□陳建國 □謝俊國 □陳火見(河南省水利第一工程局)
南水北調(diào)中線工程方城段六標渠道全長7.55km,3座左排倒虹吸、5座公路橋、4座生產(chǎn)橋。土石方開挖575萬m3,土石方埴筑164.1萬m(3其中水泥改性土填筑120萬m3)、混凝土9.29萬m3、鋼筋3200 t、土工膜62萬m2。合同總金額3.49億元,合同工期:2011年3月1日至2013年8月31日。
方城六標段地處埡口,地質(zhì)條件復雜多變,涵蓋軟巖、硬巖、淤泥、強透水砂層、膨脹土,地下水異常豐富,施工難度大,開挖、降水、填筑、襯砌難度大。
渠段K164+920~K165+720為淤泥渠段,長800 m,挖深9~12 m,土質(zhì)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土,該段為原行洪排水溝,局部存在承壓水,開挖工程量約40萬m3,施工排水,開挖困難。需解決難題:降排水,開挖陷車,裝車溢流,修筑道路,渣場卸車等。為加快進度,針對淤泥開挖量大的現(xiàn)狀,通過精心組織和科學施工,采取了以下措施:一是對淤泥的開挖,由于地基的施工條件比較特殊,應根據(jù)淤泥的類別,分別采用不同的施工方法。為確保開挖作的順利進行,必須注意以下原則:我們知道淤泥的特點是顆粒細、水分多,人無法立足,應視情況不同分別采取相應技術(shù)措施,以解決施工中所遇到的困難。其基本的原則是:①爛淤泥:特點是淤泥層較厚,含水量較小,黏稠,鐵鍬插入難拔不易脫離。針對這種情況可在挖前先將鐵鍬蘸水,也可采用三股叉或五股叉。為解決立足問題,可采用一點突破法,即先從邊沿起集中力量突破一點,一直挖到硬土層,而向四周護展或者采用蘆葦排鋪路,即將蘆席扎成捆枕,每三枕用樁連成排,鋪在爛泥土上,人在排上挖運或使用砂袋鋪在爛泥上挖運。②稀淤泥:特點是含水量高,流動性大,裝筐易漏,必須采用帆布做袋抬運。當稀淤泥較薄,面積較小時,可將砂子倒入進行堵淤,形成土埂,在土埂上進行挖運作業(yè)。如面積較大,要及時填筑多條土埂分區(qū)支出,以防亂流;若淤泥深度大,面積廣,可將稀泥分區(qū)圍埂,分別排入附近挖好的深坑內(nèi)。有條件時可進行井點排水和基坑排水及截流溝,以降低地下水位,降低稀泥的含水量。創(chuàng)造機械施工場地,以便機械化施工。③夾砂石層淤泥:特點是淤泥中有層或幾層夾砂層。如果淤泥厚度較大,可采用前面所述方法挖除。如果淤泥很薄,先將砂石晾干,能站人時方可進行,開挖時速同下層淤泥一同挖除露出新砂石,切勿將夾砂層挖除,造成開挖困難。
3.1.1 左右岸距離開口線1 m處每間隔30 m,打一管井,深度30 m,直徑50 cm無砂管外碎石回填;井內(nèi)安裝6.67 cm×50 m揚程水泵抽水,集中排至排水溝,由排水溝流至原河道。
3.1.2 基坑分層開挖,每3~4 m設一層,四周設置截流溝,截流溝較工作面深3 m,每間隔100 m設置一集水井,集水井內(nèi)設置0.10 m50 m高揚程水泵集中抽排。
3.1.3 遇見淤泥流態(tài)不成型時,采取擠淤法形成工作面,填筑土料2~3 m,工作面形成后,向淤泥內(nèi)倒入粘土,采取“和面法”用挖掘機攪拌至可以裝車程度,在車廂尾部裝立架淤泥防止流態(tài)泥外流,前部裝流態(tài)泥,運至渣場后集中處置。處理橋樁泥漿坑采取“和面法”解決開挖問題是非常有效的辦法。
3.2.1 淤泥開挖修筑道路是關鍵,開挖順序采取進占法,開挖路槽的同時填筑路基料。根據(jù)施工平面規(guī)劃布置開挖施工道路,路槽寬度3~4 m,根據(jù)情況深度可采取0.80~1.20 m,回填料就地取材,選取開挖的石渣、膠結(jié)砂礫料、含水量較低的粘土料等,回填后壓路機碾壓。路槽起到節(jié)約回填料,同時運行期間保持道路不擴散變形,換填料提高道路承載力保障運輸過程不陷車,提高運輸效率。換填料的選擇及厚度是關鍵,根據(jù)現(xiàn)場情況一次換填到位,否則為節(jié)約料換填厚度不夠造成車輛跑不了幾趟就報廢,前功盡棄,二次返工費工費時,損失更大。運行過程中及時維護,發(fā)現(xiàn)彈簧處要徹底根治—全部挖除1 m深左右,合適的換填料進行填筑并蹍壓,切忌臨時推平或再鋪一層,那樣解決不了問題,只能是道路越毀越嚴重,影響開挖進度。
根據(jù)作業(yè)面寬度,在主道路基礎上設置橫向支路,支路間距根據(jù)兩臺挖掘機工作半徑確定,一般15~20 m為宜。每開挖一層,修筑一次道路,循序漸進。臨近建基面5~6 m范圍內(nèi),因挖掘機一次開挖不完剩余1~2 m,剩余工程量不大,修路成本高,工期緊,綜合比較后采取剩余開挖量用挖掘機倒運,同時挖掘機裝刮板將建基面刮平,建基面一次成型達到驗收條件。
3.2.2 淤泥渣場卸車困難存在問題:淤泥粘車卸不凈,淤泥集中下卸,后門打不開造成車頭飛起的“打飛機”現(xiàn)象,場地卸一層后第二層卸泥困難。解決以上問題采取以下措施:自卸車箱底部鋪設1 cm厚聚乙烯板解決粘泥問題;裝車時車廂尾部較首部少裝,卸車時車廂不要一次升到位,邊卸邊移動,卸后泥成帶狀,然后推土機攏堆,同時攏高;在渣場用開挖的非淤泥土料填筑卸車平臺,形成落差4 m以上的工作面,卸后的淤泥直接推下去,推土機向前推泥困難且不經(jīng)濟時,繼續(xù)在淤泥上部填筑1 m以上的土料作為承載力足夠的卸車平臺,循序漸進就能解決淤泥場地問題。
3.2.3 淤泥開挖過程中預防塌方和滑坡的處理:淤泥開挖過程中預防塌方和滑坡是重中之重,涉及到機械人員安全問題。開挖時按照設計進行放坡,不得立采,開挖時注意觀察,發(fā)現(xiàn)滲水或有滑動跡象部位及時處理,邊坡人工開挖截流溝,土工布包碎石形成排水盲溝,匯流至集水井,用水泵抽排至排水溝?;课患皶r放坡卸載,打抗滑鋼管樁?;禹敳克闹荛_挖截流排水溝,攔截下雨時地表徑流,關注天氣預報,易滑塌部位用塑料布覆蓋。做到事前預防,事中控制,事后觀察總結(jié)。
合理的施工規(guī)劃,正確優(yōu)選的施工方法對大方量淤泥開挖,降排水、道路、運輸、棄渣、保護層施工起到?jīng)Q定性的作用。同時也為在淤泥地段開展機械施工創(chuàng)造了范例,實踐經(jīng)驗對同類施工起到借鑒和指導作用。