柳河粉细砂质河床沟槽开挖施工方案

方　亮

(辽宁省水利工程建设质量与安全监督中心站，辽宁 沈阳 110006)

柳河粉细砂质河床沟槽开挖施工方案

方亮

(辽宁省水利工程建设质量与安全监督中心站，辽宁 沈阳 110006)

摘要：本文结合柳河粉细砂质河床开挖工程实际，阐述了在我国北方地区软质河床开挖过程中施工导流、围堰填筑、施工期排水和开挖等工序的施工特点。同时系统的对其进行了分析与评价，为类似工程建设提供参考。

关键词：软质河床；围堰导流；排水；开挖

1工程概况及地质情况

1.1工程概况

辽宁省某重点输供水工程位于阜新市彰武县境内，穿越柳河施工段位于闹得海水库下游西六家子乡常家街村附近，属于三管同槽施工，控制桩号为D29+840～D31+241全长1401 m，估算沟槽开挖量91万m3，河道左岸桩号D29+700处设置混凝土拌合站为沟槽内管道基础垫层及镇支墩提供混凝土。

1.2工程地质与水文地质情况

根据地质资料显示，柳河地质条件为粉细砂层，多呈黄褐色、黄色、灰白色，湿-饱和，松散-稍密状，主要矿物质成分为石英，仅含少量长石。柳河粉细砂层厚度大于17 m，厚度较为稳定。水文情况见表1。

表1　管线穿越河流分期设计洪水表

2施工过程

2.1施工导流与围堰填筑

穿越柳河PCCP管道安装为汛后跨年施工，采取分期围堰导流，管道安装起点桩号为D31+241，在柳河主河道右岸桩号D31+241～D30+800进行一期围堰导流，围堰填筑前在桩号D30+810处预埋过水涵管，根据柳河20 a防洪标准汛后流量为16.8 m3/s，采用φ1500 mm涵管,单排管过流量为1.75 m3/s，安装15排，涵管上方填土高程与堰顶高程一致，与上游(迎水面)围堰连接作为施工便道。二期导流在桩号D30+930处填筑二期围堰进行次年的汛期导流，待穿越柳河段完成施工后，拆除河道左岸混凝土拌合站及过水涵管，恢复原河道。

上游(迎水面)围堰兼做临时施工便道，宽度为11 m，分3层填筑，底层、中层分别为500 mm厚开挖料，上层铺300 mm厚碎石，CA25振动碾压实，采取1∶1坡比放坡，围堰底距离开挖边坡安全控制距离不小于2 m。征地边线处码砌高1300 mm、宽500 mm的编织袋，防止水土流失。受水流冲刷侧围堰在迎水面采用无纺布进行防渗、防冲。下游主要采用开挖料堆积处兼做挡水围堰，距开挖边坡预留5 m设备通行路，征地边线处码砌编织袋进行防护，防止土流失[1]。

2.2施工降排水

本段施工排水主要为管线穿越河流时施工围堰内的初期排水和经常性排水。将基坑内积水通过下游围堰(堆土区)预埋的φ150 mm厚壁钢管排至柳河下游。围堰截流闭气后，开始进行基坑初期排水，地下水主要补给来源是大气降水及河流侧渗补给，粉细砂土质含水层导水性较差，地下水丰富，施工过程中根据实际情况调整排水井深度[2]，为保证干地施工需将地下水位降至基坑设计高程以下0.5～1.0 m，基坑深度约为15 m，选择流量Q=65 m3/h、扬程H=25 m、功率W=7.5 kW的80WQ65-25-7.5型无堵塞潜水排污泵，每小时排水60 m3，共6台进行初期排水，配备120 kW、50 kW、30 kW柴油发电机各一台进行排水供电。同时，施工单位根据排水需要,现场自制承插式混凝土排水管，管长1 m，内径400 mm，日产量100余根，保证了排水要求。

