張 群

(撫順大伙房水庫水電廠，遼寧 撫順113000)

1 工程概況

本段位于樁號C093 +533.6 ～C096 +050，其中主河道中心位于C95 +000，主河床為170 m，其余皆為灘地施工。穿河流段管道采用壓力鋼管，4 管DN3200 同槽布置，鋼管段線路長2 516.4 m，單節(jié)供應長度12 m，重24t/節(jié)。主要施工內容:鋼管敷設，包封混凝土施工、3 座排氣井施工、1 座排水井施工、河堤開挖、河堤恢復、漿砌石施工、干砌石施工、拋石施工。

地質特性:飽和粉細砂地層施工中易產生流砂、管涌等現(xiàn)象，并且具有高度的靈敏度、觸變特性，極易造成沉降過大或塌方現(xiàn)象。河流主河床段與管線穿越段橫斷面地形相對河灘部分略低，最大高差為3 m，最小高差為1 m，斷面有不規(guī)則起伏，河床斷面最大通水量為220 m3。

2 主要工程量和工期

穿越河流工程施工主要工程量見表1。

表1 穿越河流工程量表

本合同工程控制性工期要求為:2013年4月1日進場，2015年7月31日主體工程完工，2015年8月31日完成主體工程安裝調試并具備通水條件，2015年9月30日完成全線聯(lián)動調試，2016年5月31日全部完工。

3 穿越河流工程施工工序簡述及強度分析

穿越河流工程主要施工工序為第一循環(huán)清表、抽沙船組裝、第一層抽沙船開挖、第一層挖掘機修整邊坡和馬道、馬道打井、第二層抽沙船開挖和抽沙船上岸、邊坡修整和管溝底層清理、墊層混凝土澆筑和底板鋼筋安裝、邊墻鋼筋安裝、鋼管安裝、模板安裝和拆除、混凝土澆筑、土方回填。

3.1 第一循環(huán)清表

第一循環(huán)清表(長度360 m，寬度59 m，清表厚度0.6 m ＜有樹根段1.5 m;清表土方量12 744 m3)，是采用推土機和挖掘機將開挖溝槽內的表層的含有植物根系的土層開挖倒運至堆土區(qū)，推土運距最大140 m，最小100 m。該工序主要是清楚土層的中的植物根系，防止根系堵塞抽沙船的管道，同時為抽沙船提供工作面。該工序配置2 臺推土機和2 臺挖掘機，推土機主要用作向堆土區(qū)推土，挖掘機主要用在堆土區(qū)堆土?？傆脮r5 d。

循環(huán)內設備強度計算:

TY150 推土機:

式中:t 為推土機本段平均距離140 m，時間取120 s;Kp 為土的可松性系數(shù)，取1.1;q0為鏟斗的幾何容量，4 m3;Kc 為鏟斗的充盈系數(shù)，取0.8;Qh=90 m3。

兩臺推土機每天工作15 h 可運土2 700 m3，12 744 m3土方開挖兩臺推土機用時4.7 d可完成(有樹根地段增加2 臺推土機)。

3.2 抽沙船組裝

抽砂船主要由抽砂船由船體、輸送系統(tǒng)、進水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)等組成，輸送系統(tǒng)包括動力、離合器、泥漿泵等，排空系統(tǒng)包括高壓水泵、抽真空裝置等。采用現(xiàn)場組裝的形式安裝，然后直接開挖該施工段，船體組裝用時1 d，輸送系統(tǒng)級控制系統(tǒng)組裝用時1 d，調試1 d，總用時為3 d。

3.3 第一層抽沙船開挖

抽沙船在該層開挖過程中主要作用是降水和開挖最中間部位(運距最遠)的土方;為了避免抽沙船開挖時造成邊坡塌方和超欠挖現(xiàn)象，開挖邊線小于設計開挖邊線，開挖邊坡約為1∶1，一個標準段長度為300 m，上開口寬度22 m，下開口寬度9 m。開挖工程量為30 000 m3。根據(jù)以往施工經驗和廠家提供指標可知，一臺抽沙船開挖強度為150 m3/h，每天工作20 h，日開挖3 000 m3/d，開挖30 000 m3用時10 d。

