蔡錫鏗 廣東粵源工程咨詢有限公司

在水利工程建設中的補水泵站科學、合理施工，能夠極大提高施工工藝水平，延長補水泵站的使用壽命。因此，為使其達到生態(tài)補水系統(tǒng)的建設要求，需要積極采取相關施工技術，逆作井在補水泵施工中具有較多的優(yōu)勢，例如占地少、支護簡單以及安全系數(shù)高等，因而得到了廣泛的應用。與此同時，為保證補水泵質量，補水泵站的地質多以填石為主，對方案進行及時優(yōu)化和完善，防止在施工中多次開挖，最大程度降低工程施工成本，滿足施工要求。

1.工程概況

以某補水泵站為例，該補水泵站所處河流全長1.8千米，水深在2.6-3.2米，河道寬度為10-25米。生態(tài)補水系統(tǒng)可作為啟動應急預案時的水質恢復的主要方式，在實際工作中能夠將河道下游水質較好的河水在水泵站的幫助下提升至一定的高度，再通過補水管道將水流輸送至河流的上游受到污染地區(qū)。該補水泵站位于河流下游，取水口則設置在與泵站距離10米位置的駁岸上。

2.水文地質與施工難點

2.1 水文地質

通過實際調研得出，補水泵站的地質情況如表1所示。該位置的總體高程為＋8.1米，地下水位則為＋3.8米。

表1 補水泵站地質情況

2.2 施工難點

由于本次項目中的補水泵站施工位置、地層以及地質條件相對復雜，加之在前期的勘測中所得數(shù)據(jù)和實際現(xiàn)場施工存在偏差，導致補水泵站的原有設計方案無法滿足施工要求。所以，為保證施工能夠順利進行，首先需要依據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境進行補水泵站施工工藝的完善和優(yōu)化，將原有的施工工藝更改為逆作法施工，能夠確保補水泵站施工質量和施工效率。除此之外，該項工程的主要施工難點還在于：①當實際開挖2米后，發(fā)現(xiàn)在1.5米以下全部為回填土塊，和地質報告中的數(shù)據(jù)信息不相符。因而再次走訪調查后得出，該地的駁岸背水位置以回填土塊為主。通過實地勘測，整個施工場地較小，大型機械設備無法進場施工，導致開挖難度進一步增大。②補水口的位置與該地主河道和泄洪道相連，每日漲潮落潮次數(shù)為兩次。而在補水口一側的駁岸以重力式墻為主，以砌體結構為主要材料，因而能夠將駁岸直接砌于巖石中，但由于駁岸長期未能得到有效維護，導致已出現(xiàn)多處漏水問題。在原有的施工圖紙中，主要采用單重管旋噴樁止水幕布的方式進行施工，但受到施工現(xiàn)場實際情況的影響，導致該方案無法具體落實。通過分析和研究，選擇逆作井的方式進行排水的開挖。③由于補水泵的安裝要求較高，需要有精確的安裝精度，同時需要具有較強的承載能力，所以施工應選在退潮時完成，在此階段的主要工作內容包括泵筒吊裝、定位、底部灌漿等。與此同時，由于補水站的整體施工位置處于泄洪道的位置，加之擋水墻之前的設計以單重管旋噴樁止水幕布為主，在實際施工中會受到石塊的限制導致其作用無法有效發(fā)揮，所以應重視排水工作的有效落實。通常情況下，為保證補水泵站在較為復雜環(huán)境中的施工質量，需要加強補水泵站的基座承載力，保證泵站的安裝精度，在退潮時進行相關作業(yè)，為施工水平的提升奠定基礎。

3.方案優(yōu)化

3.1 施工優(yōu)化

對于地質報告與實際施工情況不相符等問題，作為施工方需要積極予以解決，通過與監(jiān)理方、設計方以及勘查方組織相關會議的方式，依據(jù)實際測量結果，對施工圖紙進一步優(yōu)化，改變原有的沉井設計，將其變?yōu)槟孀骶?，采用逆作井的方式對取水口以及補水泵站采取圍護模式，加強保護。除此之外，為降低施工過程中的各項風險，施工方最終采取的施工方案為將內徑為7.2米的逆作井作為圍護結構，確保取水口與補水泵站施工安全。在進行逆作井的外圍布設注漿過程中，以滲透灌漿的方式進行外圍止水帷幕的設置，保證帷幕深度盡量與巖面平齊。當完成圍堰施工后，對取水口位置的駁岸進行有效破除。同時設置相應的龍門架與吊裝設備，利用人工操作的方式，將塊石以卷揚機的方式運送到地面上。退潮后，需要及時利用水泵進行強排施工，直到封底完成相關施工工作。

