引黃濟津倒虹吸工程施工降排水實例與思考

聶立忠，鄭 寧，李樹平，王朝娜

（華北水利水電工程集團有限公司，天津 300170）

1 前言

2010年海河流域降水量總體偏少，潘家口水庫上游來水量不足, 經(jīng)初步估算天津市供水缺口達(dá)到3.37 億m3。鑒于此種情況，國務(wù)院決定實施引黃濟津潘莊線路應(yīng)急調(diào)水。漳衛(wèi)新河倒虹吸工程是引黃濟津潘莊線路的重要組成部分，是整個輸水線路的控制性節(jié)點工程。

2 施工背景

倒虹吸工程于2010年7月1日正式動工，總體工程必須在2010年10月21日具備通水條件，工期緊迫。2010年8月漳衛(wèi)南運河流域降雨量超出常年，水量頗豐。南運河下游因工程施工無法泄流，同時岔河也不具備導(dǎo)流條件。減河自7月20日起一直作為主要行洪河道泄流，高峰期經(jīng)過減河閘下泄的流量達(dá)到100 m3/s。同時衛(wèi)河流域降水量也偏大，直接導(dǎo)致泄流時間一再延長，2010年8月29日才關(guān)閉減河閘。

減河閘關(guān)閉時間晚不僅使減河段箱涵混凝土施工工期大大壓縮，也使河槽土壤含水量居高不下導(dǎo)致施工條件嚴(yán)重惡化。

3 降排水方案

針對減河段施工條件、土質(zhì)狀況以及工期要求，減河主河槽段采取明水抽排和管井降水相結(jié)合的降水方案。

3.1 基坑明水抽排

減河閘關(guān)閉后，首先搶修上下游圍堰，利用上、下游圍堰封閉施工區(qū)域。下游圍堰修筑的目的是攔截河道水流回灌入施工區(qū)域。根據(jù)圍堰內(nèi)封存的河水量，布置抽水設(shè)施盡快將河道明水抽走，及早開辟施工作業(yè)面。

3.2 基坑降水實例

常規(guī)的管井降水方案通過水力計算得出具體管井布置數(shù)量、間距及井深。降水井布設(shè)完畢后通過一定時間的抽水 （已施工的灘地段降水時間為14 d）使降水曲線頂點低于開挖基礎(chǔ)面以下0.5 m，然后進行土方開挖施工。但是由于工期異常緊迫，只有在2010年10月5日前完成主河槽段全部12 節(jié)混凝土箱涵施工，才能滿足工程通水目標(biāo)。有效工作時間只有38 d，故采取常規(guī)的降水方案（如圖1 所示）已不能滿足工期要求。

為確保工期目標(biāo)的順利實現(xiàn)，同時必須保證主體混凝土的施工質(zhì)量，只能壓縮降水及土方開挖的工作時間，降水方案如圖2-3 所示。經(jīng)過認(rèn)真的比選，對有利方面和不利風(fēng)險的評估和權(quán)衡，最終確定了管井降水與土方開挖明排水相結(jié)合的施工方案，即圍堰內(nèi)存水抽排完畢后，進行管井打設(shè)。在原計算方案上加密管井?dāng)?shù)量。原計算方案管井間距為20 m，加密后間距為10 m。管井打設(shè)及降水的同時分步進行土方開挖施工。首先在開挖面中央挖設(shè)排水明渠進行土體滲水抽排，排水明渠底寬為2 m，深度為2 m。經(jīng)過滲水抽排后，排水明渠兩側(cè)一定厚度的土體具備了開挖條件。隨即進行開挖，同時加深排水明渠，滿足下部土體滲水。待下部土體具備條件后繼續(xù)開挖，如此反復(fù)，直至設(shè)計基底高程為止。

圖1 常規(guī)管井降水方案

圖2 減河主河槽段降水方案1

圖3 減河主河槽段降水方案2

實際上，該方案就是利用排水明渠和管井同時抽排地下水，開挖與排水同時進行。開挖面保持與降水曲線同步下降，地下水降低到什么位置，開挖面高程就挖到什么位置。地下水降至基底滿足設(shè)計要求后，土方開挖也基本完成。最后用碎石回填排水明渠。這樣有效縮短了降水與土方開挖的施工時間，為主體混凝土施工爭取了時間，順利實現(xiàn)了工程按期通水的目標(biāo)。

4 幾點思考

工期緊迫是倒虹吸工程減河段施工最顯著的特點。該段采用明水抽排和管井降水相結(jié)合的方式有效壓縮了施工工期，為下道工序施工創(chuàng)造了有利條件，工期目標(biāo)得以順利實現(xiàn)。方案是成功的，但在個別環(huán)節(jié)也存在著缺陷，值得思考。

4.1 管井降水效果受到影響

減河河道土質(zhì)多為砂壤土、砂土。由于降水和土方開挖同步進行，大型土方設(shè)備施工對下部土體產(chǎn)生擾動，土體中自然形成的滲水通道受到破壞。原本砂土與砂壤土的滲水效果應(yīng)該非常好，但是50%的管井在投入使用3 d 后出水量就變得很小。這說明土體與管井之間的滲水通道被堵塞，管井的降水效果大打折扣。施工后期就主要以排水明渠作為排水途徑。

4.2 管井施工工藝未能根據(jù)施工條件變化進行優(yōu)化，造成管井破壞現(xiàn)象嚴(yán)重

減河河道土質(zhì)多為砂性土，土體顆粒很細(xì)。當(dāng)抽水時水流會攜帶大量土壤顆粒進入井內(nèi)并淤塞在井底，同時因井壁外側(cè)的土壤顆粒被帶走，造成井壁坍塌，井點遭到破壞。在施工中，并沒有根據(jù)施工條件變化進行施工工藝的調(diào)整，仍然采用常規(guī)的井管外側(cè)包裹紗網(wǎng)、回填粗砂反濾的工藝，造成在排水過程中有將近20%的井點被破壞。因此，在管井施工前應(yīng)根據(jù)實際情況優(yōu)化施工工藝，做好管井保護工作。如，在井點管底、管壁均包裹土工布，井點管與孔壁之間分級配填灌砂石濾層等。

4.3 施工費用大幅增加

減河施工段總長為140 m，原計劃打設(shè)14 個井點，井距為20 m。后因施工狀況發(fā)生改變，實際打設(shè)28 個井點，井距為10 m。僅井點打設(shè)一項，施工成本就增加一倍，同時后期降水費、維護費也相應(yīng)增加一倍。

施工降水與土方開挖同步進行，由于土壤含水量超高，造成開挖過程中邊坡不斷坍塌。原設(shè)計坡比為1∶2，到最終開挖成型后坡比變?yōu)?∶3 左右，土方開挖工程量增加，施工費用增加。

基坑開挖完畢后，排水明渠回填碎石，增加了相應(yīng)的施工費用。

減河主河槽段降水和土方開挖項目總計增加費用約100 萬元。

5 結(jié)語

減河主河槽的降排水施工方案取得了成功，為工程整體工期目標(biāo)的實現(xiàn)起到了重要的推動作用。相對于經(jīng)濟利益上的損失，本工程能夠按時通水，及時滿足天津市的供水需求，其社會效益和政治意義是重大的。

在今后的工作中，對于類似的工程要吸取本工程實例的經(jīng)驗和教訓(xùn)，根據(jù)不同的施工條件調(diào)整和優(yōu)化施工工藝，以達(dá)到更好的施工效果。