穿越大型河流導截流及降排水施工
作者:施春生
（遼寧潤中供水有限責任公司，遼寧沈陽 110166）
【摘要】本文較為詳盡地闡述了遼寧省大伙房水庫輸水工程中較大河流穿越截流及降排水施工方案，總結出了一套完整的河流穿越施工理論，希望對今后類似河流穿越拖工有昕借鑒
【關鍵詞】 穿越；截流；導流；河流施工
1 工程地質情況
大伙房水庫輸水工程中，管道斜穿河道，地貌單元為河漫灘地貌，主要由第四紀全新統(tǒng)沖洪積組成。地勢開闊，地形起伏較大，地面高程67.0~72. Sm．，在穿越段附近，河流成S形流向下游側，分別于左岸穿越段的下游側及右岸穿越段的上游側由河道變化形成大型河灣的水域與主河道相連，河道兩側建有防洪堤壩。
工程所在地區(qū)多年平均氣溫6.8℃，最高氣溫35.9℃，最低氣溫- 30.5℃。最大凍土深度大于1.50m。依據(jù)招標地質勘察資料地下水位埋深為2.6~3. Om，河床與河道兩側地下水位標高相差不大。地下水類型為第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水及地表水補給，并以地下水徑流的方式排泄到下游，主要含水層為粉細砂層，中等透水性，洪水期河水補給地下水。目前現(xiàn)場觀察河流地表水豐富，河床被明水覆蓋。
2主要項目施工方案
2.1 導流建筑物施工方法
2.1.1 河流左岸導流方式
河左岸段在2010-2011年非汛期之間施工，其導流方式為：在河流右岸的古河道下游修建水壩予以截斷，疏通河流左岸處的古河道（2011年9月1-10日），在管線上下游河流主河道上修建圍堰將河流主河道水流截斷（201 1年9月11-20日），主河道水流通過疏通后的左岸古河道下泄。導流明渠及圍堰系統(tǒng)形成后，迅速將圍堰內明水使用大功率污水泵排往下游河道，然后開始降水開挖施工。2012年主汛前將一期導流設施拆除并封堵左岸導流明渠，恢復河道原狀態(tài)過流度汛。
2.1.2導流構筑物設計
圍堰及攔河壩（截水壩）均采用開挖料填筑，對外坡進行防沖刷防護處理。圍堰頂高程滿足非汛期汛前5年一遇洪水標準，設計頂高程71. Sm。導流明渠標準斷面為倒梯形（坡比1:1），與開挖的基坑距離大于10m，最大設計流速0.85 m/s，渠底入水口和出水口高度與原河道一致，設計過流寬度與原河道非汛期汛前5年一遇過流寬度一致，出入水口與原河道夾角小于30。圍堰采用土石圍堰，堰頂寬3. Om，迎水面坡比1：2.0，背水面坡比1：1.5。迎水面采用編織袋裝黏土壘填防護，防護層厚度大于0.5m。
該導流工程工程量見表1。
防護工程量估算：按黏土自重1. 8L／m3，編織袋60kg/個裝，約需黏土2400rn'，編織袋72000個。
2.2 穿越河流深基坑降水方案
2.2.1 降水布置
由于該河流管線安裝溝槽開挖寬度大，深度深，土質滲透系數(shù)大，穿越河流施工采用雙層管井降水的布置形式。其中開挖馬道上部一層溝槽時通過布置在溝槽兩側的降水管井降水，主要目的是降低邊坡處的地下水水位，保護開挖邊坡；馬道開挖形成后，在馬道上設置降水管井，另外溝槽開挖到設計高程時，在溝槽底部中線位置布置一排降水管井，該層降水管井的主要目的是降低溝槽地下水水位，保護開挖邊坡，另外在溝槽內形成一個干地施工的環(huán)境。
2.2.2溝槽上開口兩側降水管井參數(shù)
由于溝槽兩側降水管井主要目的是降低開挖邊坡處的地下水水位，降水影響范圍較小，故參照我單位第二個施工工作面實施的施工降水方法，當前該處為分槽4管（同槽2管），溝槽底部寬11.5m，上口寬26m，井間距縱向10m，橫向22m，井深15m，管徑30cm。降水深度7.0m，可推斷抽水坡降為0.612。
2.2.3 馬道處降水管井參數(shù)
2.2.3.1 管井埋設深度
管井的埋置深度應根據(jù)降水深度及含水層所在位置決定，一般必須將濾水管埋人含水層內，并且比開挖基坑（溝、槽）底深0.9~1. 2m以上。
H計算出后，為安全計，再增加1/2濾管長度。井點管露出地面高度，一般取0.2~0. 3m。
2.2.3.2基坑涌水量
