南四湖湖内浅槽工程施工工法

侯祥东，樊 雷

（山东省淮河流域水利管理局，山东 济南 250100）

1 工程概况

1.1 湖内工程概况

南四湖由南阳湖、昭阳湖、独山湖和微山湖4个相连的湖泊组成，属于淮河流域泗河水系，位于济宁市微山县境内，流域面积31700km2。1958年在湖的最窄处修建二级坝将南四湖分成上、下级湖。南四湖湖内工程是经国务院批准的19项治淮骨干工程中，沂沭泗河东调南下工程的组成部分。2007-01水利部以“水总[2007]520号文”批复工程初步设计报告，核定概算总投资88048万元。

南四湖湖内工程由南四湖湖内浅槽工程和泗河治理工程两部分组成。南四湖湖内浅槽工程建设的主要任务是在一期湖内清障工程的基础上，在阻水严重的湖段开挖4个浅槽，以清除行洪障碍，扩大洪水南下出路，降低南四湖洪水位，与其他治淮洪水南下工程共同发挥工程整体综合效益，使南四湖的防洪标准达到50年一遇，以改善湖区及滨湖地区人民生产、生活环境，促进经济的可持续发展。泗河治理工程按20年一遇洪水标准设计，主要建设内容是加固泗河下游段32.3km两岸堤防、堤基截渗、护坡护岸和新建堤顶及上堤防汛道路等。

1.2 湖内浅槽工程概况

浅槽一、二位于上级湖南阳镇西侧和东侧，浅槽三位于下级湖二级坝下，浅槽四位于上级湖满口至二级坝上，4条浅槽开挖总长度为41.0km。其中浅槽一、二、三均为湖内一期清障行洪工程的续建工程，即在一期基础上进行加深、加长、加宽；浅槽四是本期的新建工程。

4条浅槽均采用平底开挖，浅槽一、二、四设计底高程为30.79m，浅槽三设计底高程为30.29m。横断面均采用梯形断面型式，浅槽一设计底宽为500m，为结合四里湾疏浚开挖底宽局部加宽；浅槽二设计底宽为500m；浅槽三设计底宽为500m和700m；按照浅槽四工程布置，扣除浅槽四右侧桩号6+200～11+550段工程量后，浅槽四设计底宽为800m，400m，1548m和2600m。

浅槽设计开挖总土方为3765.12万m3。其中:浅槽一开挖土方734.66万m3，浅槽二开挖土方661.72万m3，浅槽三开挖土方1133.36万m3，浅槽四开挖土方 1235.38万 m3。

2 浅槽四工程施工工法

2.1 浅槽四工程开挖段简况

浅槽四桩号8+850～9+300开挖段位于上级湖浅槽四范围内，全部在微山县欢城镇宋庄村境内，开挖底高程30.79m，底宽400m，排距平均2000m，局部排距超过2300m，平均开挖泥层厚度0.89m，疏浚土方28.57万m3，弃土区面积为16.71万m2。

2.2 设备选型

浅槽四工程设计排距在2000～4500m不等，与其他3条浅槽相比排距较长，在2004年南四湖湖内深槽扩挖先期实施工程时，疏浚设备选用的是200m3/h挖泥船，许多开挖的地方需接力，工程造价相对较高；本期工程中设计采用500m3/h挖泥船施工，由于部分桩号段开挖泥层较薄，500m3/h挖泥船绞刀（或斗轮直径）较大，开挖不饱满，达不到理想的工况，工程造价同样也较高。

为解决上述矛盾，桩号8+850～9+300段开挖时的设备采用了350m3/h的挖泥船。该设备由20世纪80年代绞吸式200m3/h挖泥船技术改造而成，主机由原广州柴油机厂生产的6300型船用柴油机更换为济南柴油机厂生产的G12V190ZLC1-3型柴油机，增加了主机功率；泥泵采用石家庄泵业集团生产的设备；将原有的排泥管径Φ414mm全部更换为Φ450mm。经过技术改造后，提高了工程船整体性能，延长了施工排距，使施工能力达到350m3/h，清水流量达到了4380m3/h。