3.2 水利機械與金屬結構設計

為達到水泵啟動、調節(jié)以及檢修標準，單機的出口位置以手動閥為主。除此之外，由于水泵機組的揚程較高、出水管道長，所以需要設置水泵控制確保輸水效率的提升，同時能夠最大程度減少工程項目的投資。水泵機組出水管在引出泵房后需要與輸水鋼管相接，通常情況下輸水管道較長且所經地勢的高差也相對較高，所以在輸水管位置的合理距離內安裝相應的閉式止回閥，確保水泵安全。與此同時，為確保設備在后期能夠順利檢修與安裝，需要在泵房中設置相應的起重設備。泵房一般以圓筒結構為主，因此，采用4t的單梁環(huán)形軌道即可作為起重設備。其具體操作方式以地面操作為主，整機的功率為8.2kw。需要注意的是，應保證最低的泵站水位運行低于安裝具體高程。泵站的運行高程需要低于所設計的洪水水位，為科學將泵房內集水井的積水排出，需要安裝相應的排水泵，排水管道以熱鍍鋅鋼管為主。

3.3 電氣設計

為滿足補水泵站在日常工作中的用電負荷、停電檢修時的用電，需要設置站用變壓器，依據(jù)具體負荷進行容量的確認和電壓等級的確認。為進一步確保電動機能夠順利啟動，避免電網對補水泵站中其他設備進行沖擊和影響，在本次項目中以常規(guī)軟啟動的方式進行相關設置的安裝和設置。水泵的控制柜以金屬全封閉低壓開關柜為主，軟啟動控制柜具有配電與控制保護功能，因而能夠最大程度降低啟動的電流，實現(xiàn)電動機的短路保護。而泵站則以手動控制為主，現(xiàn)地設備控制箱則以繼電器硬布線邏輯作為二次回路，同時配備相應的數(shù)字化電氣監(jiān)測表，方便工作人員的日常巡查。補水泵站中的設備控制需要留有充足的控制信號與運行信號反饋，從而保證后期的補水泵站的自動化控制。除此之外，為避免補水泵站受到雷電等自然災害的控制，導致相關設備出現(xiàn)損傷，需要加強避雷裝置的安裝，使得避雷帶能夠和基礎接地網能夠有效連接。

4.復雜環(huán)境下補水泵站施工工藝分析

4.1 圍堰設計

在實際施工過程中，施工方發(fā)現(xiàn)補水泵處于泄洪道附近，因此，為確保補水泵站能夠正常施工，應加強圍堰工作，進而提高施工質量。為此，需要施工人員依據(jù)施工的總設計圖紙，將補水泵站的總圍堰高度設置為高于水面0.8米位置，堰頂?shù)膶挾仍O置在1.5米為宜。對于圍堰的迎水面與背水面的坡度比例設置在1:1.2，最后，采取填充黏土的方式，做好防滲墻的施工工作。

4.2 逆作法工藝流程

逆作井的位置主要與河道相鄰，且距離較近，所以，需要綜合考量工期與圍堰堰頂?shù)臉烁吒叨?。應將地坪放坡開挖到7.12米左右為宜，利用放線定樁、高程放線的方式進行后續(xù)的施工，采用架設龍門架和電動卷揚機的方式，進行樁孔開挖。

4.3 封底

由于補水泵站的補水口底板與補水泵站底板標高存在一定的差距，因此，需要在大逆作井中進行小型逆作井的開挖，從而保證補水泵站施工能夠順利完成。對于補水站的施工，在進行第一次的封底時應保證補水站的中心點位置準確，定位合理，同時將補水泵站的中心點作為圓點制作相應的圓柱形模板。當模板制作完成后，應及時進行混凝土的澆筑工作，在此過程中需要注意的是，混凝土的澆筑主要分為兩層，底板厚度控制在0.2米、0.9米之間。為保證混凝土澆筑完成后能夠達到良好的養(yǎng)護工作，需要保證混凝土的質量滿足施工要求。當混凝土凝固后，對其強度進行及時的檢查，當強度滿足施工要求后依據(jù)施工要求做好小逆作井的挖掘。當完成上述工作后，此時的補水泵站挖掘已進入到中微風化花崗巖中，因此，需要及時對花崗巖土層的承載能力、承載強度進行檢測，當花崗巖的土層承載強度高于680MPa后，確認補水泵站載重達到質量要求。對于補水泵站來說，盡管逆作井的注漿止水幕能夠實現(xiàn)一定的擋水效果，但依然在實際的施工中，由于補水泵站位于泄洪道位置，所以會受到潮漲潮落的影響，水壓會產生一定變化的同時會導致部分水流滲入到補水泵站的基坑中，對補水泵站挖掘施工造成不利影響。所以為保證補水泵站在實際施工過程中能夠順利完成，應與井內滲水問題相結合，對補水泵站的挖掘施工時間予以確定，保證施工工作安排合理。

