張 群

(撫順大伙房水庫水電廠，遼寧 撫順113000)

1 工程概況

本段位于樁號C093 +533.6 ～C096 +050，其中主河道中心位于C95 +000，主河床為170 m，其余皆為灘地施工。穿河流段管道采用壓力鋼管，4 管DN3200 同槽布置，鋼管段線路長2 516.4 m，單節(jié)供應長度12 m，重24t/節(jié)。主要施工內(nèi)容:鋼管敷設(shè)，包封混凝土施工、3 座排氣井施工、1 座排水井施工、河堤開挖、河堤恢復、漿砌石施工、干砌石施工、拋石施工。

地質(zhì)特性:飽和粉細砂地層施工中易產(chǎn)生流砂、管涌等現(xiàn)象，并且具有高度的靈敏度、觸變特性，極易造成沉降過大或塌方現(xiàn)象。河流主河床段與管線穿越段橫斷面地形相對河灘部分略低，最大高差為3 m，最小高差為1 m，斷面有不規(guī)則起伏，河床斷面最大通水量為220 m3。

2 主要工程量和工期

穿越河流工程施工主要工程量見表1。

表1 穿越河流工程量表

本合同工程控制性工期要求為:2013年4月1日進場，2015年7月31日主體工程完工，2015年8月31日完成主體工程安裝調(diào)試并具備通水條件，2015年9月30日完成全線聯(lián)動調(diào)試，2016年5月31日全部完工。

3 穿越河流工程施工工序簡述及強度分析

穿越河流工程主要施工工序為第一循環(huán)清表、抽沙船組裝、第一層抽沙船開挖、第一層挖掘機修整邊坡和馬道、馬道打井、第二層抽沙船開挖和抽沙船上岸、邊坡修整和管溝底層清理、墊層混凝土澆筑和底板鋼筋安裝、邊墻鋼筋安裝、鋼管安裝、模板安裝和拆除、混凝土澆筑、土方回填。

3.1 第一循環(huán)清表

第一循環(huán)清表(長度360 m，寬度59 m，清表厚度0.6 m ＜有樹根段1.5 m;清表土方量12 744 m3)，是采用推土機和挖掘機將開挖溝槽內(nèi)的表層的含有植物根系的土層開挖倒運至堆土區(qū)，推土運距最大140 m，最小100 m。該工序主要是清楚土層的中的植物根系，防止根系堵塞抽沙船的管道，同時為抽沙船提供工作面。該工序配置2 臺推土機和2 臺挖掘機，推土機主要用作向堆土區(qū)推土，挖掘機主要用在堆土區(qū)堆土?？傆脮r5 d。

循環(huán)內(nèi)設(shè)備強度計算:

TY150 推土機:

式中:t 為推土機本段平均距離140 m，時間取120 s;Kp 為土的可松性系數(shù)，取1.1;q0為鏟斗的幾何容量，4 m3;Kc 為鏟斗的充盈系數(shù)，取0.8;Qh=90 m3。

兩臺推土機每天工作15 h 可運土2 700 m3，12 744 m3土方開挖兩臺推土機用時4.7 d可完成(有樹根地段增加2 臺推土機)。

3.2 抽沙船組裝

抽砂船主要由抽砂船由船體、輸送系統(tǒng)、進水系統(tǒng)、排空系統(tǒng)等組成，輸送系統(tǒng)包括動力、離合器、泥漿泵等，排空系統(tǒng)包括高壓水泵、抽真空裝置等。采用現(xiàn)場組裝的形式安裝，然后直接開挖該施工段，船體組裝用時1 d，輸送系統(tǒng)級控制系統(tǒng)組裝用時1 d，調(diào)試1 d，總用時為3 d。

3.3 第一層抽沙船開挖

抽沙船在該層開挖過程中主要作用是降水和開挖最中間部位(運距最遠)的土方;為了避免抽沙船開挖時造成邊坡塌方和超欠挖現(xiàn)象，開挖邊線小于設(shè)計開挖邊線，開挖邊坡約為1∶1，一個標準段長度為300 m，上開口寬度22 m，下開口寬度9 m。開挖工程量為30 000 m3。根據(jù)以往施工經(jīng)驗和廠家提供指標可知，一臺抽沙船開挖強度為150 m3/h，每天工作20 h，日開挖3 000 m3/d，開挖30 000 m3用時10 d。

