为满足奉贤区南桥东大型居住社区建设的需要、保障居民用水安全、配合新水厂的建设, 需配套建设奉贤一水厂配套原水清水管线工程。

　　 本工程原水管输水规模近期为10万m³/d, 远期为35万m³/d;清水管输水规模近期为10万m³/d, 远期为25万m³/d。近期工程敷设1根DN1 200原水输水管, 预留远期1根DN1 400原水输水管管位, 2根原水管中心间距5.5m。原水输水管自奉贤三水厂引出, 至拟建奉贤一水厂止, 总长约10.6km, 具体走向为沿规划沿浦西路、南竹港西侧防汛通道外侧、南竹港东侧防汛通道外侧、规划金庄公路、高压走廊、聚乙烯管防护通道外侧、西闸公路敷设, 其中西闸公路为现状道路, 其余均为越野敷设, 沿线主要为农田、鱼塘、绿化等。清水输水管自奉贤一水厂引出, 沿嘉园公路 (水厂至大叶公路) 向南分别在路西侧敷设1根DN1 000和在东侧敷设1根DN800, 东侧DN800管与大叶公路上现有的DN800接拢;西侧DN1 000管继续沿嘉园公路 (大叶公路至环城北路) 西侧向南敷设至环城北路, 然后分成2根DN800, 其中一根再沿嘉园公路 (环城北路至奉浦大道) 西侧向南敷设至奉浦大道, 与奉浦大道上现有的DN600管接拢;另一根向东沿环城东路北侧敷设至金钱公路, 与金钱公路上现有的DN600管接拢;新建DN1 000管约5.35 km, DN800管约4.26km。其中嘉园公路 (西闸公路至大叶公路) 段无现状道路, 沿线为现状农田、鱼塘和少量民居;嘉园公路 (大叶公路至奉浦大道) 段为现状道路;环城北路 (嘉园公路至金钱公路) 为正在建设的道路。

　　 本工程规划管位大多沿规划道路实施, 管位大多处于越野段, 局部沿现状道路绿化带敷设, 沿线主要障碍物为河道、道路、鱼塘、果园、未拆迁的民房、厂房等, 且障碍物间多相互紧邻。

　　 DN1 200原水输水管段需穿越的主要道路有6条, 需穿越的规划河道约有12条, 通航河道有南竹港和南横泾2条, 其余均为非通航河道。南竹港与渔沥港相交, 管线需连续穿越此2处河道;南横泾东侧紧邻鱼塘, 西侧距沪杭公路170 m;骑沟东侧紧邻鸿程路, 西侧距环城西路50m, 与环城西路间管位紧邻民房;毛家塘河西侧距扶港路70m, 与扶港路间管位处紧邻民房, 扶港路西侧紧邻的是金都雅苑小区, 然后紧邻的是S4高速公路;朝阳河南侧紧邻民房;机口河东西两侧紧邻厂房;汇西河上方有高压线;其他河道还有白庙港、南柴浜、潘家河、四组河等。道路方面, 西闸公路、沪杭公路、环城西路为市政主干道路, 交通流量大;S4为高速公路;其他道路还有扶港路、鸿程路等;道路下有众多地下管线。

　　 DN800~1 000清水输水管段需穿越的规划河道约有12条。姚家浜、胜利河、西长浜、牛乐港、西宏河、北横港等河道紧邻河岸的有民房或鱼塘等;大叶公路河紧邻大叶公路, 大叶公路为市政主干道路;联合港紧邻岚丰路;陈家港紧邻广丰路;金汇港为通航河道, 规划河口宽95m;其他河道还有吴家港、齐贤排河等。需穿越的道路除大叶公路为市政主干道路外, 其余如广丰路、高丰路等均为乡镇道路, 交通流量不是很大。

　　 根据上文障碍物情况分析, 本工程沿线需穿越的障碍物主要为河道及鱼塘、道路及地下管线、民房及厂房、绿化等, 常用的穿越障碍物的型式有非开挖敷设的顶管及管线定向钻进、开挖敷设的倒虹管、桩基础或附桥牛腿跨越的水管桥等。

　　 顶管法是在障碍物的两端设置顶管工作井和接收井、采用暗挖的方式在需穿越的障碍物下敷设管道, 顶管法减少了开挖量, 仅需事先在障碍物两端寻得空地建造顶管井, 所有土方开挖量及管道顶进过程中产生的土方量均控制在顶管井施工范围内完成, 对环境影响相对较小;顶管中心深度由障碍物埋设情况确定, 顶管井基坑深度由顶管中心深度确定, 不同深度的顶管井基坑可选择不同的基坑围护型式, 一般而言顶管施工法适用于所有类型障碍物的穿越, 理论上也可适用于任何管径, 但实际上顶管管径有一定的限制, 顶管法最大经济管径是4 000 mm, 市政管道上常用的顶管口径一般不小于DN800;顶管顶距L≤300m为中短距离顶管, 300m<L<1 000 m为长距离顶管, L≥1 000 m为超长距离顶管, 一般顶距超过300m需设置中继环^[1]。顶管法由于需设置顶管井, 且顶管井基坑施工及管道顶进施工常常是工程的重难点, 施工难度相对较大, 因此顶管法施工费用相对会较高。