3.4 第一層挖掘機修整邊坡和馬道

抽沙船開挖時，每層開挖深度為2 m左右，基坑水位隨著開挖高程降低而降低，即當抽沙船開挖第二層時，第一層開挖2 m邊坡已經裸露出來;由于抽沙船開挖基坑高程低于裸露邊坡，所以土壤中的地下水也滲透至開挖基坑中，裸露邊坡地下水含量比較低，此時采用傳統(tǒng)土方設備開挖，最終形成設計開挖斷面［1］。邊坡開挖和修整作業(yè)基本與抽沙船同時進行，不占用總的直線工期，僅占用緊后工期。開挖斷面為下底34.5 m，上底52.9 m，開挖高度6.4 m，總工程量為90 048 m3，減去抽砂船開挖30 000 m3，挖掘機開挖工程量為60 046 m3，一個標準段預計用時為10 d，開挖強度為6 100 m3/d。單臺挖掘機開挖強度為3 440 m3/d。此工序預計投入9 臺挖掘機開挖和4 臺推土機倒運(由開挖工序圖可以看出，溝槽兩側開挖各3 臺挖掘機開挖—每三臺通過倒運，其功效等于1 臺，另外2 臺分別位于堆土區(qū)用于堆土;另臺挖掘機備用。)?？梢詽M足開挖強度要求。

1.6 m3挖掘機開挖功效分析:

式中:t 為挖掘機每一個工作循環(huán)所用時間，取25 s;q 為鏟斗的幾何容量，1.6 m3;K 為土利用系數(shù)，取0.9;Qh =172 m3，每臺挖掘機每天分為兩班作業(yè)，每班10 h，開挖強度為3 440 m3/d。

TY150 推土機:

式中:t 為推土機本段平均距離40 m，時間取70 s;Kp為土的可松性系數(shù)，取1.1;q0為鏟斗的幾何容量，4 m3;Kc 為鏟斗的充盈系數(shù)，取0.85;Qh =158 m3。

4 臺推土機每天工作10 h可運土6 320 m3，作為輔助設備，兩臺推土機可以滿足。

3.5 馬道打井

馬道開挖完成后，在馬道上開挖降水管井，管井間距為6 m，深度16 m，直徑30 cm，粉細砂部位采用黏土封口，膨潤泥漿固壁成井。根據(jù)本標第二工作面施工強度可知，單臺打井機施工強度為4 眼/d，共投入4 臺打井機，總施工強度為16 眼/d，滿足強度要求。

3.6 第二層抽沙船開挖和抽沙船上岸

抽沙船在該層開挖過程中持續(xù)時間較長，主要原因是第一層開挖完成后，挖掘機對溝槽邊坡處的開挖、馬道道路修筑、土方運輸、馬道打井以及第二層開挖四個施工過程需要抽砂船持續(xù)降水［2］。抽砂船在該層開挖主要作用是降水和開挖最中間部位(運距最遠)的土方;為了避免抽沙船開挖時造成邊坡塌方和超欠挖現(xiàn)象，開挖邊線小于設計開挖邊線，開挖邊坡約為1∶1，一個標準段長度為300 m，上開口寬度20.22 m，下開口寬度12.2 m。

開挖工程量為19 452 m3，工序時間為17 d，平均日強度為1 145 m3。根據(jù)以往施工經驗和廠家提供指標可知，一臺抽沙船開挖強度為150 m3/h，每天工作20 h，日開挖3 000 m3/d，完全可以滿足。第二層開挖完成后，將抽砂船拖送上岸用時1 d。倒運抽砂船至下一施工段(不占直線工期)。

3.7 邊坡修整和管溝底層清理

抽沙船開挖第二層時，傳統(tǒng)土方設備可同時修整已開挖完成的管溝邊坡，抽沙船撤離后，采用傳統(tǒng)土方設備開挖管溝底部，形成平整的作業(yè)面，此工序可以邊開挖邊進行后續(xù)工序作業(yè)，基本不占用直線工期，管溝底層清理時占用緊后工期。

開挖斷面為下底21.5 m，上底34.5 m，開挖高度4 m，總工程量為33 600 m3，減去抽砂船開挖19 464 m3，挖掘機開挖工程量為14 136 m3，一個標準段預計用時為6 d，開挖強度為2 356 m3/d。單臺挖掘機開挖強度為3 440 m3/d。此工序預計投入9臺挖掘機開挖和4 臺推土機倒運。由開挖工序圖可以看出，溝槽兩側開挖各3 臺挖掘機開挖和倒運，其功效等于1 臺，另外2 臺分別位于堆土區(qū)用于堆土;另1 臺挖掘機備用?？梢詽M足開挖強度要求。

3.8 墊層混凝土澆筑和底板鋼筋安裝

墊層C20 混凝土厚度為10 cm，每個標準段工程量為500 m3，鋼筋工程量為117.5 t，預計用時20 d。墊層混凝土及鋼筋安裝以60 m為一個分段，墊層混凝土每個分段澆筑時間為1d，鋼筋安裝2 d。該工序施工安排跟隨開挖進度進行，工序持續(xù)施工20 d。該部位鋼筋安裝難度較小，配置足夠人工即可。

