1.工程概况莆田金钟水利枢纽引水配套工程是将莆田仙游西北部金钟水库及双溪口水库水源引向莆田市东南部及仙游县中南部水资源短缺地区的调水工程.设计引水规模36.37万t/d(4.21m3/s).输水系统总长89.1km,按受水区划分为一条输水干线和两条支线.输水干线管径DN1800,长12.94km；两 更多精彩就在： 51免费论文网|www.jxszl.com 
条支线包括DN1000莆田支线长24.75km及DN1400妈祖支线长51.41km.主管材采用预应力钢筒混凝土管(PCCP).工程于2015年4月24日建成通水.输水干管G2标施工期在桩号G4+108～G4+272长164m发生浮管事故.2.输水干管浮管段工程地质条件2.1.水文地质本施工段丘陵区管线地下水主要赋存于残积砂质粘性土或风化岩中的孔隙或裂隙水,勘探期间地下水稳定水位埋深一般为1.45～8.5m,地下水位随地形而变化.冲洪积平原管线地下水主要为赋存于第四纪地层中(③-4中砂及④-3卵石)的孔隙潜水(局部具承压性质),勘探期间地下水稳定水位埋深为0.5～2.9m,地下水稳定水位变化小.地下水主要接受大气降水的下渗补给并向低处排泄.2.2.管槽边坡稳定性评价坡残积土段：管槽槽壁土层主要为粉质粘土③-2.粉质粘土⑤和残积砂质粘性土⑥,且地下水位埋深一般较大,管槽边坡稳定性较好.但由于残积砂质粘性土具有浸水易崩解.易软化等特性,雨季施工应避免管道基槽积水浸泡或采用预留保护层法施工,及时封底覆盖,并作好管道基槽边坡坡面排水与防护工作.3.管道埋设要求由于本工程管材采用PCCP管,6m/节,14t/节,管材重量大,对接口变形控制要求较高,砼管道垫层采用1:2砂碎石垫层,厚度200mm.在弱风化基岩与其他土层接触处采用褥垫进行处理,以防产生不均匀沉降.管区回填土应夯实,夯实应从沟槽壁两侧同时开始,严禁单侧夯实.管区回填料的压实度应不小于95%.回填土首选原沟槽土料,土料中最大粒径不应超过13mm.管顶以上最小覆土高度为0.80m,最大覆土厚度为3.0m.4.浮管事故剖析4.1.输水管道浮管事故的发生过程输水干线DN1800在桩号G4+108～G4+272共27节,中间高点G4+200一节为钢管8m作为预留安装排气阀,管中心高程为55.51,线路两端高程稍低.PCCP管道安装完成,每节管接头试压合格,按施工及验收规范管身覆土至管顶0.5m(施工单位无夯实),露出管接头部位.因施工期2011年6月正处于台风季节,汛期降雨量较大,施工排水不够及时,已铺管沟槽全部积水淹没,管道内外水位形成外高内低；在排气阀井位置已开挖尚未浇筑钢筋混凝土井位淹没,钢管因毫无压载率先上浮；排气钢管上浮带动两端PCCP管松动相继上浮,管身回填土方和PCCP管顶履土被雨水冲刷软化液化流入管底,造成钢管上浮最高约1.5m,临近的PCCP管上浮量渐小,全段管线上浮变形移位.接口砂浆开裂脱落,已安装的管道接口不同程度间隙变大.当发现管道漂浮后采取降排水举措已于事无补.钢管与PCCP管接头完全脱节.本段164m已铺装管道全部返工,有8节PCCP管因承插接头破损严重而报废.4.2.输水管道浮管事故原因剖析根据浮力产生的原理：浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力.管道的上浮力等于管道排开水体重量减去管道.履土和管内水体的重量.假设钢管内无水,通过列表计算单节管开始上浮时的水位.表1单节管开始上浮时的水位计算表从表中可见,PCCP管和钢管不会同时上浮,当钢管水位(距离管底)超过0.72m就会开始产生漂浮；水位继续上涨,浮力向两端的PCCP管传递,PCCP管所受浮力也相应同时加大,当水位达到1.26m就会使钢管连同两端PCCP管一起漂浮.埋钢管经过地下水丰富地区一般采用360度混凝土包管处理.事故中钢管如果已经浇筑钢筋混凝土阀井就不会发生漂浮,否则管顶应覆土厚1.4m,PCCP管管顶应覆土厚0.42m才不会发生浮管.图1管道横断面图大口径管道施工浮管事故还存在以下因素：(1)季节原因,防洪防汛举措不到位.雨期没有考虑采取防止管道漂浮的举措.(2)覆土没有按设计要求分层夯实.(3)安全意识薄弱,防范水害施工经验不足.(4)施工工序安排不合理.排气井位开挖并且钢管安装完毕后,后续钢筋混凝土阀井基座垫层处理.钢筋布置.模板安装.