4.4 泵站安裝

在本次施工中的花崗巖巖石的承載力較強，因此，采用利用花崗巖進行補水泵站底板設計是合理的，以科學的設計方式替換原有的補水泵站底板，不僅符合施工設計要求，還能夠最大程度節(jié)省泵站的施工時間，進而提高補水泵站的實際施工效率。對于補水泵站施工來說，小逆作井挖掘需要依據(jù)孔位進行膨脹螺栓的預埋，采用砂漿抹面的方式，做好花崗巖土層抹平工作，為后期的補水泵站機組安裝奠定基礎。吊裝工作主要操作采用預埋膨脹螺栓的方式，并將其固定完全，完成上述操作后，需要利用繩索的方式和逆作井的井圈進行連接并固定完全，避免出現(xiàn)補水泵站上浮問題。當完成吊裝固定后，應及時將補水泵站和逆作井的空隙以澆筑的方式進行填充，通常情況下的混凝土澆筑完成后的進水標高設置為＋2.62米，其原理在于能夠有效通過混凝土澆筑的方式提高補水泵站的抗浮能力。

4.5 取水口澆筑

補水泵站的取水口混凝土施工需要在安裝完補水泵站后再進行澆筑，之所以需要在安裝完成后操作的原因在于補水站的施工空間較小，無法進行大型機械設備的應用，采取該種方式能夠最大程度為后期的補水站施工留足一定的操作空間，方便后期施工。通常情況下，補水泵站取水口混凝土澆筑工作主要分為兩個步驟，其一，是需要將鋼筋綁扎和混凝土豎向澆筑的高程設置在＋4.1米左右，應保持和地下水位有一定的距離，同時，為防止地下水大量的滲入到補水泵站中，應及時安裝相應的橡膠止水膠帶，做好補水泵站取水口的澆筑防水工作，確保補水泵站的施工質量和施工效率。其二，當補水泵站取水口混凝土固化完成后需要對混凝土的強度進行嚴格檢測，只有混凝土強度滿足施工要求后才可繼續(xù)開展相關工作，當檢測過程中發(fā)現(xiàn)混凝土強度不足時，應及時采取相關措施予以補救。等到混凝土強度滿足施工要求后及時將逆作井支護進行拆除，做好施工前期的駁岸拆除恢復工作，利用防水砂漿和磚石進行駁岸的修復和重構，使得補水泵站補水口能夠與駁岸實現(xiàn)有效連接。當補水泵站的砌石駁岸強度滿足施工設計要求時，應及時將取水口和出水口的管道進行充分連接，并用粗砂進行孔隙的填充。

4.6 駁岸修復

當補水泵的補水口混凝土強度滿足施工要求后，需要及時將逆作井的護壁混凝土進行及時拆除，對駁岸進行科學修復和管理。采用防水砂漿進行縫隙的有效填充和銜接，當砌石駁岸達到一定要求后與出水管進行連接，填充孔隙并回填。最終的施工工藝為將土袋圍堰有效拆除后對河道進行恢復。

4.7 效果分析

對于本次項目施工，補水泵的補水口高度高于6.5米，由于補水泵與駁岸相鄰且與河道距離較近，因此，在實際的補水口施工過程中，需要做好維護結構的設計工作。為此，如果將圍護結構增加至兩個時，不僅增加了整體施工成本，更延長了施工工期。一方面，由于補水泵站和補水口的距離相對較近，如果都進行逆作井操作時，容易出現(xiàn)交圈問題，進而影響施工進程，即便不將拆除護壁時間作為施工要點，但隨著工期的延長必然會導致施工風險的加大。與此同時，施工方式的不同對工程造價也具有不同的影響，對于補水泵施工來說，為盡量降低施工成本，需要在滿足施工質量的基礎上進行工程的合理優(yōu)化，通過采取逆作井等施工工藝的方式，在保證施工進度的同時，提高施工效率。另一方面，補水泵站的施工從土地平整、養(yǎng)護到順利投入使用，時間一共達到80天，其中，在進行逆作井施工時的時間就達60天，逆作井的施工主要包括開挖、護壁以及封底養(yǎng)護等。如果依照原有的施工設計方案進行多次圍護，則該項工程的工期至少需要95天，但勞動力的投入?yún)s相差不大。所以，從成本與工期的角度來說，優(yōu)化后的方案施工效果更佳。

5.結論

綜上所述，由于本次補水泵站項目施工區(qū)域的整體地質條件較差、環(huán)境較為復雜，因而在實際的施工過程中需要做好實地勘察和施工方案的調整優(yōu)化工作。為保證補水泵站的整體施工質量和施工效率，施工方在實際施工前需要對項目做好施工成本分析工作，確保在滿足施工要求、保證工程項目安全的條件下，通過不斷優(yōu)化施工方案的方式，提高補水泵站的施工效率。為后期的施工規(guī)劃和管理奠定良好的基礎。