供熱管道直埋穿越河流草袋圍堰導(dǎo)流系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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對(duì)于防洪級(jí)別較高、不允許斷流的河道，當(dāng)有供熱管道橫向直埋敷設(shè)穿越河底并需要開(kāi)挖河床時(shí)，必須采取安全、可靠的圍堰及導(dǎo)流措施，安全、可靠的圍堰應(yīng)具備可靠的防滲、防沖刷特性以及必要的施工機(jī)械交通能力。本文對(duì)DN 1 000 mm熱水供熱管道（1供1回）河底直埋敷設(shè)穿越沂河工程中圍堰導(dǎo)流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。
1 項(xiàng)目概況
1.1 水文地質(zhì)概況
沂河是臨沂的母親河，從沂蒙山區(qū)縱貫臨沂南部平原。政府十分重視對(duì)沂河的治理，在其干支流上游修建了跋山、岸堤、唐村、許家崖等十幾座大中型水庫(kù)，在其下游加固堤防，建分洪閘。1997年，又在臨沂城東建起小埠東橡膠攔河壩。
該工程供熱管道穿越沂河位置位于小埠東橡膠攔河壩下游，劉家道口樞紐上游，距小埠東橡膠攔河壩約1.39 km，河道寬約1 450 m（堤內(nèi)側(cè)間距），劉家道口樞紐上游正常蓄水位為60.00 m，近期蓄水位為59.50 m。固定河床為安山巖巖層，固定河床上方為4.0~6.5 m厚的中粗砂層。供熱管道穿河斷面處，5 a一遇、10 a一遇汛期洪水流量分別為6 132、8 960 m3/s；5 a一遇、10 a一遇枯期（當(dāng)年10月至次年5月）洪水流量分別為270、468 m3/s。
1.2 供熱管道河底直埋敷設(shè)要求
①由于供熱管道直埋敷設(shè)在河床以下，基本上不具備搶險(xiǎn)維修的條件，因此穿越段供熱管道不能出現(xiàn)補(bǔ)償器等易出現(xiàn)故障的附件，管道的設(shè)計(jì)壽命必須不低于整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命。
②供熱管道的保溫層在未進(jìn)行補(bǔ)口密封前不允許進(jìn)水，因此施工時(shí)須保證溝槽內(nèi)為無(wú)水環(huán)境。
2 穿越堤岸方案
過(guò)河管道為兩條DN 1 000 mm供熱管道，保護(hù)層外直徑為1 155 mm。采取頂管穿越（加鋼套管）方式穿越兩側(cè)堤岸，鋼套管內(nèi)直徑為2 000 mm，每側(cè)堤岸穿越長(zhǎng)度約150 m。左右堤岸外各設(shè)一個(gè)頂管工作坑，頂管工作坑采取沉井方式施工。
3 圍堰導(dǎo)流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 圍堰導(dǎo)流方案
圖1 一期圍堰導(dǎo)流系統(tǒng)平面布置
圖2 二期圍堰導(dǎo)流系統(tǒng)平面布置
3.2 圍堰設(shè)計(jì)
①導(dǎo)流流量標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)SL 303—2004《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.2.1對(duì)導(dǎo)流流量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，確定該項(xiàng)目導(dǎo)流構(gòu)筑物的級(jí)別為5級(jí)，導(dǎo)流流量標(biāo)準(zhǔn)可采用5~10 a一遇。根據(jù)沂河的水文地質(zhì)資料，汛枯期洪水流量相差巨大，結(jié)合本工程的導(dǎo)流方式，工程安排在1—5月的枯期進(jìn)行施工，導(dǎo)流流量標(biāo)準(zhǔn)為枯期10 a一遇洪水流量（468 m3/s）。
②堰頂高程校核計(jì)算
導(dǎo)流通道上游水位雍高Z的計(jì)算式為：
結(jié)合上游小埠東橡膠攔河壩和下游劉家道口樞紐的調(diào)節(jié)，工程施工位置正常水位60.0 m，近期水位59.5 m。工程施工導(dǎo)流期間河道水位按近期水位59.5 m考慮，平均水深約2.7 m，圍堰設(shè)計(jì)超高1.0 m，堰頂設(shè)計(jì)高程60.5 m，平均堰高3.7 m。
對(duì)于一期工程，導(dǎo)流流量以枯期10 a一遇洪水流量468 m3/s作為計(jì)算依據(jù)，根據(jù)圍堰設(shè)計(jì)參數(shù)及文獻(xiàn)［2］給出的計(jì)算方法，計(jì)算得到：在圍堰導(dǎo)流條件下，vc=2.04 m/s；在不設(shè)置圍堰導(dǎo)流的正常條件下，v0=0.76 m/s。由式（1）計(jì)算得到，導(dǎo)流通道上游水位雍高Z為0.264 m。即設(shè)置圍堰后，上游水位將達(dá)到59.764 m。因此，一期堰頂設(shè)計(jì)高程滿足要求。由于二期導(dǎo)流過(guò)流寬度相對(duì)一期工程增大很多，因此二期工程的圍堰無(wú)須加高，與一期堰頂設(shè)計(jì)高程同為60.5 m即可。
③圍堰設(shè)計(jì)
在本工程的設(shè)計(jì)中，由于圍堰呈環(huán)形，圍堰頂面外圈設(shè)計(jì)為單車(chē)道（車(chē)道寬4 m，兩側(cè)路肩各寬1 m，共6 m寬），主要用于土體、供熱管道的運(yùn)送。一二期工程上游橫向圍堰內(nèi)圈（采用下沉設(shè)計(jì)）均設(shè)置20 m寬硬化路面（標(biāo)高56.80 m），作為施工機(jī)械的主要通道和操作面。下游橫向圍堰、縱向圍堰內(nèi)圈均設(shè)置10 m寬硬化路面（標(biāo)高56.80 m），作為施工機(jī)械的次要通道和操作面。
圍堰采用黏土堰體，垂直鋪塑防滲的結(jié)構(gòu)型式。堰頂設(shè)計(jì)高程60.5 m，平均堰高3.7 m，迎水面邊坡系數(shù)為1∶2.5，背水面邊坡系數(shù)為1∶2.0。為防止迎水坡面受水流沖刷而破壞，縱向圍堰坡面上鋪設(shè)無(wú)紡布并壓0.5 m厚的草袋土，橫向圍堰坡面上鋪無(wú)紡布并壓0.35 m厚的草袋土。堰體水下部分采用水中拋填，圍堰填筑出水面后，采用施工機(jī)械平整工作面并實(shí)施分層碾壓，直至堰頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。
4 結(jié)語(yǔ)
該供熱管道穿越河流工程采取分期設(shè)置圍堰束窄河床的導(dǎo)流方式，并采用了垂直鋪塑的防滲方式和設(shè)置降水溝的輔助降水方式，為安全施工提供了足夠的安全保障。該項(xiàng)工程設(shè)計(jì)是水利設(shè)計(jì)和供熱工程設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，為供熱管道河底直埋敷設(shè)穿越河流積累了設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。
