趙 亮

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

石膏山水庫(kù)南關(guān)供水工程主要為南關(guān)鎮(zhèn)供水和仁義河沿岸人畜飲水及仁義河北岸農(nóng)田灌溉，為南關(guān)年提供86萬(wàn)m3工業(yè)及生活用水，為仁義河兩岸人畜年提供16萬(wàn)m3用水。南關(guān)供水管線長(zhǎng)22km，進(jìn)口接電站尾水池，管路沿仁義河右岸、地形相對(duì)平坦開(kāi)闊地帶布設(shè)，末端至南關(guān)電廠附近。進(jìn)出口地形高差約436m，仁義河沿岸17個(gè)村每村各設(shè)一分水支口。管線采用重力流壓力管道輸水方式，在結(jié)合工程地質(zhì)報(bào)告分析、實(shí)地觀測(cè)線路后，設(shè)計(jì)對(duì)管道斷面形式進(jìn)行了細(xì)化，以達(dá)到減少管材損耗，便于施工，減少拆遷的目的。

2 溝槽開(kāi)挖

2.1 管道埋設(shè)深度

管道溝槽開(kāi)挖應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行，當(dāng)為人工開(kāi)挖且無(wú)地下水溢流時(shí)，管道溝槽底應(yīng)多預(yù)留0.05～0.10m；如果采用機(jī)械開(kāi)挖且存在地下水時(shí)，溝底預(yù)留值應(yīng)不小于0.20m。預(yù)留部分在管道敷設(shè)前應(yīng)進(jìn)行人工清底至設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)管道穿越綠地或農(nóng)田耕地地段時(shí)，溝槽開(kāi)挖應(yīng)先剝離地面表土以下至少80cm范圍內(nèi)的耕植土，并單獨(dú)堆放，不得與其他開(kāi)挖料混合。根據(jù)工程所在地區(qū)的地域特點(diǎn)，南關(guān)供水工程主要存在地基不均勻變形、局部洪水沖刷、局部基坑涌水、場(chǎng)地水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)弱腐蝕性等地質(zhì)問(wèn)題，以及凍土深度較淺、外部荷載復(fù)雜、管材性能和抗浮有一定要求的自然和工程因素，故確定管道埋設(shè)深度一般不小于1.5m。

2.2 溝槽開(kāi)挖寬度

參考《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》，溝槽底部開(kāi)挖寬度按照管徑不同確定。綜合考慮本工程地質(zhì)情況及溝槽施工過(guò)程中所需的排水和支撐要求，確定最小底寬應(yīng)滿足管道外徑兩側(cè)各加0.6m。

2.3 溝槽開(kāi)挖邊坡

溝槽開(kāi)挖邊坡應(yīng)視具體地質(zhì)條件而定，本工程地質(zhì)條件相對(duì)較好、管徑較小，且開(kāi)挖深度均在3.5m以內(nèi)，因此溝槽可不設(shè)支撐。但個(gè)別地段存在地下水位較高，土質(zhì)不均勻變形，局部洪水沖刷，濕陷性等問(wèn)題，溝槽邊坡最陡可取1∶0.75。

巖石段開(kāi)挖邊坡一般最陡為1∶0.3，如遇特殊地質(zhì)和巖石條件可適當(dāng)增大邊坡。

3 地基處理

3.1 濕陷性黃土地基處理

本工程面臨的主要地基問(wèn)題是濕陷性黃土地基的處理問(wèn)題。濕陷性黃土地基可分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩種。根據(jù)埋設(shè)地質(zhì)情況的不同，自重濕陷性黃土地基需換填3∶7灰土地基層0.5m，非自重濕陷性黃土基需換填3∶7灰土地基層0.3m，且壓實(shí)度均不小于95%。3∶7灰土采用熟化石灰與黏土（或粉質(zhì)黏土、粉土）的拌和料。熟化石灰顆粒的粒徑不得大于5mm，黏土內(nèi)不得含有機(jī)質(zhì)，顆粒粒徑不得大于15mm。

3.2 巖基段地基處理

巖基段超挖厚度為350mm，超挖后采用開(kāi)挖石渣料回填，以達(dá)到巖石與土基逐漸過(guò)渡的目的。

3.3 穿河段處理

南關(guān)供水管道在敷設(shè)時(shí)多次經(jīng)過(guò)穿河（溝）段和順河防護(hù)段的地形地質(zhì)條件，結(jié)合防護(hù)措施后的河道沖刷計(jì)算結(jié)果，過(guò)河（溝）段和順河防護(hù)段采用大開(kāi)挖、河底埋管直接穿河（溝）方式。

穿河（溝）段管道和順河防護(hù)段管道埋設(shè)深度按管頂處于河床以下3.5m計(jì)，開(kāi)挖邊坡1∶1。管道底部鋪設(shè)0.15m厚的碎石墊層，管頂2.0m以上覆蓋1.0m厚的塑料格柵石籠。塑料格柵應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的TGDG50型或等效產(chǎn)品，原材料采用聚丙烯。使用材料應(yīng)防老化、耐低溫、抗拉強(qiáng)度高，并具有防水，耐酸、堿、鹽的性能。塑料格柵綁扎接頭及石籠連接繩，材料應(yīng)采用高密度聚氯乙烯，單根抗拉強(qiáng)度不小于200kN，炭黑含量不小于2%。

4 溝槽處理

根據(jù)《山西省大水網(wǎng)工程有壓輸水管道標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，結(jié)合石膏山水庫(kù)南關(guān)供水工程線路實(shí)際地質(zhì)情況，在溝槽回填要求中采取如下技術(shù)要求：

管道基礎(chǔ)：將管道底部土壤平整。

管道兩側(cè)：管道基礎(chǔ)至管道頂部采用開(kāi)挖料填筑，分層壓實(shí)，回填材料最大粒徑小于20mm，黏性土壓實(shí)度不小于95%，非黏性土最小相對(duì)密度為0.75。

管頂回填：管道頂部以上根據(jù)管徑不同，分別回填400~700mm，采用開(kāi)挖料進(jìn)行填筑，回填材料最大粒徑小于40mm，黏性土壓實(shí)度不小于92%，非黏性土最小相對(duì)密度為0.70；管頂正上方區(qū)（不小于1倍管徑且不小于300mm）范圍內(nèi)壓實(shí)度為（85±2）%。

管頂以上回填：管道頂部回填層以上至原地面線以上150mm采用開(kāi)挖料填筑，黏土壓實(shí)度不小于90%，非黏性土最小相對(duì)密度為0.60（耕作層恢復(fù)除外）?；靥畈牧现胁坏煤袡C(jī)物、凍土及大于50mm的磚、石等硬塊。溝槽回填時(shí)應(yīng)分層壓實(shí)，管道兩側(cè)對(duì)稱，兩側(cè)壓實(shí)面高差不應(yīng)超過(guò)300mm，回填土的含水量控制在最佳含水率±2%范圍內(nèi)。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)山西省的地理地形條件特點(diǎn)，有壓輸水管道在山西水利工程中具有重要地位。良好的輸水管線斷面設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率、保證施工工期及工程質(zhì)量具有重要作用。有壓輸水管線在南關(guān)供水工程中的設(shè)計(jì)方法可為類似工程設(shè)計(jì)提供借鑒。