南四湖湖內淺槽工程施工工法

侯祥東，樊 雷

（山東省淮河流域水利管理局，山東 濟南 250100）

1 工程概況

1.1 湖內工程概況

南四湖由南陽湖、昭陽湖、獨山湖和微山湖4個相連的湖泊組成，屬于淮河流域泗河水系，位于濟寧市微山縣境內，流域面積31700km2。1958年在湖的最窄處修建二級壩將南四湖分成上、下級湖。南四湖湖內工程是經國務院批準的19項治淮骨干工程中，沂沭泗河東調南下工程的組成部分。2007-01水利部以“水總[2007]520號文”批復工程初步設計報告，核定概算總投資88048萬元。

南四湖湖內工程由南四湖湖內淺槽工程和泗河治理工程兩部分組成。南四湖湖內淺槽工程建設的主要任務是在一期湖內清障工程的基礎上，在阻水嚴重的湖段開挖4個淺槽，以清除行洪障礙，擴大洪水南下出路，降低南四湖洪水位，與其他治淮洪水南下工程共同發(fā)揮工程整體綜合效益，使南四湖的防洪標準達到50年一遇，以改善湖區(qū)及濱湖地區(qū)人民生產、生活環(huán)境，促進經濟的可持續(xù)發(fā)展。泗河治理工程按20年一遇洪水標準設計，主要建設內容是加固泗河下游段32.3km兩岸堤防、堤基截滲、護坡護岸和新建堤頂及上堤防汛道路等。

1.2 湖內淺槽工程概況

淺槽一、二位于上級湖南陽鎮(zhèn)西側和東側，淺槽三位于下級湖二級壩下，淺槽四位于上級湖滿口至二級壩上，4條淺槽開挖總長度為41.0km。其中淺槽一、二、三均為湖內一期清障行洪工程的續(xù)建工程，即在一期基礎上進行加深、加長、加寬；淺槽四是本期的新建工程。

4條淺槽均采用平底開挖，淺槽一、二、四設計底高程為30.79m，淺槽三設計底高程為30.29m。橫斷面均采用梯形斷面型式，淺槽一設計底寬為500m，為結合四里灣疏浚開挖底寬局部加寬；淺槽二設計底寬為500m；淺槽三設計底寬為500m和700m；按照淺槽四工程布置，扣除淺槽四右側樁號6+200～11+550段工程量后，淺槽四設計底寬為800m，400m，1548m和2600m。

淺槽設計開挖總土方為3765.12萬m3。其中:淺槽一開挖土方734.66萬m3，淺槽二開挖土方661.72萬m3，淺槽三開挖土方1133.36萬m3，淺槽四開挖土方 1235.38萬 m3。

2 淺槽四工程施工工法

2.1 淺槽四工程開挖段簡況

淺槽四樁號8+850～9+300開挖段位于上級湖淺槽四范圍內，全部在微山縣歡城鎮(zhèn)宋莊村境內，開挖底高程30.79m，底寬400m，排距平均2000m，局部排距超過2300m，平均開挖泥層厚度0.89m，疏浚土方28.57萬m3，棄土區(qū)面積為16.71萬m2。

2.2 設備選型

淺槽四工程設計排距在2000～4500m不等，與其他3條淺槽相比排距較長，在2004年南四湖湖內深槽擴挖先期實施工程時，疏浚設備選用的是200m3/h挖泥船，許多開挖的地方需接力，工程造價相對較高；本期工程中設計采用500m3/h挖泥船施工，由于部分樁號段開挖泥層較薄，500m3/h挖泥船絞刀（或斗輪直徑）較大，開挖不飽滿，達不到理想的工況，工程造價同樣也較高。

為解決上述矛盾，樁號8+850～9+300段開挖時的設備采用了350m3/h的挖泥船。該設備由20世紀80年代絞吸式200m3/h挖泥船技術改造而成，主機由原廣州柴油機廠生產的6300型船用柴油機更換為濟南柴油機廠生產的G12V190ZLC1-3型柴油機，增加了主機功率；泥泵采用石家莊泵業(yè)集團生產的設備；將原有的排泥管徑Φ414mm全部更換為Φ450mm。經過技術改造后，提高了工程船整體性能，延長了施工排距，使施工能力達到350m3/h，清水流量達到了4380m3/h。

