張旭東，隋 藝

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300222）

引 言

鹽城市南海未來城南海公園湖體開挖工程，開挖面積約70.3萬m2，開挖總方量200萬m3，由于開挖面積大、土方量大、施工機(jī)械設(shè)備多，施工過程中要充分考慮開挖順序、土方去向、交通組織、場地排水等因素，結(jié)合整個(gè)場地條件進(jìn)行施工總平面布置，根據(jù)設(shè)計(jì)要求土方開挖還需要進(jìn)行分類分層開挖。因此，需要對整個(gè)施工組織進(jìn)行精心部署，保證施工機(jī)械作業(yè)效率，從而保證工程進(jìn)度計(jì)劃。

1 工程概況

南海公園位于鹽城市城南新區(qū)，人工湖體為半月形，內(nèi)湖開挖面積約70.3萬m2，人工湖岸線長約9 792 m。南海公園內(nèi)現(xiàn)狀場地高程2.2～2.5 m，最大開挖深度約4.5 m。

1.1 開挖斷面型式

開挖斷面沿開挖軸線呈不規(guī)則分布，開挖典型斷面內(nèi)設(shè)河槽，湖內(nèi)河槽寬50 m，局部河槽寬30 m，主河槽底高程-2.0 m，河槽底高程從-2.0～-0.8 m兩側(cè)放坡，縱度12 %；主河槽外湖底高程為-0.8 m。距湖岸和島岸3 m范圍內(nèi)，水深0.5 m；距湖岸和島岸10～30 m范圍內(nèi)，水深0.5～1.8 m，湖底高程0.5～-0.8 m。開挖典型斷面如圖1。

圖1 開挖典型斷面示意

1.2 主要工程量

本工程要求土方開挖分三層進(jìn)行，總量約 200萬m3。最上層為種植土，集中堆放用于后期綠化；第二層為塑形土，用于公園地形塑造；最下層由于為含水量大的淤泥，為外運(yùn)棄土。各類土方工程量詳見表1。

表1 主要工程數(shù)量

2 施工總平面布置

2.1 區(qū)域網(wǎng)格劃分

1）區(qū)域劃分

開挖區(qū)劃分：結(jié)合外接原有道路及內(nèi)湖的形狀，將湖區(qū)分為 A、B、C三個(gè)作業(yè)區(qū)，每個(gè)作業(yè)區(qū)安排一個(gè)班組負(fù)責(zé)區(qū)內(nèi)土方的開挖、內(nèi)轉(zhuǎn)及外運(yùn)工作。

堆土區(qū)域規(guī)劃：種植土堆土區(qū)設(shè)置于鹽倉大道與新躍路之間，解放南路東側(cè)，勝利南路西側(cè)；塑形土沿湖區(qū)沿線分布，根據(jù)后期塑形及環(huán)湖路建設(shè)需求，合理布置；棄土區(qū)共有7個(gè)場地，都位于南海未來城區(qū)域外。開挖分區(qū)及堆土區(qū)布置詳見圖2。

圖2 開挖分區(qū)及堆土區(qū)布置示意

2）開挖網(wǎng)格劃分

為便于現(xiàn)場精細(xì)化管理，提高開挖效率，A、B、C三個(gè)區(qū)在每個(gè)區(qū)進(jìn)行細(xì)分，其中 A區(qū)分 A1～A5共5個(gè)大塊，B區(qū)分B1、B2共兩個(gè)大塊，C區(qū)分C1～C5共5個(gè)大塊。每個(gè)分塊由若干條大網(wǎng)格組成，大網(wǎng)格下繼續(xù)劃分小網(wǎng)格?？紤]挖掘機(jī)的有效臂長，避免挖機(jī)來回騰挪，小網(wǎng)格開挖條帶寬度為6 m，每10條開挖條帶組成一個(gè)大網(wǎng)格。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，若干個(gè)大網(wǎng)格組成一個(gè)分塊。A區(qū)網(wǎng)格劃分按圖3排布，其余兩區(qū)也進(jìn)行同樣分隔。