3.9 邊墻鋼筋安裝和鋼管安裝

1)該工序指邊墻下部預留的鋼筋苗，滿足連接要求即可，每個標準段需要安裝邊墻鋼筋為25t，預計用時25d，安裝強度為1t/d。邊墻鋼筋安裝難度與底板鋼筋相比略大，需要配備足夠的人員和焊接工人即可滿足要求［3］。

2)鋼管安裝采用在前一節(jié)鋼管管口焊接承接鋼板，在安裝管節(jié)的末端焊接支腿，混凝土地板依據(jù)鋼管焊接支腿位置預埋鋼板，這樣鋼管安裝采用采用400t 履帶吊將鋼管一次性大體就位，然后人工利用預埋板和千斤頂對管道高程和軸線進行調整。這樣鋼管安裝比PCCP 管吊裝少了精細調整對口時間和內拉時間，鋼管安裝強度可到達18 節(jié)/d，吊車每天安裝4 節(jié)鋼管，用時約3 h。

鋼管環(huán)縫焊接時布置3個焊接工位，焊縫厚度為20 ～24 mm，根據(jù)以往焊接經驗可知，焊工日焊接長度為3.5 m，則3個焊接工位日焊接總長度為10.5 m。鋼管環(huán)縫長度為3224 ×3.14 =10.1 m。則每道環(huán)縫焊接時間為1 d。4 條管線同時焊接，故計算施工時間時以單條管線計算。每段管溝單線管道共有300/12 =25 道環(huán)縫，耗時25 d。

3.10 模板安裝和拆除

每個標準段300 m 用時25 d 需要安裝模板3 555 m2，平均每天142 m2。為了縮短安裝時間，采用1.5 m×1.5 m的定型鋼模板組合30 cm ×15 cm的P3015 型鋼模板(每塊組合模板面積采用兩塊1.5 m×1.5 m的定型鋼和4 塊30 cm ×15 cm的模板組合，面積6.3 m2，邊墻兩側共16 塊，堵頭24 塊，共42塊)，采用吊車配合安裝，可滿足模板安裝的施工強度要求，配置15 人輔助安裝模板以及模板支撐結構。具體施工時若人員不足，隨時調用其他工序閑置工人。

3.11 混凝土澆筑和土方回填

1)每個標準段混凝土工程量為10 775 m3，預計用時為25 d，澆筑強度為431 m3/d，擬投入2 臺HZS—90 拌合站、4 臺混凝土攪拌車和1 臺混凝土拖泵，可以滿足該澆筑強度要求。

1 臺HZS—90 拌合站理論可拌制90 m3，根據(jù)以往施工經驗可知拌合站實際生產效能能夠達到40%，即1 臺HZS—90 拌合站每小時可拌制36 m3，兩臺站HZS—90 拌合站每小時可拌制72 m3，預計澆筑時間為10 h，可拌制混凝土720 m3，可以滿足強度要求。由于拌合站距離澆筑作業(yè)面最大距離為2.5 km左右，3 臺混凝土攪拌車可以滿足要求，備用1 臺，共配置4 臺混凝土攪拌車。

2)每個標準段土方回填工程量為122 725 m3，回填壓實度為90%。由于穿越遼河工程土層主要為粉細砂，回填施工壓實難度較小，擬采用挖掘機配合推土機以及50 t汽車吊輔助回填鋪料，小型壓路機壓實，可以滿足4 909 m3/d的回填施工強度。施工時采用汽車吊回填外包混凝土外側的三角區(qū)，然后采用挖掘機配合推土機沿溝槽開挖斜面推土分層鋪料，采用該方法可有效提高回填施工速度。

4 資源配置

根據(jù)2014年施工計劃強度合理配置資源，保證配置足夠的設備，保證施工進度計劃要求，同時在實際生產中合理調配施工設備，提高設備的利用率。另外，在資金的保證下，盡量采用或租用新設備，保證設備的完好率，在施工中，利用非施工時間維修保養(yǎng)設備，保證設備的出勤率，減少設備閑置時間。

［1］趙康毓，趙曉軍. 管道穿越江河施工方法探析［J］. 科技創(chuàng)新與應用，2014(25):193.

［2］林川. 頂管技術在穿越河道工程中的運用［J］. 水利科技與經濟，2013，19(01):101 －102.

［3］李勇，張軍. 河道工程施工、加固、管理與實例［M］. 北京:中國建材工業(yè)出版社，2011:26 －28.