李 華

(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江 大慶 163000)

1 工程特點分析

1)泄洪閘工程區(qū)內(nèi)地下水為第四系松散層孔隙水，分為上、下兩層，上層為第四系全新統(tǒng)松散層孔隙潛水，含水層由級配良好細(xì)礫組成，極強透水性;下層為第四系中更新統(tǒng)孔隙承壓水，含水層由級配不良細(xì)礫組成，承壓水頭高8.60～11.40 m，頂板埋深12.80～13.40 m。如采取常規(guī)的排水開挖，下層承壓水將頂穿相對不透水層，而擾動閘基礎(chǔ)，故泄洪閘基礎(chǔ)開挖必須選擇在水下進行。

2)圍堰內(nèi)閘室基坑土方開挖總量為3.9萬m3，水下級配細(xì)礫開挖工程量較大，閘室部位最深開挖底高程為166.00 m，如江水位為176.50 m，則基坑內(nèi)水下最深達(dá)10.5 m，當(dāng)水深超過8 m時，抽砂船開挖的效率極低。

3)在169.01～172.18 m高程以下有4.95～9.80 m厚連續(xù)分布、中密的級配良好細(xì)礫，比較密實，需提前翻松后才能用抽砂船開挖，水下開挖難度大。

4)在兩岸存在大量凍土，并進行原碼頭及護岸拆除。

2 采取的對策

對于主體基坑土方開挖工程的施工，采取挖掘機及挖泥船聯(lián)合施工作業(yè)的方式，中間部位先用長臂挖對中密的鐵板砂進行翻松，再用挖泥船進行開挖，岸邊位置采用單勾、反鏟及長臂挖掘機進行開挖。

3 主要施工方案

4月30日前枯水期嫩江水位在174.00 m左右，基坑挖深在江水面以下為8 m，汛期在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)挖深為12.02 m，汛前期為10.21 m，所以在不同的嫩江當(dāng)時水位的水下開挖亦是影響工程進程的關(guān)鍵。在江底169.01～172.18 m頂高程有4.95～9.80 m厚連續(xù)分布、中密的級配良好細(xì)礫，對這層已經(jīng)板結(jié)的密實的礫石層，不僅堅硬而且水下開挖深度大，所以其開挖難度較大。

3.1 基礎(chǔ)開挖布置

岸邊的水上、水下土方開挖采用挖掘機進行開挖，首先修筑臨時便道，由挖掘機在兩側(cè)同時開挖，水下開挖料經(jīng)岸邊瀝水后，再用挖掘機裝自卸汽車外運到監(jiān)理工程師或建設(shè)單位指定棄渣場。開挖時一次開挖不到設(shè)計深度時，采用長臂挖掘機開挖，最后用挖砂船挖至設(shè)計底高程，邊坡按水下自然穩(wěn)定為止，一般在1∶3～1∶4，盡最大限度地減少用挖泥船進行水下開挖的工程量。

閘室水下砂礫開挖根據(jù)設(shè)計單位給定的地質(zhì)資料，開挖地層砂礫由級配良好的細(xì)礫組成，為黃色、飽和、中密連續(xù)分布堅硬板結(jié)地層，如直接采用挖泥船或采砂船進行開挖效率極低。采取先用長臂挖掘機對該開挖層進行翻松后，再用挖泥船及采砂船進行開挖的施工方案。

基坑內(nèi)砂礫料開挖隨著開挖區(qū)域內(nèi)的水深不同，采用不同的施工方法:岸邊挖掘機可作業(yè)的部位水深在3.0 m之內(nèi)的采用普通挖掘機進行開挖，水深在3.0～5.0 m采用長臂挖掘機進行開挖;挖掘機進不去及水深超過5.0 m的區(qū)域采用挖砂船及挖泥船進行開挖。

閘室段基礎(chǔ)開挖寬度為22.5 m，長度為228.65 m，基礎(chǔ)開挖底高程為軸線右側(cè)166.0 m，軸線左側(cè)166.50 m，開挖工程量約為3.9萬m3，其中主江道抽砂船開挖 0.78萬m3，挖掘機開挖區(qū)域3.1萬m3。閘室開挖分為2個開挖區(qū)域，即閘室一區(qū)，二區(qū)。閘室軸線右側(cè)(Ⅰ區(qū))開挖底高程為166.00 m，軸線左側(cè)(Ⅱ區(qū))開挖底高程為166.50 m。

1)主江道抽砂船開挖區(qū)域，按照抽砂船的生產(chǎn)效率180m3/d·臺×5臺=900m3/d計算，需要9 d時間。

2)挖掘機開挖區(qū)域工程量為3.1萬m3，上部4.0 m采用普通挖掘機開挖，共計開挖方量約為1.8萬m3，普通反鏟挖掘機的生產(chǎn)效率按照1 500 m3/d計算，需要12 d時間;4.0 m以下采用長臂挖掘機緊跟其后，一次開挖到位，共計開挖方量約為1.3萬m3，長臂挖掘機功率為 500 m3/d·臺，需要長臂挖掘機施工26 d。