圖3 A區(qū)網(wǎng)格劃分示意

2.2 土方運(yùn)輸通道布置

為最大限度提高土方運(yùn)輸效率，沿主河槽布置一條雙向?qū)?7 m的主要土方運(yùn)輸通道，總長度約3 000 m，與人民南路相連，另在人民南路等現(xiàn)有道路開設(shè)9個(gè)道口，與道路銜接的臨時(shí)道口采用混凝土硬化路面，并設(shè)置洗車池和車輛沖洗設(shè)備，詳見圖4。

圖4 施工土方運(yùn)輸通道及沖洗設(shè)備布置示意

為保障土方運(yùn)輸通道重載車輛通行所需承載力，運(yùn)輸通道基礎(chǔ)用石灰（摻量 12 %）拌和表層0.5 m內(nèi)路基，路基寬10 m，分兩層進(jìn)行拌和，分層碾壓，上層鋪設(shè)0.5 m厚道渣，寬度7 m，填筑坡度為 1:1，用壓路機(jī)壓實(shí)。開挖區(qū)與市政道路連接道口及堆土區(qū)出口位置的土方運(yùn)輸通道，為防止車輛泥土污染市政道路，增設(shè)300 mm厚C30混凝土面層，土方運(yùn)輸通道兩側(cè)設(shè)置排水溝。為避免運(yùn)輸車輛在開挖區(qū)內(nèi)行駛時(shí)受原狀地面承載力不足的影響，挖土作業(yè)期間從主土方運(yùn)輸通道斜向鋪設(shè)鋼板至開挖區(qū)域，再向與主土方運(yùn)輸通道平行方向延伸，最后分散至各開挖作業(yè)點(diǎn)，呈“樹杈狀”。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，土方運(yùn)輸通道所經(jīng)區(qū)域有河浜、池塘及軟弱地帶，需采用道渣進(jìn)行回填和換填作業(yè)，一次填至原狀土層高程。

為避免土方運(yùn)輸車拋、冒、滴、漏污染市政道路，在運(yùn)輸通道道口及堆土區(qū)出口位置，除進(jìn)行混凝土面層硬化外，各布置一套洗車設(shè)施。每套洗車設(shè)施主要由1個(gè)洗車池、2個(gè)洗車臺和1個(gè)三級沉淀池組成，另在各出入口配置2臺高壓水槍人工配合沖洗車輛。洗車設(shè)施采用循環(huán)水，污水通過洗車池匯入沉淀池，再用水泵從三級沉淀池抽水至洗車設(shè)施。

2.3 臨時(shí)排水

開挖前及開挖過程中設(shè)置截水溝及排水溝，將水排至周邊水系下游，保證開挖區(qū)域干作業(yè)施工。由于本工程地下水位較高，在開挖過程中需設(shè)置集水坑，將開挖后地下水集中收集排入排水溝最終排出開挖區(qū)域。

1）截水溝

為了防止雨水和湖邊堆土區(qū)排水流入開挖區(qū)，增加排水難度，確保開挖坡面不被沖刷，環(huán)湖體開挖邊線頂部設(shè)置截水溝，截水溝設(shè)置在開挖開口線外2.0 m，按寬0.8 m，深0.6 m設(shè)置，溝內(nèi)鋪薄膜防止水滲漏，坡頂截水溝接入開挖區(qū)外圍河道。截水溝和道路交叉處埋設(shè)過水管，上覆鋼板保護(hù)。

2）排水溝

從土方運(yùn)輸通道坡肩以1:2放坡，放坡至原土層時(shí)，在距離坡腳1 m處開挖排水溝，頂口寬0.8 m，深度 0.6 m，作為總體開挖前滲水匯集、開挖過程中的排水通道。種植土開挖從土方運(yùn)輸通道向兩側(cè)開挖，以排水溝外側(cè)1 m處作為起始邊線，保證1:2.5放坡以保證運(yùn)輸通道邊坡穩(wěn)定，表層種植土開挖完成后，在開挖范圍靠近土方運(yùn)輸通道周邊設(shè)置滲水溝，收集開挖過程中的滲水，保證開挖區(qū)作業(yè)面無積水。

