探讨跨明江倒虹吸河床段施工难点与解决对策

引言：

倒虹吸导截流施工是水利工程中穿越河流、道路等障碍物，利用重力与压力差实现自流输水的关键技术。在倒虹吸工程工程施工中，导截流施工首当其冲，是重中之重的环节之一，是为了给倒虹吸施工创造干地作业条件；倒虹吸工程则是主体，主要是埋设钢管线路以及钢管外包混凝土，打造稳定的跨江输水主体结构。只有准确了解和掌握倒虹吸导截流工程关键技术，才能让施工作业更具质量和效率。

一、明江倒虹吸河床段专项工程简介

跨明江倒虹吸工程是驮英水库总干渠工程的关键工程之一，是总干向灌区输水的第一个管道，其跨河段长 170m ，输水从明江河底穿过。跨明江倒虹吸桩号为 Σ23+072.668～Z23+969.888, ，全长 897.22m ,由进口扩散段（ 12m⋅ ）、压力前池（10m）、进口控制闸（8.5m）、预应力钢筒混凝土（PCCP）管（左、右岸岸坡范围，共 1150mPCCP 管（230 根）、河床钢管段（7#镇墩～10#镇墩之间，桩号 Z23+ 498.218～Z23+719.468）、出口控制闸（ 8.5m ）、出口消力池（ 10m ）、下游渐变段（14m）组成。设计流量 22.61m³/s ,设计流速 1.836m/s_⨀ 。跨明江倒虹吸河床段典型断面图见图 1、纵断面图见图 2。

图 1 跨明江倒虹吸河床段典型断面

图 2 跨明江倒虹吸河床段纵断面图

二、跨明江倒虹吸河床段施工难点

（一）导截流施工难点

明江倒虹吸河床段位于下游水电站水库淹没区，工期紧，施工强度大，设计难以协调。施工过程中的难点则在于：① 基坑排水与稳定性问题：河床段基坑开挖常位于水下或软土地带，渗水、塌方风险显著，且排水不当会影响导流建筑物稳定性；② 施工环境限制：场地狭窄、设备布置困难，大型机械难以展开，截流时水文变化易延长周期，增加工期延误概率；安全风险突出：导截流涉及起重伤害、淹溺，易造成坍塌或人员伤害，触电、焊接等安全隐患多发。

（二）土石方开挖施工难点

明江倒虹吸河床段的地质条件为：河床地形较平缓，弱风化基岩出露，岩石为砂岩夹泥质粉砂岩。软硬岩层交替易导致开挖面不均，砂岩坚硬，泥质粉砂岩较软，需频繁切换破碎设备，土石方开挖施工难度相对较高。开挖深度大时，土体侧压力增加，也容易造成边坡滑移或支护结构变形。同时，河床作业面受限，大型机械（如挖掘机、压路机）难以灵活操作。

（三）围堰防渗施工难点

在明江倒虹吸河床段专项工程中，结合具体地质条件分析，泥质粉砂岩遇水软化，地下水浸泡后泥岩强度骤降，槽底易形成软化层，导致承载力不足。此外渗透性差异引发涌水风险，砂岩裂隙可能形成渗流通道。工程地处南方，多雨，降雨下渗会造成地下水位上升，容易出现边坡失稳、围堰底板管涌等问题。

（四）钢管制安施工难点

埋设钢管是倒虹吸工程的核心工序，对钢板的材料质量、卷板成型质量、焊缝质量等都有非常严格的要求。尤其是明江倒虹吸工程此类大型管道安装作业，对钢管选择、钢管精度与密封性等有着较高要求。明江倒虹吸导截流工程的压力钢管特点为管径大，下料、卷圆、成型难，可能导致变形。

（五）钢管外包混凝土及管槽回填施工难点

在钢管外包混凝土及管槽回填施工过程中，混凝土温度控制与振捣、管槽回填密实度等往往是重难点，混凝土温度控制与振捣不当会影响外包混凝土的强度。类似工程因回填不实导致管道浮起，导致接口渗漏，严重影响工程质量。

三、跨明江倒虹吸河床段施工解决对策

（一）导截流方案设计与施工对策

经施工与多方沟通协调，明江倒虹吸河床段施工时段采用枯水期 11 月～次年 4 月。跨河处河底最低高程为 119m，施工期下游鸠鸪电站闸门全部敞泄降低水位。考虑到明江倒虹吸工程体谅大，采用围堰导流的方式；考虑到明江倒虹吸跨河处江面较宽，因此采用分期围堰的导流的方式。并根据具体情况，采用分两期围堰+利用缩窄后的河道导流，采用模块化施工分解工序，一期施工时段为 11月～次年 1 月，洪峰流量为 266m3 /s，二期施工时段为 2 月～次年 4 月，洪峰流量为 603m³ /s。结合明江段的地形地貌和河流走势，左岸为凹岸，一期洪峰流量较小先围左岸施工，二期再围右岸施工，以保证洪峰流量较大时水流顺畅，避免洪水冲击堰体。同时加强了环境管理，基坑底部预设排水孔并铺设砂砾垫层，结合离心水泵及时排水，防止渗水和塌方；基础施工设置渐变段，避免不均匀沉降；重点对高空作业、结构拆除、焊接作业等加强了安全风险管理[1]。

