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關(guān)鍵詞:城市河道;河道清淤;淤泥處理;施工方案
Abstract:With the rapid development of China's city construction,City River as an important part of city water system,river depositand poor excretion,has a direct threat to the safety of people's life and property.According to the characteristics andfunctions of the Fuyang River in Handan City,analysis of distribution and channel sedimentation effect on bridge across theriver,this paper focuses on the research of river dredging has treatment and sludge treatment construction scheme.
Keywords:City River;River dredging;suldge treatment;construction scheme
中圖分類(lèi)號(hào):TQ639.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2013)
一、河道概況
滏陽(yáng)河被譽(yù)為邯鄲市的“母親河” ,擔(dān)負(fù)著市區(qū)雨水排泄和工農(nóng)業(yè)供水的雙重任務(wù)。滏陽(yáng)河城區(qū)段河道全長(zhǎng)16.8km。1999年開(kāi)始以來(lái),城區(qū)河道陸續(xù)得到治理,截止目前已治理河道13.4km,未治理3.4km。
滏陽(yáng)河城區(qū)治理段河道兩岸現(xiàn)狀為硬質(zhì)護(hù)坡或擋墻,形式多樣;河道邊坡及河底為土質(zhì)軟底,縱坡1/4000左右?,F(xiàn)狀河道平均淤積深度約2m左右,最大淤積深度3m,已治理段河口寬度30-50m。本次探討已治理河段清淤長(zhǎng)度7.45km,沿河涉及橋梁8座,大部分橋梁凈空高度不足2m。
滏陽(yáng)河城區(qū)段由于大部分治理段已運(yùn)行多年,在自然和人為的因素下,河道變窄,水流流速緩,河床淤積,部分河段隨意傾倒建筑和生活垃圾,加重了對(duì)河道排瀝斷面的影響,致使部分河段過(guò)水?dāng)嗝鎯H剩10m左右,達(dá)不到排瀝的要求,汛期城區(qū)雨水受滏陽(yáng)河城外洪水的頂托,造成城區(qū)雨水排除不暢,積水嚴(yán)重,給城區(qū)人民生活、交通及生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便和損失,并嚴(yán)重地威脅著人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全。
二、河道清淤制約性因素分析
滏陽(yáng)河貫穿邯鄲市主城區(qū)中心地段,河道沿線多為居民區(qū)、商業(yè)及公共綠化等,沿河涉及跨河橋梁較多,河道承擔(dān)著城市排瀝和工業(yè)供水的雙重任務(wù),不僅施工機(jī)械作業(yè)面有限,而且施工與居民生活、淤泥運(yùn)輸與環(huán)境污染之間的矛盾十分突出。因此科學(xué)合理的選擇施工方法與脫水工藝就顯得尤為重要。
三、施工方案比選
(一)河道清淤方案
目前,國(guó)內(nèi)較為常用的河道清淤方法主要分為三種:傳統(tǒng)施工方法、水力沖挖施工方法和環(huán)保型絞吸式挖泥船施工方法。
(1)傳統(tǒng)的施工方法也叫干式清淤法。主要適用于河水易排干。清淤時(shí)先對(duì)河道進(jìn)行截流,同時(shí)進(jìn)行排水,將清淤河道積水基本排干。然后采用長(zhǎng)臂式挖掘機(jī)沿河道兩岸進(jìn)行清淤。該施工方法的優(yōu)點(diǎn)是易于控制清淤深度,清淤?gòu)氐?,施工效率高,同時(shí)易于觀察清淤后的河底狀況,利用河道兩岸作為臨時(shí)棄泥(土)場(chǎng),避免遠(yuǎn)距離淤泥輸送,工程成本相對(duì)較低,可以實(shí)現(xiàn)車(chē)水馬龍的轟動(dòng)場(chǎng)面。缺點(diǎn)是設(shè)備投入較多,相互之間干擾大;對(duì)兩岸已建工程設(shè)施損壞嚴(yán)重;對(duì)周邊環(huán)境有二次污染,沿河居民對(duì)施工的干擾也大。