3.4 第一層挖掘機修整邊坡和馬道

抽沙船開挖時，每層開挖深度為2 m左右，基坑水位隨著開挖高程降低而降低，即當抽沙船開挖第二層時，第一層開挖2 m邊坡已經(jīng)裸露出來;由于抽沙船開挖基坑高程低于裸露邊坡，所以土壤中的地下水也滲透至開挖基坑中，裸露邊坡地下水含量比較低，此時采用傳統(tǒng)土方設(shè)備開挖，最終形成設(shè)計開挖斷面［1］。邊坡開挖和修整作業(yè)基本與抽沙船同時進行，不占用總的直線工期，僅占用緊后工期。開挖斷面為下底34.5 m，上底52.9 m，開挖高度6.4 m，總工程量為90 048 m3，減去抽砂船開挖30 000 m3，挖掘機開挖工程量為60 046 m3，一個標準段預計用時為10 d，開挖強度為6 100 m3/d。單臺挖掘機開挖強度為3 440 m3/d。此工序預計投入9 臺挖掘機開挖和4 臺推土機倒運(由開挖工序圖可以看出，溝槽兩側(cè)開挖各3 臺挖掘機開挖—每三臺通過倒運，其功效等于1 臺，另外2 臺分別位于堆土區(qū)用于堆土;另臺挖掘機備用。)?？梢詽M足開挖強度要求。

1.6 m3挖掘機開挖功效分析:

式中:t 為挖掘機每一個工作循環(huán)所用時間，取25 s;q 為鏟斗的幾何容量，1.6 m3;K 為土利用系數(shù)，取0.9;Qh =172 m3，每臺挖掘機每天分為兩班作業(yè)，每班10 h，開挖強度為3 440 m3/d。

TY150 推土機:

式中:t 為推土機本段平均距離40 m，時間取70 s;Kp為土的可松性系數(shù)，取1.1;q0為鏟斗的幾何容量，4 m3;Kc 為鏟斗的充盈系數(shù)，取0.85;Qh =158 m3。

4 臺推土機每天工作10 h可運土6 320 m3，作為輔助設(shè)備，兩臺推土機可以滿足。

3.5 馬道打井

馬道開挖完成后，在馬道上開挖降水管井，管井間距為6 m，深度16 m，直徑30 cm，粉細砂部位采用黏土封口，膨潤泥漿固壁成井。根據(jù)本標第二工作面施工強度可知，單臺打井機施工強度為4 眼/d，共投入4 臺打井機，總施工強度為16 眼/d，滿足強度要求。

3.6 第二層抽沙船開挖和抽沙船上岸

抽沙船在該層開挖過程中持續(xù)時間較長，主要原因是第一層開挖完成后，挖掘機對溝槽邊坡處的開挖、馬道道路修筑、土方運輸、馬道打井以及第二層開挖四個施工過程需要抽砂船持續(xù)降水［2］。抽砂船在該層開挖主要作用是降水和開挖最中間部位(運距最遠)的土方;為了避免抽沙船開挖時造成邊坡塌方和超欠挖現(xiàn)象，開挖邊線小于設(shè)計開挖邊線，開挖邊坡約為1∶1，一個標準段長度為300 m，上開口寬度20.22 m，下開口寬度12.2 m。

開挖工程量為19 452 m3，工序時間為17 d，平均日強度為1 145 m3。根據(jù)以往施工經(jīng)驗和廠家提供指標可知，一臺抽沙船開挖強度為150 m3/h，每天工作20 h，日開挖3 000 m3/d，完全可以滿足。第二層開挖完成后，將抽砂船拖送上岸用時1 d。倒運抽砂船至下一施工段(不占直線工期)。

3.7 邊坡修整和管溝底層清理

抽沙船開挖第二層時，傳統(tǒng)土方設(shè)備可同時修整已開挖完成的管溝邊坡，抽沙船撤離后，采用傳統(tǒng)土方設(shè)備開挖管溝底部，形成平整的作業(yè)面，此工序可以邊開挖邊進行后續(xù)工序作業(yè)，基本不占用直線工期，管溝底層清理時占用緊后工期。

開挖斷面為下底21.5 m，上底34.5 m，開挖高度4 m，總工程量為33 600 m3，減去抽砂船開挖19 464 m3，挖掘機開挖工程量為14 136 m3，一個標準段預計用時為6 d，開挖強度為2 356 m3/d。單臺挖掘機開挖強度為3 440 m3/d。此工序預計投入9臺挖掘機開挖和4 臺推土機倒運。由開挖工序圖可以看出，溝槽兩側(cè)開挖各3 臺挖掘機開挖和倒運，其功效等于1 臺，另外2 臺分別位于堆土區(qū)用于堆土;另1 臺挖掘機備用。可以滿足開挖強度要求。

3.8 墊層混凝土澆筑和底板鋼筋安裝

墊層C20 混凝土厚度為10 cm，每個標準段工程量為500 m3，鋼筋工程量為117.5 t，預計用時20 d。墊層混凝土及鋼筋安裝以60 m為一個分段，墊層混凝土每個分段澆筑時間為1d，鋼筋安裝2 d。該工序施工安排跟隨開挖進度進行，工序持續(xù)施工20 d。該部位鋼筋安裝難度較小，配置足夠人工即可。