3）排水河浜維護(hù)

施工前會同相關(guān)部門對大區(qū)域內(nèi)排水河浜進(jìn)行掃測，施工期間利用挖機(jī)定期進(jìn)行河浜清淤及疏通作業(yè)，保證排水暢通。在通過河浜的土方運(yùn)輸通道下需埋設(shè)過水管，不得截?cái)嚅_挖區(qū)內(nèi)的排水河浜。

4）排水組織原則：

開挖前，對穿過開挖區(qū)的原有河浜在與開挖邊線交接處用臨時(shí)土圍堰進(jìn)行截水封堵，防止開挖區(qū)外河水灌入。臨時(shí)土圍堰不作為施工臨時(shí)土方運(yùn)輸通道，圍堰頂部嚴(yán)禁通車。利用在土方運(yùn)輸通道坡腳兩側(cè)布置的排水溝，將滲水及雨水通過排水溝匯入開挖區(qū)內(nèi)河浜中，當(dāng)開挖區(qū)內(nèi)河浜水位過高時(shí)，在封堵圍堰位置布置排水泵將水抽入河浜下游，如遇特大暴雨等災(zāi)害性天氣，采取拆除土圍堰放水的方式進(jìn)行引流。施工過程中的市政道路排水通過原有地下管網(wǎng)流入河道，洗車設(shè)施沖洗水經(jīng)三級沉淀后排入附近河道。

開挖種植土。將滲水溝內(nèi)的水通過水泵抽入排水溝，再流入鄰近河浜。

開挖至湖底。滲水及雨水通過主河槽作為集水處，開挖從B區(qū)與C區(qū)交界處開始，將主河槽內(nèi)的水通過水泵排入河浜中。若開挖區(qū)附近無河浜，則將水通過水泵抽入土方運(yùn)輸通道旁排水溝，排水溝的水進(jìn)入河浜后，通過水泵再將水抽入?yún)^(qū)域外河浜下游，根據(jù)原有河浜寬度，布置1～3臺排水泵。

3 施工工藝及流程

3.1 總體施工流程

施工準(zhǔn)備→運(yùn)輸通道修筑→排水溝開挖→第一層開挖（同步挖設(shè)滲水溝）→第二三層開挖（隨開挖布設(shè)集水坑）→邊坡與湖底修整→檢測驗(yàn)收

3.2 土方分類及施工順序

1）土層分類

本工程結(jié)合土層分類，根據(jù)設(shè)計(jì)開挖深度4.5 m左右，計(jì)劃分三層連續(xù)開挖至湖底高程，第一層開挖約0.7 m，專門分類收集裝車，運(yùn)送至開挖區(qū)域外種植土堆土區(qū)域集中堆放，用于公園等綠化種植用土；第二層開挖約 1.3 m，運(yùn)輸至指定塑形土堆土區(qū)集中堆放，用于公園綠化地形、景觀堆土用；第三層開挖至湖底高程，作為外棄土，運(yùn)出施工區(qū)域。

根據(jù)網(wǎng)格劃分結(jié)果，每個(gè)大網(wǎng)格作為一個(gè)土質(zhì)估算單元，在網(wǎng)格的頭尾和中部進(jìn)行試挖作業(yè)，量測各個(gè)土層的厚度，平均值作為該大網(wǎng)格范圍內(nèi)土層分類的依據(jù)，指導(dǎo)開挖作業(yè)。