　　 管线定向钻进目前的施工技术仅适用于DN1 000及以下口径管线, 是采用定向钻机, 以可控轨迹的方式, 通过导向仪进行导向和探测, 在不同地层和深度钻进, 抵达设计位置并敷设地下管线穿越障碍物的施工方法。施工时首先钻进小口径的导向孔, 然后采用回扩器将钻孔分级扩大至所需的口径, 最后将母管拉入孔内完成敷设。管线定向钻进施工速度快, 技术比较成熟, 综合造价比顶管相对低, 一般可适用于所有类型障碍物的穿越, 但由于在扩孔后需一次性拖管穿越障碍物, 必须预制满足一次性拖管长度的管道, 下管方向需要较开阔的施工场地;水平定向钻进施工精度较低, 需与障碍物保持较大的施工间距。

　　 倒虹管与水管桥一般适用于跨越河道类障碍物, 且要求河道有明确的规划资料。倒虹管用于现状河道时需围堰施工, 一般用于较小的河道及不通航的河道;倒虹管用于规划河道时开挖深度会较深, 需支护开挖或大开挖时开挖面较大, 一般较适合于与河道开挖施工一起实施。水管桥是一种常用跨河构筑物, 造价低且施工方便, 对自承式水管桥, 河道规划中的跨度要求不应大于钢管自身的跨越极限, 否则需采用钢桁架等方式辅助跨越, 则施工相对复杂, 造价相对要高。

　　 本工程中跨越障碍物的方案应做到安全可靠、经济合理, 同时应结合场地及周边环境条件等综合考虑。

　　 原水输水管口径为DN1 200, 由于目前DN1 000以上口径管线定向钻进技术尚不成熟, 故DN1 200原水输水管不考虑采用管线定向钻进方式穿越障碍物。

　　 根据规划, 原水输水管在南竹港西侧过西闸公路后需穿越南竹港转至南竹港东侧, 紧接着需穿越渔沥港, 南竹港与渔沥港为相交河道。西闸公路为市政主干道路, 且西闸公路路面比周边场地高出3m左右, 不适宜采用开挖施工, 故考虑采用顶管穿越;南竹港为通航河道, 允许的中跨跨度大, 要求的管底控制标高较高, 采用水管桥跨越河道比较困难, 且水头损失大, 故考虑采用顶管穿越;西闸公路及南竹港周边场地为菜地或苗木, 周边场地空旷, 适合顶管用顶管井基坑的建设;根据场地周边环境情况, 结合障碍物间平面位置关系, 考虑采用2段顶管穿越此3处障碍物, 一段顶管穿越西闸公路, 顶距约160m, 另一段顶管转角约45°, 在南竹港与渔沥港河道相交处穿越此2条河道, 顶距约150m, 在2段顶管转角相交处设置圆形顶管工作井, 两端分别设置顶管接收井, 因此, 与分别穿越3处障碍相比, 虽然顶管长度略有增加, 但减少了顶管井的数量。

　　 原水输水管过沪杭公路处, 沪杭公路为市政主干道路, 交通流量大, 道路上方为闵浦二桥高架桥, 无开挖施工条件, 故考虑采用顶管穿越;沪杭公路东侧约170m处为南横泾, 南横泾为通航河道, 南横泾东侧紧邻鱼塘, 采用水管桥跨越河道比较困难, 故考虑采用顶管与沪杭公路一并穿越, 且有顶管井基坑实施条件;此2处障碍设2段顶管分别穿越, 沪杭公路与南横泾间设顶管工作井, 两端分别设顶管接收井, 顶距分别约为220m和230m, 虽然顶管长度略有增加, 但减少了顶管井的数量。

　　 原水输水管过金都雅苑小区处, 金都雅苑小区东侧紧邻S4高速公路, 此两处障碍均不允许开挖, 故考虑采用顶管穿越。小区西侧紧邻扶港路, 扶港路西侧约70m处为毛家塘河, 扶港路与河道间管位临近民房, 场地不适宜顶管井基坑的施工, 毛家塘河西侧为农田、苗木, 场地空旷, 故考虑采用顶管一次性穿越毛家塘、扶港路、金都雅苑小区和S4高速公路4处障碍, 顶距约870m, 为长距离顶管, 为满足中继环设置及施工需要, 顶管管道口径需增大到DN1 600。

　　 原水输水管过环城西路处, 因环城西路为市政主干道, 不适宜开挖施工, 环城西路东侧紧邻骑沟和鸿程路, 与骑沟间管位临近民房, 采用顶管一次穿越;白庙港现状河道与规划河道平面位置相差较大, 不适应采用水管桥跨越河道, 采用顶管穿越;朝阳河西侧紧邻民房, 水管桥无法施工, 采用顶管穿越;机口河两侧紧邻厂房, 水管桥无法施工, 采用顶管穿越;汇西河上方有高压线, 现状道路益北路紧靠河边, 水管桥无法施工, 采用顶管穿越。

