采用新工艺，改进球墨铸铁管道铸造手段

根据工程建设需要，一部分标段采用了球墨铸铁管产品。为了提高南水北调配套工程铸造管道的质量，集团要求生产厂家改进工艺，并派出专人驻厂监造，以提高管道铸造产品的质量。生产厂家进行了大口径铸管生产线技术革新，采用国内首创的全新球化工艺——颗粒镁喷吹法球化工艺。用喷镁法球化工艺替代了原来粗放型的冲入法和国外流行的喂丝法，新工艺球化剂为钝化镁粒，具有深度脱硫能力，铁水球化后残余硫含量0.005%左右，镁粒通过喷枪喷入铁水，载气对铁水有搅拌作用，可以促进杂质的析出，铁水纯净度高。与传统球化工艺相比，不仅球化效果稳定，铸件质量高，且处理时间短，温度损失少，球化剂加入量少，球化成本低。新工艺采用钝化颗粒镁气动输送，自动化程度高，操作灵活，是一种低投入、高产出，可以大批量生产优质球墨铸铁的全新球化工艺。采用新工艺不仅提高了离心球墨铸铁管的生产技术，而且保证了为南水北调配套工程所提供的管道产品质量。

3.采用新技术，保证管道接口质量

管道施工中，接口质量如何，关系到整个管道工程的质量。管道安装完工后将全部深埋地下，因此管道接口质量是整个管道安装工程的重中之重。在南水北调配套工程施工中，根据管道类型的不同，一部分管道对接采用了全新的自锚接口技术。自锚接口技术是一种有效防止管道滑脱的接口技术。它由焊接在管子插口端的焊环、外形带曲率的挡环和特殊的压兰及钩头螺栓（六角螺栓与压块）组成，通过置于接头环缝的球墨铸铁挡环来实现自锚，具有良好的防滑脱性。自锚接口技术，采用T型接口的密封结构形式，通过焊环、挡环、压兰相互配合，传递由内部工作压力产生的作用力，最后通过钩头螺栓紧固抵消作用力而实现自锚，由于斜压块与管子的接触面积增大及螺栓的强度增加，可承受较高压力。施工中自锚接口技术的创新设计和使用，实现了管线弯头等处无支墩铺设，节约了施工成本和时间，降低了劳动强度，改善了工作环境，加快了施工进度，保证了管道的安装质量。

4.采用新方法，破解管道穿越河底难题

根据工程建设的需要，有的管道铺设需要穿越行洪河道，如果采用管线明挖工艺，对河道堤防及河道影响较大。为保证河道堤防安全，在一部分穿越河道管道铺设中采用了定向钻施工新方法。比如在雄县管线穿越新盖房分洪河道时，就首次采用定向钻穿越河底施工方法，以减少对分洪道堤防的影响。工程采取先穿越右堤，再穿越左堤的施工顺序。穿越管道由管径为DN800mm的防腐钢塑复合管焊接而成，穿越长度分别为345.1m和352.74m，重量各约90t。由于穿越管道长、质量重，需用9辆吊车同时起吊、同步位移施工，稍有不慎就会造成接管断裂等后果。由于定向钻穿越河底方法属首次使用，在施工过程中，施工、设计、监理3方充分发挥职能作用，针对困难进行会商，解决难题。现场施工人员认真熟悉施工图纸及方案，充分做好技术和安全交底等准备工作，充分考虑管道入土处存在折点、发送沟宽度等因素对管道的影响，各工种高度协调一致，管道的起吊、旋转、下落做到了慢、稳、准，克服了沙层导向孔钻进困难，抬高管道孔洞高程等一系列难题。将管道准确地拖入钻孔顺利完成穿越。另外，针对河道内水位较高，无法开挖河道进行管理铺设的情况，采用带水沉管施工新方法，破解施工难题。在涞高定干线管道穿越南拒马河的倒虹吸工程，由于工程所处拒马河道水位高、透水性强，不具备排空河水作业条件，针对这一难题，在施工中，先开挖好沟槽，然后将钢材等级为Q345C、内径1.4m、壁厚18mm，全长394m（沉管段长 330m）钢管进行焊接，焊接后的钢管经水压试验合格后，由16台50～75t吊车密切协调配合作业，同时起吊将管道整体吊入水中浮于水面，定位后向管道内注水使之下沉到已处理好的管基上。整个沉管过程严格按照审批后的施工方案进行操作，经过全体参建人员的共同努力，沉管工作取得圆满成功。带水沉管施工方法在河北水利工程建设史上属首次使用。

河北省南水北调配套工程类型多样，施工难度大，正是由于河北水务集团在工程建设中不断采用新材料、新工艺、新技术、新方法，不仅破解了制约工程建设的一个个难题，而且加快了工程建设进度，保证了工程质量。□