穿越大型河流导截流及降排水施工

     作者:施春生

    （辽宁润中供水有限责任公司，辽宁沈阳  110166）

    【摘要】本文较为详尽地阐述了辽宁省大伙房水库输水工程中较大河流穿越截流及降排水施工方案，总结出了一套完整的河流穿越施工理论，希望对今后类似河流穿越拖工有昕借鉴

    【关键词】  穿越；截流；导流；河流施工

    1  工程地质情况

    大伙房水库输水工程中，管道斜穿河道，地貌单元为河漫滩地貌，主要由第四纪全新统冲洪积组成。地势开阔，地形起伏较大，地面高程67.0~72. Sm．，在穿越段附近，河流成S形流向下游侧，分别于左岸穿越段的下游侧及右岸穿越段的上游侧由河道变化形成大型河湾的水域与主河道相连，河道两侧建有防洪堤坝。

    工程所在地区多年平均气温6.8℃，最高气温35.9℃，最低气温- 30.5℃。最大冻土深度大于1.50m。依据招标地质勘察资料地下水位埋深为2.6~3. Om，河床与河道两侧地下水位标高相差不大。地下水类型为第四系孔隙潜水，主要接受大气降水及地表水补给，并以地下水径流的方式排泄到下游，主要含水层为粉细砂层，中等透水性，洪水期河水补给地下水。目前现场观察河流地表水丰富，河床被明水覆盖。

    2主要项目施工方案

    2.1  导流建筑物施工方法

    2.1.1  河流左岸导流方式

    河左岸段在2010-2011年非汛期之间施工，其导流方式为：在河流右岸的古河道下游修建水坝予以截断，疏通河流左岸处的古河道（2011年9月1-10日），在管线上下游河流主河道上修建围堰将河流主河道水流截断（201 1年9月11-20日），主河道水流通过疏通后的左岸古河道下泄。导流明渠及围堰系统形成后，迅速将围堰内明水使用大功率污水泵排往下游河道，然后开始降水开挖施工。2012年主汛前将一期导流设施拆除并封堵左岸导流明渠，恢复河道原状态过流度汛。

    2.1.2导流构筑物设计

    围堰及拦河坝（截水坝）均采用开挖料填筑，对外坡进行防冲刷防护处理。围堰顶高程满足非汛期汛前5年一遇洪水标准，设计顶高程71. Sm。导流明渠标准断面为倒梯形（坡比1:1），与开挖的基坑距离大于10m，最大设计流速0.85 m/s，渠底入水口和出水口高度与原河道一致，设计过流宽度与原河道非汛期汛前5年一遇过流宽度一致，出入水口与原河道夹角小于30。围堰采用土石围堰，堰顶宽3. Om，迎水面坡比1：2.0，背水面坡比1：1.5。迎水面采用编织袋装黏土垒填防护，防护层厚度大于0.5m。

该导流工程工程量见表1。

    防护工程量估算：按黏土自重1. 8L／m3，编织袋60kg/个装，约需黏土2400rn'，编织袋72000个。

    2.2  穿越河流深基坑降水方案

    2.2.1  降水布置

    由于该河流管线安装沟槽开挖宽度大，深度深，土质渗透系数大，穿越河流施工采用双层管井降水的布置形式。其中开挖马道上部一层沟槽时通过布置在沟槽两侧的降水管井降水，主要目的是降低边坡处的地下水水位，保护开挖边坡；马道开挖形成后，在马道上设置降水管井，另外沟槽开挖到设计高程时，在沟槽底部中线位置布置一排降水管井，该层降水管井的主要目的是降低沟槽地下水水位，保护开挖边坡，另外在沟槽内形成一个干地施工的环境。

    2.2.2沟槽上开口两侧降水管井参数

    由于沟槽两侧降水管井主要目的是降低开挖边坡处的地下水水位，降水影响范围较小，故参照我单位第二个施工工作面实施的施工降水方法，当前该处为分槽4管（同槽2管），沟槽底部宽11.5m，上口宽26m，井间距纵向10m，横向22m，井深15m，管径30cm。降水深度7.0m，可推断抽水坡降为0.612。

    2.2.3  马道处降水管井参数

    2.2.3.1  管井埋设深度

    管井的埋置深度应根据降水深度及含水层所在位置决定，一般必须将滤水管埋人含水层内，并且比开挖基坑（沟、槽）底深0.9~1. 2m以上。

    H计算出后，为安全计，再增加1/2滤管长度。井点管露出地面高度，一般取0.2~0. 3m。

    2.2.3.2基坑涌水量

    根据设计图纸可知，马道处降水管井所覆盖的沟槽宽度约31m，沟槽长度暂定为lOOm，实际开挖时根据开挖长度延长管井布置位置即可。开挖沟槽的长宽比小于5，故可以将开挖沟槽假想成半径为x。的大井。则