　　 顶管穿越河道时应满足规范中的覆土要求、与地下管线交叉时应满足规范中的净间距要求、穿越民房或道路时尚应满足基底土体稳定要求^[2], 根据本工程物探报告, 结合河道规划资料, 可确定顶管中心标高, 大多数顶管段中心标高为-3.7m, 局部为-4.4 m (穿环城西路段和金都雅苑小区段) 或-5.30m (穿南竹港段和沪杭公路段) , 场地地面标高为3.3~5.2m, 可确定顶管井基坑深度为9.3~11.9m, 大部分顶管井基坑深度为10m左右。

　　 顶管用工作井和接收井常用的基坑围护型式有地下连续墙井、钻孔灌注桩井、沉井、SMW工法井和钢板桩井等。一般而言, 从适用的基坑深度来说, 地下连续墙井>钻孔灌注桩井>沉井>SMW工法井>钢板桩井;从工程造价来说, 地下连续墙井>钻孔灌注桩井>沉井>SMW工法井>钢板桩井。钢板桩井一般适用于开挖深度5m左右的基坑, SMW工法井适用于开挖深度10m左右的基坑, 且SMW工法井相对来说构造简单, 施工速度快, 对周边环境影响小, 尤其适合软土地基。根据前文所述基坑深度, 顶管井基坑围护采用SMW工法较合理, 但由于环城西路至白庙港段管位临近高压线, 根据场地及周边环境情况, 出于施工安全考虑, 临近高压走廊段顶管井均采用沉井, 同时根据工艺设计中设置永久功能井 (排水井) 的需要, 每个顶管段需设置1个排水井, 排水井与顶管接收井合建, 采用沉井结构型式。

　　 顶管工作井沿顶管方向的最小长度应根据顶管工具管、主油缸长度、下井管段、后座和顶铁厚度等之和确定, 工作井最小宽度主要根据顶管管道外径及两侧各1~1.2 m施工操作空间等因素确定, 另外还与井的深度有关^[1];顶管接收井最小长度根据顶管工具管能在井内顺利拆除和吊出确定, 最小宽度以管道外径和两侧的操作空间等因素确定;工作井和接收井的尺寸除按上述顶管施工要求确定外, 还应根据管道工艺及其他设备安装的要求综合考虑;同时本工程原水输水管段预留有远期1根DN1 400原水输水管管位, 2根原水管中心间距5.5m, 顶管井的平面尺寸确定时需考虑预留远期原水输水管施工空间。本工程中SMW工法顶管工作井平面内尺寸方形为12 m×5m、圆形为Ø12 m, SMW工法顶管接收井平面内尺寸5m×4.5m, SMW工法顶管井均为临时顶管井, 采用Ø850单排三轴水泥土搅拌桩内插H型钢围护止水;沉井顶管工作井平面内尺寸9 m×5m, 壁厚900 mm, 均为临时顶管井;沉井顶管接收井平面内尺寸Ø5.5 m, 壁厚, 600mm, 大多作为永久功能井 (排水井) 保留。

　　 管线定向钻进用于清水输水管段, 管径为DN1 000和DN800。根据2部分中清水输水管段障碍物情况介绍, 沿线河道两侧一般都紧邻民房、鱼塘等障碍物, 金汇港两侧虽无其他障碍物, 但其为通航河道, 采用水管桥跨河方式均难以实施, 故一般均考虑采用管线定向钻进一并穿越;大叶公路为市政主干道路, 无开挖施工条件, 也采用管线定向钻进穿越。定向钻进管线敷设深度应满足规范中的覆土要求、与地下管线交叉时应满足规范中的净间距要求、穿越民房或道路时尚应满足基底土体稳定要求, 同时定向钻进管线弯起段应满足管材最小曲率半径要求等^[3]。本工程中的定向钻进管线长度160~620m。

　　 对于现状河道宽度或规划河道宽度较小的河道, 且河道两侧无其他障碍物, 在越野段有施工条件的河段, 考虑采用倒虹管跨越。原水输水管段中有南柴浜、潘家河、四组河3条河道采用倒虹管跨越, 管径为DN1 200;清水输水管段中有吴家港河道采用倒虹管跨越, 管径DN800。倒虹管埋置于规划河底标高以下1m, 河底段采用钢筋混凝土包管。

　　 清水输水管段中过齐贤排河管位附近新建桥梁, 此处齐贤排河有详细的河道规划资料, 因此采用水管桥型式跨越齐贤排河, 造价最省, 管径DN800, 采用与新建桥梁相同的跨度, 3跨8 m、10 m、8m, 管架采用单根Ø800钻孔灌注桩桩基。

　　 本工程目前正处于施工阶段, 工程施工已接近尾声, 管线过障碍物的方式基本上均按设计方案实施;局部管位有规划调整, 管位调整段管线过障碍的方式也均按原设计思路进行设计和施工。施工过程进展顺利, 工程造价有效控制。