(2)水力沖挖施工方法也叫半干式清淤法。施工時(shí)采用攪吸設(shè)備進(jìn)行攪拌、抽排清淤,同時(shí)由工人使用高壓水槍在攪吸設(shè)備旁邊予以輔助。半干式清淤與干式清淤的不同之處在于前者并非將河道積水完全排干,而留有10-20cm深河水用于攪拌淤泥,清淤過(guò)程需要水源,淤泥輸送方式采用管道輸送,與濕式清淤相同。半干式清淤的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便,攪吸泥設(shè)備體積小,便于穿過(guò)橋梁進(jìn)行施工,而且拆裝、運(yùn)輸方便;管道輸送避免了運(yùn)輸途中的二次污染問(wèn)題,對(duì)周邊環(huán)境和沿河居民生活基本沒(méi)有影響。缺點(diǎn)是高壓水槍、泥漿泵、加壓泵耗電量大;人工費(fèi)高,工作環(huán)境差;管道輸泥距離越遠(yuǎn),成本越高,效率越低,同時(shí)需要中斷下游工業(yè)供水任務(wù)。
(3)環(huán)保型絞吸式挖泥船施工方法也叫濕式清淤法。其工作原理是利用吸水管前端環(huán)保絞刀和密封罩裝置,將河底泥沙進(jìn)行切割和攪動(dòng),再經(jīng)吸泥管將絞起的泥沙物料,借助強(qiáng)大的泵力,輸送到儲(chǔ)泥場(chǎng),它的挖泥、運(yùn)泥、卸泥可以一次連續(xù)完成。由于整個(gè)施工過(guò)程采用水下施工、密封管道運(yùn)送,徹底避免了淤泥的二次污染。該施工方法除具備水力沖挖施工的優(yōu)點(diǎn)外,還具有無(wú)需導(dǎo)流、不影響工業(yè)正常供水、綜合成本低等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是:絞吸船對(duì)于河道水深有一定的要求,不同的船型要求河道水深也不同,一般至少需要1.2-1.5m預(yù)留深度;對(duì)跨橋作業(yè)的橋梁高度有要求,當(dāng)無(wú)法通過(guò)的橋梁施工時(shí),需要將船只進(jìn)行拆卸、吊裝;對(duì)距離儲(chǔ)泥場(chǎng)超過(guò)2km的淤泥輸送,需要泵送加壓才能完成。
綜合分析上述三種施工方法,由于清淤河段位于城區(qū),為避免施工現(xiàn)場(chǎng)和淤泥運(yùn)輸對(duì)城市環(huán)境造成二次污染,確保居民生活和工業(yè)供水不受干擾,推薦使用環(huán)保型絞吸式挖泥船進(jìn)行河道清淤疏浚施工。
(二) 淤泥處理方案
由于水力沖挖施工方法和環(huán)保型絞吸式挖泥船施工方法輸送到儲(chǔ)泥場(chǎng)的淤泥漿主要成分是水,含水率80%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于河底水下自然土方的天然含水率。如何減少淤泥運(yùn)輸污染和占地賠償,已成為城市河道施工急需解決的問(wèn)題。
目前,國(guó)內(nèi)外淤泥處理的方法主要包括自然脫水干燥法、機(jī)械脫水法、攪拌固結(jié)法等。
(1)自然脫水干燥法就是通過(guò)自然暴曬、人工翻曬、底面脫水、塹壕挖掘等方法,待淤泥含水率降低后再運(yùn)輸。該方法工藝簡(jiǎn)單,直接成本最低,適合處理工程量小、含水率不高、透水、無(wú)污染的原狀淤泥。缺點(diǎn)是脫水效率低,干燥周期長(zhǎng),受天氣影響大,且占地多,人工費(fèi)高,一般適用于市外工程。
(2)機(jī)械脫水是目前普遍采用的污泥脫水方法。脫水機(jī)械主要有板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)和轉(zhuǎn)筒離心機(jī)等。脫水效果差、能耗大、產(chǎn)量低,處理后的淤泥含水率仍在60%以上,形狀成泥團(tuán)狀,在運(yùn)輸過(guò)程中,淤泥經(jīng)過(guò)震動(dòng)仍然會(huì)有稀泥流落到路面,形成二次污染。該脫水方法一般應(yīng)用于污水處理廠的少量污泥處理。