    无压非完整井涌水量计算见下图及表2。

    2.2.3.3  管井布置计算

    为了保证降水效率，参照当前实际施工成功经验，确定管井实际布置距离10m，井深16m，管径30cm。

    2.2.3.4水泵功率计算

    2.2.3.5  降水井的施工工序

    在沟槽上口开挖边线外200cm按照井点的布置位置，顺管沟方向采用钻机（40钻头）打双排竖向降水井，用膨润土泥浆护壁，在降水井井底设置30cm厚粗砂反滤层，再铺设20cm厚碎石，人工将无砂透水井管埋设深入含水层内，井内下泵，进行抽水，使地下水位降到基坑以下。管井的滤管由无砂大孔混凝土管和钢筋笼组成、、无砂大孔混凝土管采用粒径为3—5mm的豆石加水泥按6:1左右比例预制而成，强度大于2MPa，每节长0.9m。主要机具设备由钻机（40钻头）、发电机、抽水设备等组成。该降水法具有机具没备较简单，使用灵活，装拆方便，降水效果好，可防止流砂发生，保持边坡稳定等优点。

    施工顺序：测量放线一挖井点沟槽一冲孔一下无砂管一灌填粗砂滤料一下水泵一封堵井口一试抽一基础施工一撤离井管。

    2.3土方开挖施工

    2.3.1  河堤土方开挖与沟槽土方开挖施工方法

    a．河堤土方开挖采用挖掘机一次性开挖到位。开挖土由白卸车沿两边河堤路运往堆土区。

    b．施工前由测量工程师放出沟槽上口开挖边线，在沟槽开挖的两端打桩做醒曰标记；推土机依照沟槽开挖线进行表土的清理施工，开挖沟槽，其深度和宽度满足在蓄水后高度能够浮载抽沙船，从河流主河道挖水渠引水注入开挖工作面，采用抽沙船进行土方开挖施工。在沟槽开挖段两端布没第一层底边线、沟槽第二层开挖底边线；开挖时自沟槽中心位置依次往沟槽边坡处进行，每层开挖深度不超过Im；在沟槽边坡处准确确定抽沙船的位置，调整抽沙船抽沙龙头的角度，准确开挖沟槽边线。在沟槽开挖过程中，经常用沟槽两端的测量桩校核各个开挖边线，以随时控制沟槽开挖尺寸。

    2.3.2导流明渠、沟槽的开挖与堆筑

    a．导流明渠开挖方法与沟槽开挖方法相同。由于导流明渠选用河流占河道，其成为河流的天然伴生湖，因此不需要进行清表和引水工作，直接可以采用抽沙船开挖。导流明渠开挖土的堆砌依照围堰设计标准，采用抽沙船进行土方开挖，挖掘机进行土方堆筑，并进行碾压，人工进行垒填装有黏土的编织袋作为边坡防护。

    b．抽沙船将高压水枪喷射出的水柱冲起的淤泥（或细沙等）在水泵作用下由排沙管道输送到土方堆存区域，采用2m3挖掘机进行堆土。

    2.3.3  传统土方设备开挖方法

    穿越河流工程中，河流左岸采用传统土方设备开挖管道沟槽，主要采用的设备包括液压反铲、自卸车、推土机和装载机，其中液压反铲主要作用是开挖土方和倒运土方；自卸车主要作用是将开挖的土方倒运到堆土区；推土机的主要作用是修建自卸车通道，倒运已开挖土方等；装载机的主要作用是倒运已开挖的土方。

    管沟土方开挖采用分层分段的方法，分层厚度为4m左右，分段长度为50m，自卸车通道坡度不大于10%。第一层管沟土方开挖时，同时布置3台液压反铲和4台自卸车，自卸车行驶的部位修建自卸车通道。管沟土方开挖完成后，将施工机械转移到自卸车通道部位，开挖自卸车通道处的土方，最终形成开挖断面、，

    2.4截流建筑物施工

    土石围堰选用管线开挖的土石混合料，一期截流自河流右岸向河流左岸推进，二期截流自河流左岸向河流右岸推进，分层填筑和压实。围堰迎水面采用编织袋装黏土垒填防护，防护层厚度大于0. 5m。

    3结语

    该施工技术目前在多数河流穿越施工中得到了很好的应用，在施工过程中通过对原设计方案多个环节进行优化调整，降低了工程施工难度，提高了施工效率，同时很多内容填补了穿越大型河流导截流及降排水施工的空白.随着我国大型跨流域调水工程的发展，该工程为国内类似工程施工提供了宝贵经验和科学依据。