南水北調(diào)中線工程二級(jí)渠坡防護(hù)變更思路及實(shí)施

姜 暑 芳

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

南水北調(diào)中線工程全長(zhǎng)1 273 km，沿線有全挖方段、半挖半填段、全填方段、倒虹吸段、渡槽段及暗涵段等多種結(jié)構(gòu)型式。潮河段二標(biāo)位于河南省新鄭市，全長(zhǎng)4.4 km，其中3.6 km為全挖方段，占標(biāo)段總長(zhǎng)的81%。標(biāo)段總開挖量為566萬(wàn)m3，渠堤回填量為2.3萬(wàn)m3，開挖深度在7.1～26.4 m3之間，渠道開口線寬度在56～202 m之間，渠道底寬在15～18.5 m之間；渠道沿線地下水位大部分在原始地面線以下3 m左右；渠坡由粉(細(xì))砂、砂壤土、黃土狀輕壤土、重粉質(zhì)壤土和粘土巖構(gòu)成。

2 原設(shè)計(jì)方案

為滿足渠道工程運(yùn)行階段二級(jí)渠坡以上坡面的防護(hù)、邊坡穩(wěn)定、工程美觀和邊坡排水的需要，對(duì)二級(jí)渠坡以上坡面進(jìn)行了相關(guān)邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)。其邊坡設(shè)計(jì)為：自總干渠一級(jí)馬道以上開始，以高度6 m為一個(gè)臺(tái)階進(jìn)行放坡，并設(shè)置2 m寬的馬道；自一級(jí)渠坡開始向上，每級(jí)渠坡設(shè)置1道排水溝。根據(jù)施工圖紙，渠坡防護(hù)型式為：(1)邊坡坡面鋪設(shè)厚度為20 cm的反濾料；(2)反濾料層上部砌筑厚度為30 cm的干砌石；(3)邊坡以60 m為間距設(shè)置橫向預(yù)制混凝土排水溝；(4)各級(jí)渠坡馬道均設(shè)置預(yù)制混凝土排水溝。二級(jí)以上渠坡防護(hù)面積近16.3萬(wàn)m2，反濾料總量為3.26萬(wàn)m3，干砌石為4.89萬(wàn)m3，預(yù)制混凝土排水溝為2 795 m3。

3 設(shè)計(jì)變更的提出

在工程實(shí)施過(guò)程中，經(jīng)過(guò)對(duì)鄭州周邊市場(chǎng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)河南地處中原地區(qū)，石材緊缺，相應(yīng)的砌石技術(shù)人員嚴(yán)重缺乏；同時(shí)，由于投標(biāo)階段對(duì)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的不了解，造成二級(jí)以上渠坡防護(hù)單價(jià)偏低，從而給項(xiàng)目部帶來(lái)嚴(yán)重虧損的風(fēng)險(xiǎn)。因此，尋求工程變更解決工程虧損成為唯一的選擇。

圖1 預(yù)制件式拱形骨架示意圖

圖2 扣件式預(yù)制混凝土塊示意圖

圖3 預(yù)制混凝土塊示意圖

在確定必須進(jìn)行設(shè)計(jì)變更后，初步確定了以下幾種渠坡防護(hù)型式的設(shè)計(jì)供選擇：(1)“預(yù)制件式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)；(2)“漿砌石式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)；(3)扣件式預(yù)制混凝土塊全坡面防護(hù)；(4)扣件式擠壓磚全坡面防護(hù)；(5)預(yù)制混凝土塊全坡面防護(hù)等(圖1、2、3)。

4 設(shè)計(jì)變更方案的對(duì)比及遴選

4.1 適用性對(duì)比分析

在初步確定上述各防護(hù)類型后，根據(jù)潮河項(xiàng)目地質(zhì)資料及地下水位資料顯示“地下水位高、地層砂化嚴(yán)重”，除長(zhǎng)度為780 m的半挖半填渠段及全挖方段地下水位在一級(jí)馬道以下及349 m渠道倒虹吸段不受地下水位影響之外，剩余3 300 m渠段的地下水位均高出一級(jí)馬道。而“預(yù)制件式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)及“漿砌石式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)兩種防護(hù)型式均需取消厚度為20 cm反濾料層(若保留反濾料層，則拱架中間的反濾料層由于沒(méi)有邊坡保護(hù)而造成沖刷、維護(hù)費(fèi)用過(guò)大)，另外，一級(jí)馬道以上渠坡砂化較嚴(yán)重，若采用上述防護(hù)型式，拱架溝槽開挖時(shí)易坍塌而無(wú)法成型；同時(shí)，坍塌后的溝槽處理費(fèi)用較高，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)所需要的渠坡排水功能及渠坡防沖功能，因此而不適宜本項(xiàng)目渠坡。坡面防護(hù)型式對(duì)比情況見(jiàn)表1。

4.2 可行性對(duì)比分析

在排除了“預(yù)制件式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)及“漿砌石式拱形骨架+植草”式坡面防護(hù)后，重點(diǎn)對(duì)“扣件式預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)”、“扣件式擠壓磚式坡面防護(hù)”和“預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)”三種防護(hù)型式進(jìn)行了相關(guān)可行性對(duì)比分析。