(3)攪拌固結(jié)法是通過(guò)向泥漿中添加FSA泥沙聚沉劑、HEC高強(qiáng)高耐水土體固結(jié)劑,進(jìn)行物理作用和化學(xué)反應(yīng),加快泥水分離和有害物質(zhì)處理,最終經(jīng)過(guò)機(jī)械擠壓,形成泥餅(含水率40%),便于運(yùn)輸。污泥干化過(guò)程中產(chǎn)生的退水符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn),對(duì)下游河道沒(méi)有污染。
上述三種淤泥處理方法,經(jīng)過(guò)分析,攪拌固結(jié)處理效果最好,成本略高于機(jī)械脫水工藝,如果考慮遺漏到城市道路上淤泥的人工清掃費(fèi)和運(yùn)輸工效,攪拌固結(jié)與機(jī)械脫水工藝處理成本基本持平,所以擬推薦攪拌固結(jié)進(jìn)行淤泥處理。
四、施工方案設(shè)計(jì)
針對(duì)邯鄲市區(qū)段滏陽(yáng)河特點(diǎn),為了減少脫水固結(jié)設(shè)備搬運(yùn)次數(shù)和施工對(duì)居民的噪音影響,城區(qū)間無(wú)合適施工場(chǎng)地,儲(chǔ)泥場(chǎng)和脫水固結(jié)設(shè)備占地選在河道下游空闊地。河道淤泥漿通過(guò)管道輸送至淤泥處理場(chǎng)地進(jìn)行脫水固結(jié)處理,然后將固結(jié)后的泥餅外運(yùn)至外環(huán)路之外。
1、清淤疏浚施工工序
2、淤泥處理工藝
泥漿輸入沉淀池進(jìn)行重力分選,將大顆粒沉淀,漂浮雜物及垃圾通過(guò)格柵機(jī)去除。利用沉淀池和調(diào)節(jié)池之間高程差,泥漿在重力作用下自流至調(diào)節(jié)池,通過(guò)泥漿泵將泥漿送入泥漿攪拌機(jī),配料系統(tǒng)加入FSA、HEC等材料,使泥漿與材料充分混合反應(yīng)。將添加材料后的泥漿泵送至均化池,完成調(diào)質(zhì)調(diào)理后的泥漿通過(guò)泵送至固液壓濾分離系統(tǒng)進(jìn)行脫水固結(jié),分離的尾水回注河道,經(jīng)過(guò)固結(jié)脫水后含水率在40%以下的泥餅外運(yùn)至棄土場(chǎng)。
五、結(jié)束語(yǔ)
滏陽(yáng)河邯鄲市城區(qū)段河道清淤和淤泥處理施工方案的探討,確定了合理、經(jīng)濟(jì)、有效、可行的城市河道清淤和淤泥處理施工方案,工程完成后,將為城市水系建設(shè)、沿岸景觀、亮化美化奠定了基礎(chǔ),同時(shí),對(duì)于開(kāi)展北方城市河道清淤工作,具有重要的借鑒和推廣意義。
參考文獻(xiàn):
[1]JTJ319-99《疏浚工程技術(shù)規(guī)范》;
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我國(guó)的河流分布廣、數(shù)量多,流域面積達(dá)到10000萬(wàn)m2以上的中小型河流有50000多條[1],城市中小河流擔(dān)負(fù)著防洪排澇、景觀旅游、生態(tài)平衡等多種功能,是城市建設(shè)的重要組成部分。但是隨著城市化進(jìn)程速度的加快,城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人口快速增長(zhǎng),城市中小河流的污染、淤積情況也在不斷加劇,水質(zhì)不斷降低,主要有以下表現(xiàn):(1)許多中小河流長(zhǎng)期接納城市污水,城市河道淤積嚴(yán)重,局部地段河底較高、甚至封堵,淤泥污染嚴(yán)重,河水生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,不利于水體的自我修復(fù);(2)由于城市中小河流上游截流等原因致使補(bǔ)給水源較為匱乏,客水量小,所以稀釋能力差,加上水流不暢,交換能力和自凈能力下降,致使污染物大量沉積,形成淤泥,淤泥中污染物長(zhǎng)期淤積于河床底部又再次釋放引起內(nèi)源污染。同時(shí),河道淤積也會(huì)導(dǎo)致河道的行洪能力降低,災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提升,一旦到了汛期,遇到大雨暴雨時(shí),極有可能引發(fā)雨水漫溢,甚至導(dǎo)致洪災(zāi)[2]。因此城市中小河流清淤工作刻不容緩。