浇筑井壁混凝土工序没有及时安排施工.5.浮管事故的防范举措5.1.防止浮管事故的原则根据施工场地地形.水文地质条件.施工条件.环境影响和季节因素,合理安排施工组织设计,重点做好降排水举措.5.2.管槽降排水举措(1)排水方式主要有明沟排水和人工降低地下水两种途径.明沟排水的适用条件：黏性土.砂土.碎石土的地层；岩基或粒径较粗.渗透系数较大的砂卵石地层；地下水位超出基础底板标高不大于2m.沟槽外侧应采取截水沟.明沟排水举措；沟槽底一侧预先开挖排水沟,汇水集中后用水泵抽排.人工降低地下水的方法：在基坑周围钻设一些管井,将地下水汇集于井中抽出.分为管井降水法和轻型井点降水法.排水井应在地下水位以下的土方开挖以前建成.井点降水应使地下水位降至基坑底面以下不小于0.5m,软土地基的水位降低深度宜适当加大.(2)降排水设备选择,一般常用潜水泵和离心式水泵.依据现场情况选择适合的扬程与流量,不盲目选用大型水泵.离心式水泵选用带汽柴油机或电动机,移动灵活.直接与电动机座连接的离心式水泵,现场要有匹配的电源.水泵台数考虑一定数量备用泵.(3)对已完工管道加强巡视.当不具备抗浮条件时,严禁停止排水.管井或井点终止抽水后,降水井及拔除井点管所留的孔洞,应及时用砂石等填实；地下水静水位以上部分,可采用黏土填实.5.3.选择枯水期施工易发生浮管的部位,施工组织设计宜选择枯水季节施工.在浮管事故隐患地段,采取快速施工,尽快覆土回填夯实,消除管槽积水隐患.井位开挖并且钢管安装完毕后,按照钢筋混凝土阀井施工工艺流程同步进行阀井浇筑.这是浮管最容易发生的节点,阀井施工后也可节省基坑抽排水费用.倒虹吸管道焊接完成后可管内充水压载,管外按设计要求采用埋块石混凝土360度包管,机械设备现场平整后转移工地.5.4.做好防汛预案汛期做好防洪度汛预案,对可能发生浮管.滑坡泥石流重点防汛部位有应对举措.设立专人值班,及时掌握地区天气预报情况,以便做好防洪.度汛.抗灾.抢险工作.6.浮管事故防范案例DN1800输水干线G2标是金钟水利枢纽引水配套工程最先招标施工,建设单位及时组织剖析浮管事故原因,总结施工经验教训.在G2标管线穿过仙榜路后,过木兰溪倒虹吸管段地下水位较高,地下水较丰富,根据设计施工图及现场实际情况,一期围堰围右岸,纵向围堰轴线离岸边108m,左岸河床导流,管道安装完成后.二期围堰围左岸,纵向围堰轴线离岸边100m,拆除一期围堰,右岸河床导流.为防止浮管事故再次发生,采取了防范举措：(1)施工时段选择枯水季节.项目部制定详细施工方案,重视排水举措,每一工序专人负责.(2)提前做好施工班组人员安排和技术交底.电力线路接引.施工便道.机械设备入场等工作.(3)分期围堰在汛期过后开始填筑,围堰高1.4～4.6m,围堰中部为土体,分层填筑并夯压密实,两侧边坡采用挖掘机拍实,并刷成1：1的坡率；围堰两侧采用人工堆码麻袋填土,防止溪水渗过围堰.(4)采用6台DN100潜水泵与5台汽油机离心泵组合排水.(5)倒虹吸管地质属砂卵石地层,围堰内采取明沟排水,管槽开挖到位后在槽内侧低点位置挖一集水井,潜水泵不间断排水.(6)管基混凝土垫层处理与钢管下管拼接安装和混凝土360度包管按计划连续施工,包管起到抗浮和保护作用.(7)包管拆模后及时回填管槽,施工二期围堰.施工过程十分注重降排水工作,为后续施工创造良好干地条件,而且为防范浮管取得非常好的效果.7.结语大口径输水管道施工浮管事故造成的损失巨大,对后续各标段施工起到巨大的警示教育作用,在管道施工过程要密切关注暴雨强降水和地下各种来水影响,提前做好排水举措.汛期关注天气预报,做好防洪度汛预案,有浮管隐患部位加强施工安全管理.针对各种不同地质条件采用不同的降排水手段,防止管槽积水和浮管事故的发生,确保施工安全,避免发生不必要的损失.参考文献：[1]GB50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范[S].[2]GB50141-2008给水排水构筑物工程施工及验收规范[S].[3]莆田金钟水利枢纽引水配套工程初步设计报告(审定版)[R].[4]水利水电工程管理与实务,全国一级建造师执业资格考试用书(第四版)[M].北京：我国建筑工业出版社,2015.05.
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