2）分區(qū)施工順序

按照劃分的 A、B、C三個(gè)土方開挖區(qū)域，各個(gè)分區(qū)土方開挖主體推進(jìn)方向如下（見圖5）。

A區(qū)：主要以新躍河為界，沿施工土方運(yùn)輸通道向西北方向開挖，挖至人民南路；

B區(qū)：主要以新躍河為界，沿施工土方運(yùn)輸通道向東南方向開挖，開挖至人民南路；

C區(qū)：主要開挖方向以解放南路為界，沿施工土方運(yùn)輸通道朝東北方向開挖，挖至人民南路。

圖5 開挖方向示意

3）分區(qū)內(nèi)施工流程

大小網(wǎng)格劃分→鋼板鋪設(shè)→第一層土方開挖→第二三層土方開挖→邊坡湖底修整→道路橋梁拆除

4）分區(qū)內(nèi)的施工部署

各區(qū)開挖作業(yè)由主土方運(yùn)輸通道向兩側(cè)開挖邊線推進(jìn)，從開挖區(qū)域鋪設(shè)鋼板連接主土方運(yùn)輸通道，滿載土方車輛通過鋼板駛?cè)胫魍练竭\(yùn)輸通道，然后運(yùn)送至指定堆土區(qū)域。

土方車輛需要排隊(duì)等待時(shí)，由現(xiàn)場管理人員安排等待區(qū)域，盡量減少車輛排隊(duì)時(shí)間，提高車輛運(yùn)輸效率。

3.3 土方開挖工藝

湖體開挖從上到下，分段分條分層依次進(jìn)行，嚴(yán)禁自下而上或采取倒懸掏底的開挖方法，施工中隨時(shí)做成一定的坡勢，以利排水，開挖過程中應(yīng)避免完工范圍內(nèi)形成積水。

湖區(qū)土方開挖根據(jù)分區(qū)情況和地質(zhì)條件合理安排機(jī)械配備、施工時(shí)間、開挖段長度、開挖方式，做到開挖速度快，運(yùn)輸組織有序，工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

1）分條開挖

開挖作業(yè)根據(jù)網(wǎng)格劃分的條帶進(jìn)行，考慮挖掘機(jī)的有效臂長，避免挖機(jī)來回騰挪，分條開挖寬度為6 m，每兩條配備一臺挖機(jī)，鋪設(shè)一條鋼板運(yùn)輸通道。

2）分層開挖

土方開挖采用“階梯開挖，同步推進(jìn)”的作業(yè)模式。開挖時(shí)從主土方運(yùn)輸通道向開挖邊線開挖，將表層種植土0.7 m全部挖除，運(yùn)至種植土堆土區(qū)域；第二、三層土方開挖以10 m為一個(gè)開挖臺階，第二層開挖深度為1.3 m，第三層開挖至設(shè)計(jì)底高程，施工過程中及時(shí)測量開挖深度，嚴(yán)禁超挖，欠挖。

塑形土與棄土一次開挖至設(shè)計(jì)底高程，分類裝運(yùn)至指定堆土區(qū)域，因塑形土開挖時(shí)土質(zhì)含水量較大，挖機(jī)作業(yè)面區(qū)域需鋪設(shè)鋼板輔助施工。

臨時(shí)開挖坡比控制在 1:2.5，主河槽開挖完成后，若后期自檢出現(xiàn)欠挖與超挖超過規(guī)范偏差允許范圍的，需安排挖機(jī)進(jìn)行修整。因湖底土質(zhì)為淤泥質(zhì)土，地基承載力低，若推土機(jī)或普通挖機(jī)無法下至主河槽時(shí)，需采用浮箱式挖掘機(jī)進(jìn)行整平及余土收集。

考慮湖體開挖后主土方運(yùn)輸通道兩側(cè)深度部分超過5 m，開挖時(shí)距離施工土方運(yùn)輸通道邊線預(yù)留1 m的安全距離作為安全平臺，預(yù)留坡比為1:2.5，待土方運(yùn)輸通道兩側(cè)區(qū)域開挖完畢后，安全平臺隨施工土方運(yùn)輸通道一起開挖。同時(shí)為確保施工時(shí)土方運(yùn)輸通道穩(wěn)定，對土方運(yùn)輸通道進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算。邊坡最小安全系數(shù)為 1.2，經(jīng)驗(yàn)算實(shí)際安全系數(shù)為 1.229，滿足穩(wěn)定性要求?？紤]土方運(yùn)輸通道挖除時(shí)開挖側(cè)邊坡的穩(wěn)定性，土方運(yùn)輸通道挖斷處開挖坡比不得小于1:2.5，同時(shí)預(yù)留不小于5 m的二級安全平臺。