3.9 邊墻鋼筋安裝和鋼管安裝

1)該工序指邊墻下部預留的鋼筋苗，滿足連接要求即可，每個標準段需要安裝邊墻鋼筋為25t，預計用時25d，安裝強度為1t/d。邊墻鋼筋安裝難度與底板鋼筋相比略大，需要配備足夠的人員和焊接工人即可滿足要求［3］。

2)鋼管安裝采用在前一節(jié)鋼管管口焊接承接鋼板，在安裝管節(jié)的末端焊接支腿，混凝土地板依據(jù)鋼管焊接支腿位置預埋鋼板，這樣鋼管安裝采用采用400t 履帶吊將鋼管一次性大體就位，然后人工利用預埋板和千斤頂對管道高程和軸線進行調(diào)整。這樣鋼管安裝比PCCP 管吊裝少了精細調(diào)整對口時間和內(nèi)拉時間，鋼管安裝強度可到達18 節(jié)/d，吊車每天安裝4 節(jié)鋼管，用時約3 h。

鋼管環(huán)縫焊接時布置3個焊接工位，焊縫厚度為20 ～24 mm，根據(jù)以往焊接經(jīng)驗可知，焊工日焊接長度為3.5 m，則3個焊接工位日焊接總長度為10.5 m。鋼管環(huán)縫長度為3224 ×3.14 =10.1 m。則每道環(huán)縫焊接時間為1 d。4 條管線同時焊接，故計算施工時間時以單條管線計算。每段管溝單線管道共有300/12 =25 道環(huán)縫，耗時25 d。

3.10 模板安裝和拆除

每個標準段300 m 用時25 d 需要安裝模板3 555 m2，平均每天142 m2。為了縮短安裝時間，采用1.5 m×1.5 m的定型鋼模板組合30 cm ×15 cm的P3015 型鋼模板(每塊組合模板面積采用兩塊1.5 m×1.5 m的定型鋼和4 塊30 cm ×15 cm的模板組合，面積6.3 m2，邊墻兩側(cè)共16 塊，堵頭24 塊，共42塊)，采用吊車配合安裝，可滿足模板安裝的施工強度要求，配置15 人輔助安裝模板以及模板支撐結(jié)構(gòu)。具體施工時若人員不足，隨時調(diào)用其他工序閑置工人。

3.11 混凝土澆筑和土方回填

1)每個標準段混凝土工程量為10 775 m3，預計用時為25 d，澆筑強度為431 m3/d，擬投入2 臺HZS—90 拌合站、4 臺混凝土攪拌車和1 臺混凝土拖泵，可以滿足該澆筑強度要求。

1 臺HZS—90 拌合站理論可拌制90 m3，根據(jù)以往施工經(jīng)驗可知拌合站實際生產(chǎn)效能能夠達到40%，即1 臺HZS—90 拌合站每小時可拌制36 m3，兩臺站HZS—90 拌合站每小時可拌制72 m3，預計澆筑時間為10 h，可拌制混凝土720 m3，可以滿足強度要求。由于拌合站距離澆筑作業(yè)面最大距離為2.5 km左右，3 臺混凝土攪拌車可以滿足要求，備用1 臺，共配置4 臺混凝土攪拌車。

2)每個標準段土方回填工程量為122 725 m3，回填壓實度為90%。由于穿越遼河工程土層主要為粉細砂，回填施工壓實難度較小，擬采用挖掘機配合推土機以及50 t汽車吊輔助回填鋪料，小型壓路機壓實，可以滿足4 909 m3/d的回填施工強度。施工時采用汽車吊回填外包混凝土外側(cè)的三角區(qū)，然后采用挖掘機配合推土機沿溝槽開挖斜面推土分層鋪料，采用該方法可有效提高回填施工速度。

4 資源配置

根據(jù)2014年施工計劃強度合理配置資源，保證配置足夠的設(shè)備，保證施工進度計劃要求，同時在實際生產(chǎn)中合理調(diào)配施工設(shè)備，提高設(shè)備的利用率。另外，在資金的保證下，盡量采用或租用新設(shè)備，保證設(shè)備的完好率，在施工中，利用非施工時間維修保養(yǎng)設(shè)備，保證設(shè)備的出勤率，減少設(shè)備閑置時間。

［1］趙康毓，趙曉軍. 管道穿越江河施工方法探析［J］. 科技創(chuàng)新與應用，2014(25):193.

［2］林川. 頂管技術(shù)在穿越河道工程中的運用［J］. 水利科技與經(jīng)濟，2013，19(01):101 －102.

［3］李勇，張軍. 河道工程施工、加固、管理與實例［M］. 北京:中國建材工業(yè)出版社，2011:26 －28.