(1)施工成本方面。

南水北調(diào)中線工程屬政治工程。在本項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，工程投資控制的相當(dāng)嚴(yán)格，所有涉及到的變更項(xiàng)目若增加投資，變更方案的審批將異常漫長(zhǎng)和困難。為保證本變更項(xiàng)目能夠順利落實(shí)，在 “不增加工程投資”的條件下選擇變更方案。

原設(shè)計(jì)變更方案為：30 cm厚干砌石+20 cm厚反濾料層。根據(jù)投標(biāo)報(bào)價(jià)，干 砌 石 單 價(jià) 為：100.65元/m3，反濾料層單價(jià)為129.94元/m3，坡面土方開挖單價(jià)為8.84元/m3，則每m2坡面防護(hù)單價(jià)為60.6元/m2；變更后的全坡面防護(hù)型式為：預(yù)制混凝土塊(或擠壓磚)(厚度待定)+20 cm厚反濾料層。根據(jù)“不增加工程投資”的原則，每m2預(yù)制混凝土塊(或擠壓磚)造價(jià)須小于60.6元。而投標(biāo)書中預(yù)制件的單價(jià)為529.06元/m3(標(biāo)號(hào)為C20)。據(jù)此可以計(jì)算出預(yù)制件(或擠壓磚)厚度須小于6.5 cm。而6.5 cm厚擠壓磚的強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到C20混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)且在現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)過(guò)程中易破碎。因此，扣件式擠壓磚式坡面防護(hù)不適宜本工程。

(2)施工便利性對(duì)比。

在排除擠壓磚式全坡面防護(hù)后，重點(diǎn)對(duì)“扣件式預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)”及“預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)”進(jìn)行了深入對(duì)比和研究。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，所設(shè)計(jì)的扣件式預(yù)制混凝土塊和預(yù)制混凝土塊型式分別見(jiàn)圖4、5。

圖4 扣件式預(yù)制件初步設(shè)計(jì)圖

圖5 預(yù)制混凝土塊初步設(shè)計(jì)圖

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際預(yù)制后的效果進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)扣件式預(yù)制件較預(yù)制混凝土塊在施工過(guò)程中存在以下不足：(1)由于其厚度較薄(試驗(yàn)階段按8 cm預(yù)制)，扣件式預(yù)制件外伸部分扣角邊緣厚度僅為4～5 cm，預(yù)制件倒運(yùn)及鋪裝現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)時(shí)極易折斷；(2)現(xiàn)場(chǎng)施工操作時(shí)，由于拼接緊密，施工效率較預(yù)制混凝土塊低；(3)由于渠道開口線不順直，現(xiàn)場(chǎng)拼裝時(shí)，坡頂處預(yù)制件較難處理且不美觀，因此而否定了“扣件式預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)”方案。

5 實(shí)施方案效果評(píng)價(jià)

根據(jù)上述對(duì)比與篩選，最終確定了適宜本項(xiàng)目的渠坡防護(hù)型式，即：預(yù)制混凝土塊式坡面防護(hù)。在初步確定變更方案后，又對(duì)預(yù)制混凝土塊的防護(hù)型式進(jìn)行了相關(guān)改進(jìn)并最終確定了型式(圖6)。

表1 坡面防護(hù)型式對(duì)比表

圖6 渠坡防護(hù)C20混凝土預(yù)制塊結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)圖

5.1 施工進(jìn)度方面

現(xiàn)場(chǎng)自2012年9月開始了預(yù)制混凝土塊的預(yù)制工作，預(yù)制場(chǎng)配置了9名工人，預(yù)制件模具定制了5 000個(gè)，平均月強(qiáng)度為8.5萬(wàn)塊左右?，F(xiàn)場(chǎng)鋪裝時(shí)，平均倒運(yùn)距離約2.6 km，鋪裝現(xiàn)場(chǎng)以10～12名工人為一個(gè)班組(包括反濾料碾壓和預(yù)制混凝土塊鋪裝工作)，每個(gè)班組平均月鋪裝1.2萬(wàn)m2左右，目前已完成近35%。

5.2 成本方面

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際成本測(cè)算，預(yù)制混凝土塊原材料成本約為17.68元/m2；模具成本約為1.17元/m2；制作成本約為11.64元/m2；倒運(yùn)、鋪裝成本約為12.98元/m2；總成本約為43.47元/m2。而根據(jù)原方案測(cè)算，干砌石原材料成本約為42.4元/m2，砌筑成本約為30元/m2，總成本約為72.4元/m2；實(shí)際節(jié)約成本28.93元/m2，本項(xiàng)目渠坡防護(hù)面積為16.3萬(wàn)m2，實(shí)際節(jié)約成本近471.6萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

目前，在水利水電工程實(shí)施過(guò)程中，由于投標(biāo)不均衡報(bào)價(jià)、投標(biāo)失誤及周邊市場(chǎng)制約等諸多因素造成部分項(xiàng)目存在虧損現(xiàn)象，工程管理人員在條件允許的情況下進(jìn)行相關(guān)方案的變更以扭轉(zhuǎn)施工項(xiàng)目虧損的局面就顯得尤為重要。筆者通過(guò)潮河項(xiàng)目的施工特點(diǎn)及渠坡防護(hù)的現(xiàn)實(shí)施工條件而提出并實(shí)施了相關(guān)變更方案工作，為項(xiàng)目減虧做了一些基礎(chǔ)工作，同時(shí)也保證了現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。