閘室段基礎(chǔ)開挖的2個施工區(qū)域同時施工，按照最大施工時間計算需要26d，即2010年6月25日—7月21日閘室段部位基礎(chǔ)開挖全部完成。

3.2 級配良好密實細(xì)礫層水下翻松方法

租用能夠承載長臂挖掘機的200 t拖船一艘，在開挖區(qū)的兩岸平行于泄洪閘軸線對稱設(shè)錨固鋼絲繩的錨具，通過兩岸連接的一對鋼絲繩來穩(wěn)定拖船，長臂挖掘機在水上開挖作業(yè)。固定于浮船上的0.5 m3長臂反鏟挖掘機，根據(jù)開挖區(qū)域可在水上對水下用采砂船開挖不了的級配良好細(xì)礫實施翻松作業(yè)。

3.3 閘室基坑水下土方開挖方法

江底經(jīng)過翻松后的區(qū)域再采用50 m3/h抽砂船施工開挖方案。當(dāng)開挖水深超過8.0 m施工困難時，主要采取兩種方法解決:①對抽砂船進行配重，降低抽砂船的吸程;②加快截滲工程施工進度，提前進行基坑內(nèi)抽水，降低基坑內(nèi)的開挖作業(yè)水面。保證泄洪閘水下開挖的幾何尺寸及高程，是泄洪閘水下開挖的關(guān)鍵質(zhì)量控制點之一。開挖前先進行開挖試驗，確定開挖船的布點、開挖方向。挖砂船開挖出的砂礫料，直接輸送到岸上，再用推土機集堆淋水，然后用裝載機裝自卸車運送到圍堰外的建設(shè)單位指定的臨時棄渣場，用推土機將渣料集堆。

水下開挖出的土方的臨時堆料場設(shè)置在下游圍堰與大江右岸的沙坑(可以臨時堆放10萬m3)和下游圍堰與導(dǎo)流明渠之間的沙坑內(nèi)(可臨時堆放2萬m3);待瀝水后由挖掘機裝自卸翻斗車運至指定棄渣場。

在土方施工中，經(jīng)常測量、校正平面位置、標(biāo)高、邊坡。待水下土方開挖完成后，用工作船統(tǒng)一進行基坑高程驗收，對不平整的部位，用鏈斗式挖泥船進行掃平。經(jīng)自檢合格后報監(jiān)理單位進行驗收，驗收合格后進行封底混凝土澆筑。

3.4 凍土開挖

每施工段均需要配備1～2臺帶松土器的挖掘機，先翻松挖除上層凍土，然后采用反鏟挖掘機進行水下土方開挖。

基坑的岸上部分已經(jīng)發(fā)生凍結(jié)，加之尼爾基水庫冬季為國家東北電網(wǎng)調(diào)峰發(fā)電放水，導(dǎo)致工程區(qū)域江段的水位變化每天在1.0 m左右，增加了凍土開挖量。為了加快施工進度需要進行凍土開挖，采用帶松土器的單鉤液壓挖掘機首先對上部凍層進行翻松挖除，后面緊跟反鏟挖掘機進行水下砂礫料開挖，最后采用長臂挖掘機及抽砂船進行開挖到位。

3.5 岸邊護岸及碼頭拆除

在開挖區(qū)域在江道岸邊有混凝土碼頭及多年累積施工的固床拋石護岸3106.45 m3，鋼筋混凝土碼頭33.6 m3，素混凝土面57.8 m3，在進行岸邊開挖之前需進行拆除。水下部分凍土及混凝土采用液壓沖擊鎬先破碎，其余部分用液壓單鉤鉤松，再用反鏟挖掘機挖除，對3.0 m以下普通鉤機挖不到的部位采用索鏟及長臂挖掘機進行護岸塊石的拆除。拆除的碴料經(jīng)岸邊瀝水后，用挖掘機裝自卸翻斗車運至指定棄渣場。

3.6 水下開挖平整度控制措施

當(dāng)采用挖砂船開挖時，先確定最深點，然后再向其它部位擴展。根據(jù)基坑內(nèi)的水面水位情況在開挖接近基底設(shè)計高程時，加大測控的量測頻次，提前確定吊繩入水深度，盡最大限度地防止超挖、欠挖。

岸邊采用挖掘機進行開挖的部分，如用長臂挖掘機一次能挖至設(shè)計高程的區(qū)域或部位，根據(jù)水面高程確定長臂挖的長臂入水深度，由現(xiàn)場測量員進行跟蹤監(jiān)控，確保一次開挖至設(shè)計高程，不再用抽砂船進行開挖。

大面積水下開挖完成后，利用水下遠(yuǎn)紅外觀測儀進行測量，如有達(dá)不到高程的部位，再采用挖砂船進行找平，直至達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求。

通過采用上述綜合開挖方案，使泄洪閘工程順利完成了復(fù)雜地質(zhì)條件下大面積基坑開挖，對加快泄洪閘工程建設(shè)，降低工程成本，提高工程質(zhì)量，實現(xiàn)工程項目的早日投運和效益的發(fā)揮起到了決定性作用，經(jīng)濟效益十分顯著。