2.3安全度汛措施

虽然主汛期已过，但柳河河水流量仍较大，为保证工程的顺利实施，采取的主要防洪度汛措施有：

(1)成立防洪度汛领导小组，组织抗洪抢险小分队。

(2)与当地气象局、水文站、上游水库管理局保持密切联系，加强水情预报和水文资料分析工作，及时掌握堰前水位变化情况。

(3)水库放水量较大时，不能满足过水要求，将临时管涵挖开泄洪，并在施工基坑与水流接触面采用无纺布等进行加固，保证洪水不倒灌基坑内。

(4)备足防洪度汛设备材料，在超标洪水来临时，以备加固加高挡水围堰使用，并暂停基坑内施工，保证人员设备安全度汛[3]。

2.4土方开挖

穿越柳河施工首先进行河床表皮土清理，其次分层进行土方开挖，第一层开挖采用反铲挖掘机进行开挖，开挖深度2～2.5 m，投入PC300挖掘机10台。穿越柳河施工段粉细砂土质松软，与水搅拌迅速泥化，且该段水源充分，施工单位经监理机构批复同意租用一台(套)YSCSD-250型绞吸式挖泥船进行第二层土方开挖，该型挖泥船长18 m，开挖深度7～10 m，最佳工作效率为45°角，有效工作深度5～7 m，开挖效率1400 m3/h，池水工作深度为1.8 m。挖泥船24 h施工，开挖施工前主要工作包括挖泥船的组装，仪器(表)安装。为满足工作池水深度，第一层开挖完成后将河道内水引至基坑，水深1.5 m时挖泥船下水，1.8 m时开始作业，根据开挖情况随时将河道内水引到基坑内，挖泥船由基坑中心向两侧进行台阶式开挖，开挖深度5 m(马道以上)，两侧边坡附近预留1.5 m安全稳定距离，经试验证明挖泥船的效率不能满足施工强度，所以又同时投入20台PC300反铲挖掘机进行开挖，5台一组将开挖料倒运至堆土区。第三层开挖方式与第二层相同，开挖深度5 m，基础面预留20 cm保护层。挖泥船施工部位预留1.2 m边坡安全稳定距离，采用PC360长臂反铲挖掘机进行削坡，基面20 cm采用人工配合挖掘机开挖，挖泥船开挖料经反铲挖掘机2台、推土机2台将土方倒运到指定堆土区。管沟开挖断面如图1。

图1　开挖段面示意图

开挖完成后进行马道修整，15 m马道铺30 mm碎石，并铺履带板保证400 t履带吊车行走顺畅不塌陷，5 m马道直接铺30 mm碎石，满足挖掘机、混凝土罐车等行走。

3结论

穿越柳河分期围堰导流明渠配合管涵可以在保证导流、度汛的情况下实现施工通行，既为河道左岸混凝土拌合站运输原材料提供了通行条件，又缩短了混凝土拌合物的运输距离，该导流方案适用于流量较小的河流或汛后施工组织设计。施工期间建设方应加强与上游水库和当地气象、水文部门的联系，协调汛期洪水流量调度，预报降雨和河道流量，避免造成工程损失、工期延误。粉质粘土河床开挖应主要依靠轻型井点降排水，施工单位在现场自制混凝土排水管，有利于节约施工成本，缩短工期。绞吸式挖泥船在本段工程开挖作业中施工效率低，开挖料利用率低，在北方地区无法进行冬季施工，且仍需水泵机组、挖掘机、自卸车配合作业，费效比过大，因此不建议在类似工程中采用。

参考文献：

[1]何玉.大管径PCCP管道穿越大型河流的施工技术[J].水利水电技术,2015,46(9):66-68.

[2]王立明.井点降水方法在配水站施工中的应用[J].东北水利水电,2013,31(6):10-11.

[3]陈凤兰,王长新.施工导流风险分析与计算[J].八一农学院学报,1994,7(4):361-366.

作者简介：方亮(1983-)，男，工程师，主要从事水利工程建设质量与安全监督工作。

中图分类号：TV85

文献标志码：B

文章编号：2096-0506(2016)06-0064-02