3.4 高程控制

開工前設(shè)置測量控制網(wǎng)。按要求放出邊坡線、主河槽中心線、底腳線等。

開挖作業(yè)期間每個(gè)分區(qū)內(nèi)配備兩個(gè)高程控制班組，利用GPS流動站時(shí)時(shí)檢測各個(gè)作業(yè)點(diǎn)的最終泥面高程，及時(shí)提醒挖機(jī)操手調(diào)整開挖深度。

開挖作業(yè)進(jìn)入斜坡區(qū)域后，測量班組提前確定坡腳、坡肩位置及梯度，分別在坡頂與坡腳用木樁標(biāo)記，中間用引線連接，引線上每隔5 m做一個(gè)標(biāo)記，并計(jì)算出其開挖深度，現(xiàn)場管理人員根據(jù)開挖深度控制開挖坡面。沿坡面等高線每隔50 m做一條引線標(biāo)記，保證施工精度。

每個(gè)大網(wǎng)格開挖結(jié)束后，再次全面進(jìn)行一次高程測量，如發(fā)現(xiàn)淺點(diǎn)利用浮箱式挖掘機(jī)進(jìn)行“掃床”作業(yè)，確保高程滿足設(shè)計(jì)要求。

3.5 邊坡修整

1）臨時(shí)坡度修整：機(jī)械開挖土方時(shí)，接近臨時(shí)開挖坡面時(shí)采用反鏟削坡。施工土方運(yùn)輸通道兩側(cè)開挖臨時(shí)坡度為1:2.5，湖體兩側(cè)開挖邊線臨時(shí)坡度為1:2.5，實(shí)際施工的邊坡坡度應(yīng)適當(dāng)留有人工修坡余量，再以人工整修至符合要求的坡度和平整度。

2）二次理坡：根據(jù)目前下發(fā)的護(hù)岸圖紙，部分護(hù)岸與開挖邊線結(jié)合處，需提前施工護(hù)岸結(jié)構(gòu)，預(yù)留擋水土圍堰，待護(hù)岸結(jié)構(gòu)完成后，再將該部分土方挖除，并進(jìn)行二次理坡。

4 結(jié) 語

根據(jù)工程技術(shù)要求，施工時(shí)還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注如下注意事項(xiàng)：

1）內(nèi)湖開挖前應(yīng)清除施工區(qū)域內(nèi)地面上及地下的所有障礙物。

2）不能連續(xù)開挖進(jìn)行，因故中間需停置一段時(shí)間才能繼續(xù)開挖施工的坡比應(yīng)適當(dāng)放緩，每層放坡均以臺階錯(cuò)開。

3）保障車輛沖洗設(shè)施的沖洗效果，以保持市政道路的環(huán)境衛(wèi)生。

4）塑形土運(yùn)送區(qū)域及位置的布置，應(yīng)充分計(jì)算分析各區(qū)土方開挖總方量與湖區(qū)周圍堆土塑形區(qū)域的土方平衡關(guān)系，防止后期地形塑造施工中進(jìn)行土方二次倒運(yùn)。

隨著社會城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人民對居住生態(tài)環(huán)境要求的提高，公園建設(shè)需求將日益增大，類似本工程的新建或改建人工湖的項(xiàng)目將會增多，大方量土方開挖的重點(diǎn)在于提高開挖運(yùn)輸效率，減少地表及地下滲水對施工的不利影響，通過充分準(zhǔn)備、精心組織、集中力量組織機(jī)械化快速施工，達(dá)到提高施工效率、縮短工期、節(jié)約成本的目的。