2.3 排泥管线的架设

浅槽四开挖区在非通航区，理论上可以布设一部分浮管。由于各种原因，开挖区与弃土区间的广阔水域被当地渔、湖民布设了大量的网箱、网箔等养鱼设施，同时种植了菱角、芡实等多种经济作物，施工障碍物较多，临时占地较少。如果布设浮管，受外界风浪影响较大，还容易损害当地渔、湖民的经济利益，一方面加大施工难度、增加管线成本，另一方面地方政府的迁占协调难度也较大。

因此，在工程建设中采用了铺设长距离水下潜管的方式，一次性敷设1500m，节约了大量的浮体设备投资。管线连接采用柔性接头，在潜管两端配备充、放气阀，通过向潜管内充填空气与水即可操纵潜管的起浮与下沉。潜管在铺设中应注意几点：

1）铺设前要测量好水下地形，尽量避开底部高程变化较大的地方。

2）为确保安全，在铺设前，必须先对潜管进行加压试验，各处均达到无漏水、漏气时，保证潜管的密封程度后，方可敷设，防止施工中漏水漏浆。

3）潜管节间的连接，采用柔性接头，即钢管与橡胶管沿管线方向相间连接或间隔两节钢管连接一橡胶管。

4）潜管的起止端设置端点（浮体）站，配备充排气、水设施，锚缆和管道封闭闸阀等，以操纵潜管下沉或上浮。

5）潜管沉放完毕后，在其两端设置明显警示、告示标志（如指示灯、浮标），以提醒过往船只通过时减速慢行，严禁过往船舶在潜管作业区抛锚或拖锚航行。

6）潜管拆除时，由端点站用空压机向潜管内充气，使其逐节缓缓起浮。待潜管全部起浮后，拖运至水流平稳的水域内妥善放置。

2.4 工程质量控制

1）GPS卫星定位系统的应用。本段开挖区位置距湖东堤超过2000m，施工区内水域开阔，不易布设控制导线点及断面桩。如果使用全站仪配合测距仪布设导线及断面放样测量，需搭设专用的观测平台，投资较大，而且由于受风浪等天气原因的影响，费时费力、准确度也较低。

为了有效控制工程质量，配备了GPS卫星定位系统，该系统测量定位精度可达到厘米级，平面精度±1cm+1ppm，高程精度±3cm+1ppm。在工程建设中利用GPS在整个区间内建立了平面控制网与高程控制网，而且在每一断面的两端设立断面控制桩，在轴线折点、特征点处也设立控制桩；每条挖泥船、宿舍船边均设立水尺，每天观测数遍，随时用对讲机将水位变化告诉一线施工人员。

为了能在夜间连续施工，在工程船绞刀架顶端安装了GPS信标仪 （即卫星自动测量定位系统），连接至操作室内的计算机系统；施工前先将由CAD绘制的整个工程施工平面布置图转化为R12/TL12 DXF格式，并将其输入计算机中；施工中对工程船的动态施工位置实时予以平面显示；开挖左右边坡时再用GPS测量系统（厘米级）予以校核，防止欠挖漏挖，杜绝费方开挖，确保工程质量。

2）弃土区退水口形式的选择。弃土区退水口采用了砖混结构的敞口溢流式退水系统，在施工过程中根据吹填进度及退水浓度，通过加减退水闸板控制泄水流量，减少泥浆流失对水体的二次污染，提高了吹填区平整度。简易结构与砖混结构敞口溢流式退水口对比如表1示。

表1 简易结构与砖混结构敞口溢流式退水口对比

3 结语

在近几年的水利疏浚工程建设中，南四湖湖内浅槽工程具有内湖（河）疏浚方量较大，排距较长，开挖泥层较薄，工程单价较低等特点，从开工建设至竣工验收历经了5年多的时间，对于施工工法应进一步加强总结。