根據(jù)設計圖紙可知，馬道處降水管井所覆蓋的溝槽寬度約31m，溝槽長度暫定為lOOm，實際開挖時根據(jù)開挖長度延長管井布置位置即可。開挖溝槽的長寬比小于5，故可以將開挖溝槽假想成半徑為x。的大井。則
無壓非完整井涌水量計算見下圖及表2。
2.2.3.3 管井布置計算
為了保證降水效率，參照當前實際施工成功經驗，確定管井實際布置距離10m，井深16m，管徑30cm。
2.2.3.4水泵功率計算
2.2.3.5 降水井的施工工序
在溝槽上口開挖邊線外200cm按照井點的布置位置，順管溝方向采用鉆機（40鉆頭）打雙排豎向降水井，用膨潤土泥漿護壁，在降水井井底設置30cm厚粗砂反濾層，再鋪設20cm厚碎石，人工將無砂透水井管埋設深入含水層內，井內下泵，進行抽水，使地下水位降到基坑以下。管井的濾管由無砂大孔混凝土管和鋼筋籠組成、、無砂大孔混凝土管采用粒徑為3—5mm的豆石加水泥按6:1左右比例預制而成，強度大于2MPa，每節(jié)長0.9m。主要機具設備由鉆機（40鉆頭）、發(fā)電機、抽水設備等組成。該降水法具有機具沒備較簡單，使用靈活，裝拆方便，降水效果好，可防止流砂發(fā)生，保持邊坡穩(wěn)定等優(yōu)點。
施工順序：測量放線一挖井點溝槽一沖孔一下無砂管一灌填粗砂濾料一下水泵一封堵井口一試抽一基礎施工一撤離井管。
2.3土方開挖施工
2.3.1 河堤土方開挖與溝槽土方開挖施工方法
a．河堤土方開挖采用挖掘機一次性開挖到位。開挖土由白卸車沿兩邊河堤路運往堆土區(qū)。
b．施工前由測量工程師放出溝槽上口開挖邊線，在溝槽開挖的兩端打樁做醒曰標記；推土機依照溝槽開挖線進行表土的清理施工，開挖溝槽，其深度和寬度滿足在蓄水后高度能夠浮載抽沙船，從河流主河道挖水渠引水注入開挖工作面，采用抽沙船進行土方開挖施工。在溝槽開挖段兩端布沒第一層底邊線、溝槽第二層開挖底邊線；開挖時自溝槽中心位置依次往溝槽邊坡處進行，每層開挖深度不超過Im；在溝槽邊坡處準確確定抽沙船的位置，調整抽沙船抽沙龍頭的角度，準確開挖溝槽邊線。在溝槽開挖過程中，經常用溝槽兩端的測量樁校核各個開挖邊線，以隨時控制溝槽開挖尺寸。
2.3.2導流明渠、溝槽的開挖與堆筑
a．導流明渠開挖方法與溝槽開挖方法相同。由于導流明渠選用河流占河道，其成為河流的天然伴生湖，因此不需要進行清表和引水工作，直接可以采用抽沙船開挖。導流明渠開挖土的堆砌依照圍堰設計標準，采用抽沙船進行土方開挖，挖掘機進行土方堆筑，并進行碾壓，人工進行壘填裝有黏土的編織袋作為邊坡防護。
b．抽沙船將高壓水槍噴射出的水柱沖起的淤泥（或細沙等）在水泵作用下由排沙管道輸送到土方堆存區(qū)域，采用2m3挖掘機進行堆土。
2.3.3 傳統(tǒng)土方設備開挖方法
穿越河流工程中，河流左岸采用傳統(tǒng)土方設備開挖管道溝槽，主要采用的設備包括液壓反鏟、自卸車、推土機和裝載機，其中液壓反鏟主要作用是開挖土方和倒運土方；自卸車主要作用是將開挖的土方倒運到堆土區(qū)；推土機的主要作用是修建自卸車通道，倒運已開挖土方等；裝載機的主要作用是倒運已開挖的土方。
管溝土方開挖采用分層分段的方法，分層厚度為4m左右，分段長度為50m，自卸車通道坡度不大于10%。第一層管溝土方開挖時，同時布置3臺液壓反鏟和4臺自卸車，自卸車行駛的部位修建自卸車通道。管溝土方開挖完成后，將施工機械轉移到自卸車通道部位，開挖自卸車通道處的土方，最終形成開挖斷面、，
2.4截流建筑物施工
土石圍堰選用管線開挖的土石混合料，一期截流自河流右岸向河流左岸推進，二期截流自河流左岸向河流右岸推進，分層填筑和壓實。圍堰迎水面采用編織袋裝黏土壘填防護，防護層厚度大于0. 5m。
3結語
該施工技術目前在多數(shù)河流穿越施工中得到了很好的應用，在施工過程中通過對原設計方案多個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化調整，降低了工程施工難度，提高了施工效率，同時很多內容填補了穿越大型河流導截流及降排水施工的空白.隨著我國大型跨流域調水工程的發(fā)展，該工程為國內類似工程施工提供了寶貴經驗和科學依據(jù)。
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