（三）土石方开挖施工对策

在围堰合拢后进行倒虹吸基坑初期排水和经常性排水。明江倒虹吸河床段专项工程的围堰内土方开挖采用 360 挖掘机配合 20t 自卸汽车将表层淤泥、砂砾石等覆盖层开挖并沿 U 型围堰堰后施工道路及新建明江倒虹吸临时道路运输至指定弃渣场。石方开挖采用钻爆法，采用深孔梯段爆破和预裂爆破为主的爆破方式，根据不同部位的开挖要求及实际岩性，科学设定了孔径、孔倾角、孔距、钻孔深度、单孔药量、封堵长度等关键参数。在土石方作业过程中，布设位移传感器实时监测围堰和边坡的变形情况，设置安全限度，保障土石方作业过程的安全性[2]。

（四）围堰防渗施工对策

明江倒虹吸河床段施工落实防渗措施，在开挖前布设降水井，将水位降至槽底 0.5m 以下；对管槽基底进行了加固，挖除软化层，设置粘土截水槽，提升地下水防渗能力；采用了钢管与外包混凝土协同防渗；在工程施工期间，对岸坡、沟谷雨洪和施工场地内部雨水、废水，制定了防洪、排水及保护措施。

（五）钢管制安施工对策

明江倒虹吸工程钢管施工过程中，钢管内支撑制作成“米”字支撑，支撑中心采用槽钢用螺栓与支撑钢管连接，各支撑钢管之间用角钢连接加固，“米”字支撑在钢管外包混凝土未凝固前不得拆除。此外，明江倒虹吸导截流工程严格把握施工精度，做好卷制、焊接、密封、防腐、安装等工艺质量控制，如钢管焊接工艺中，直管的纵缝、环缝及弯管纵缝焊接采用埋弧自动焊；弯管环缝及止推环采用手工电弧焊和二氧化碳保护焊焊接，焊接完成后采用无接触检测法，检测焊缝质量，及时修复问题，从而保障钢管焊接的质量[3]。

（六）钢管外包混凝土及管槽回填施工对策

明江倒虹吸导截流工程采用了“钢管外包混凝土施工+管槽回填施工+格宾石笼网护底施工”的方案。在“钢管外包混凝土施工”中，按照设计图纸，立下模板，分段浇筑混凝土，最大仓面为 12×10m ，面积为 120m² ，混凝土浇筑高度控制为 0.5m ，并严格控制混凝土温度，避免温度裂缝，严加控制水泥、沙石、骨料等材料的配比，提升混凝土结构稳定性。在“管槽回填施工”中，待钢管外包混凝土强度符合标准之后，对管槽进行回填施工，实行分层回填，利用推土机使其平整、压实。在“格宾石笼网护底施工”中，则是根据设计图示安放格宾箱笼，绑扎所有相邻格宾框线，使其形成整体，并填充石块，填充完成后固定箱体，扎封箱盖，使所有箱笼连成一排整体，达到压实倒虹吸钢管的目的。

三、倒虹吸导截流工程建成价值以及经验总结

作为现代水资源调配的关键技术手段，倒虹吸导截流工程通过压力管道地下穿越的独特设计，有效突破了深谷纵横、河网密布等复杂地形的限制。明江倒虹吸导截流工程，是驮英水库总干渠工程的关键工程之一，是总干向灌区输水的第一个管道，有着工程“咽喉”之称。驮英东干渠设计灌溉面积 26.55 万亩，明江倒虹吸导截流工程的建成是重要基础，向广西三大旱片的左江旱片输入灌溉用水，普惠成千上万民众，春水沿着干渠在田野间潺潺流淌，为广西左江的粮食收成奠定扎实基础，切实改善灌区群众生产生活条件，全力保障粮食与农业生产安全[4]。正如当地民歌所唱：“地下银龙过明江，旱地长出金稻浪”。

倒虹吸导截流工程在施工中也面临种种困难，本工程位于南方，雨水较多，每年有台风，且明江倒虹吸河床段位于下游电站的淹没区，多方协调难度大，经与多方协调拟定枯水期 11 月～次年 4月倒虹吸跨江段施工，可谓工期紧任务重。在此艰难条件下，施工单位切实根据水文地质适应性原则设计施工方案，在导截流控制、围堰稳定、钢管质量及后续地形处理等方面着重考量，并有序编制施工计划、制定施工安全保证措施、严格制定并落实验收标准等，重点突破导截留、围堰防渗、土石方开挖、钢管制安、钢管外包混凝土及管槽回填等施工工序中的难点问题，采取经济合理的措施，施工单位上下齐心，落实现场管理，才使其顺利完工。

四、结语

综上所述，对跨明江段倒虹吸工程施工中的导截留方案设计、导截留施工、土石方开挖、围堰防渗、钢管制安、钢管外包混凝土及管槽回填等施工重要工序的难点问题与解决对策进行总结，旨在进一步了解倒虹吸工程关键技术，吸取跨倒虹吸工程的工程经验，为下一次倒虹吸工程建设提供一定参考资料。

参考文献

[1]李云刚.关于水利工程施工中导流施工技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(19):201-3.

[2]汪航,胡婷,胡小梅,等.复杂地形长距离大流量倒虹吸临时工程的建设与运用[J].水电与新能源,2024,38(10):75-78.

[3]杨自刚,罗运杰,彭学军,等.滇中引水工程玉石厂倒虹吸重难点区域施工方法研究[J].工程技术研究,2024,9(17):76-78.

[4]王超,杨小龙,朱国金,等.滇中引水工程水力特性分析——多通道倒虹吸水力控制[J].云南水力发电,2023,39(08):348-352.