2.3 排泥管線的架設

淺槽四開挖區(qū)在非通航區(qū)，理論上可以布設一部分浮管。由于各種原因，開挖區(qū)與棄土區(qū)間的廣闊水域被當地漁、湖民布設了大量的網箱、網箔等養(yǎng)魚設施，同時種植了菱角、芡實等多種經濟作物，施工障礙物較多，臨時占地較少。如果布設浮管，受外界風浪影響較大，還容易損害當地漁、湖民的經濟利益，一方面加大施工難度、增加管線成本，另一方面地方政府的遷占協(xié)調難度也較大。

因此，在工程建設中采用了鋪設長距離水下潛管的方式，一次性敷設1500m，節(jié)約了大量的浮體設備投資。管線連接采用柔性接頭，在潛管兩端配備充、放氣閥，通過向潛管內充填空氣與水即可操縱潛管的起浮與下沉。潛管在鋪設中應注意幾點：

1）鋪設前要測量好水下地形，盡量避開底部高程變化較大的地方。

2）為確保安全，在鋪設前，必須先對潛管進行加壓試驗，各處均達到無漏水、漏氣時，保證潛管的密封程度后，方可敷設，防止施工中漏水漏漿。

3）潛管節(jié)間的連接，采用柔性接頭，即鋼管與橡膠管沿管線方向相間連接或間隔兩節(jié)鋼管連接一橡膠管。

4）潛管的起止端設置端點（浮體）站，配備充排氣、水設施，錨纜和管道封閉閘閥等，以操縱潛管下沉或上浮。

5）潛管沉放完畢后，在其兩端設置明顯警示、告示標志（如指示燈、浮標），以提醒過往船只通過時減速慢行，嚴禁過往船舶在潛管作業(yè)區(qū)拋錨或拖錨航行。

6）潛管拆除時，由端點站用空壓機向潛管內充氣，使其逐節(jié)緩緩起浮。待潛管全部起浮后，拖運至水流平穩(wěn)的水域內妥善放置。

2.4 工程質量控制

1）GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應用。本段開挖區(qū)位置距湖東堤超過2000m，施工區(qū)內水域開闊，不易布設控制導線點及斷面樁。如果使用全站儀配合測距儀布設導線及斷面放樣測量，需搭設專用的觀測平臺，投資較大，而且由于受風浪等天氣原因的影響，費時費力、準確度也較低。

為了有效控制工程質量，配備了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)測量定位精度可達到厘米級，平面精度±1cm+1ppm，高程精度±3cm+1ppm。在工程建設中利用GPS在整個區(qū)間內建立了平面控制網與高程控制網，而且在每一斷面的兩端設立斷面控制樁，在軸線折點、特征點處也設立控制樁；每條挖泥船、宿舍船邊均設立水尺，每天觀測數遍，隨時用對講機將水位變化告訴一線施工人員。

為了能在夜間連續(xù)施工，在工程船絞刀架頂端安裝了GPS信標儀 （即衛(wèi)星自動測量定位系統(tǒng)），連接至操作室內的計算機系統(tǒng)；施工前先將由CAD繪制的整個工程施工平面布置圖轉化為R12/TL12 DXF格式，并將其輸入計算機中；施工中對工程船的動態(tài)施工位置實時予以平面顯示；開挖左右邊坡時再用GPS測量系統(tǒng)（厘米級）予以校核，防止欠挖漏挖，杜絕費方開挖，確保工程質量。

2）棄土區(qū)退水口形式的選擇。棄土區(qū)退水口采用了磚混結構的敞口溢流式退水系統(tǒng)，在施工過程中根據吹填進度及退水濃度，通過加減退水閘板控制泄水流量，減少泥漿流失對水體的二次污染，提高了吹填區(qū)平整度。簡易結構與磚混結構敞口溢流式退水口對比如表1示。

表1 簡易結構與磚混結構敞口溢流式退水口對比

3 結語

在近幾年的水利疏浚工程建設中，南四湖湖內淺槽工程具有內湖（河）疏浚方量較大，排距較長，開挖泥層較薄，工程單價較低等特點，從開工建設至竣工驗收歷經了5年多的時間，對于施工工法應進一步加強總結。