2清淤技術(shù)分析
城市中小河道的清淤方法與大江大河、港口航道的清淤方法有所不同,其具有河道窄、河水淺、單個(gè)斷面清淤工程量小、河道兩岸建筑物多、大型機(jī)械船通行困難、清淤對(duì)象含有各種垃圾等特點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn),常被用于城市中小河道清淤的施工方案有搭設(shè)圍堰排干河水的干槽清淤和利用船只進(jìn)行的水下清淤,其中,干槽清淤又根據(jù)設(shè)備的選擇分為干挖法清淤、泥漿泵法清淤和水力沖刷法清淤,水下清淤根據(jù)設(shè)備的不同分為絞吸式挖泥船清淤、抓斗式挖泥船清淤及斗輪式挖泥船清淤[3]。分類(lèi)如圖1所示。
2.1干槽清淤
干槽清淤,指通過(guò)構(gòu)筑臨時(shí)圍堰,將部分河道水流排干,在干槽區(qū)域進(jìn)行施工。其中,適用于對(duì)干槽進(jìn)行清淤的施工方式又分為干挖法、泥漿泵法及水力沖挖法[4]。2.1.1干挖法清淤干挖法清淤指采用挖掘機(jī)對(duì)排干水后的作業(yè)區(qū)直接進(jìn)行開(kāi)挖,挖出的淤泥直接由渣土車(chē)外運(yùn)或者放置于岸上的臨時(shí)堆放點(diǎn)。淤泥含水量較大的情況下,采取晾曬或摻土攪拌的方法使淤泥含水量得到控制。干挖法清淤的優(yōu)點(diǎn)是清淤直觀、徹底,對(duì)于設(shè)備、技術(shù)要求不高,產(chǎn)生的淤泥含水率低,易于后續(xù)處理。2.1.2泥漿泵法清淤泥漿泵法清淤指在實(shí)施人工簡(jiǎn)單清理河道垃圾后,利用泥漿泵直接將淤泥打運(yùn)至沿岸棄土場(chǎng)。泥漿泵法清淤適合用在斷面窄的河道,其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備調(diào)遣方便,挖運(yùn)吸一體,施工質(zhì)量較好,不足之處是,前期必須進(jìn)行人工清理河道垃圾,否則會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行。2.1.3水力沖刷法清淤水力沖刷法清淤指采用高壓水槍沖刷底泥,使泥漿匯集到事先設(shè)置好的低洼區(qū),再由泥漿泵吸取、管道輸送,將泥漿輸送至岸上的堆場(chǎng)或集漿池內(nèi)。水力沖刷法清淤尤其適合做過(guò)河底硬化的河道,可以保護(hù)硬化的河底不被機(jī)械破壞。但是這種方法相較于干挖清淤,其形成的泥漿濃度低,不便后續(xù)處理。綜合上述3個(gè)施工方式,干槽清淤適用于流量較小的河道,其優(yōu)點(diǎn)是施工狀況直觀、質(zhì)量易于保證,也可以解決清淤對(duì)象中含有復(fù)雜垃圾的情況。缺點(diǎn)是,由于要排干河道中的流水,很多河道只能在非汛期進(jìn)行施工,工期受到一定限制,同時(shí),增加了臨時(shí)圍堰施工的成本,機(jī)械、車(chē)輛的進(jìn)出對(duì)河道邊坡和生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)造成一定影響,需要增加后期恢復(fù)邊坡的成本。
2.2水下清淤
水下清淤,指具備一定水深的情況下,由船只作為施工平臺(tái),將清淤設(shè)備裝配在船上,在水面上操作清淤設(shè)備進(jìn)行淤泥開(kāi)挖。水下清淤可以通過(guò)絞吸式挖泥船、抓斗式挖泥船、斗輪式挖泥船進(jìn)行。2.2.1絞吸式挖泥船清淤絞吸式挖泥船利用裝在船前的橋梁前緣絞刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),將河床底泥進(jìn)行切割和攪動(dòng),并進(jìn)行泥水混合,形成泥漿,通過(guò)船上離心泵產(chǎn)生的吸入真空,使泥漿沿著吸泥管進(jìn)入泥泵吸入端,經(jīng)全封閉管道輸送至堆場(chǎng)中。絞吸式清淤是一個(gè)挖、運(yùn)、吹一體化施工的過(guò)程,采用全封閉管道輸泥,不會(huì)產(chǎn)生泥漿散落或泄漏,但泥漿濃度偏低,導(dǎo)致泥漿體積增加,會(huì)增大淤泥堆場(chǎng)占地面積。2.2.2抓斗式挖泥船清淤抓斗式挖泥船通過(guò)挖泥船前臂抓斗伸入河底,利用油壓驅(qū)動(dòng)抓斗插入底泥并閉斗抓取水下淤泥,之后提升回旋并開(kāi)啟抓斗,將淤泥直接卸入靠泊在挖泥船舷旁的駁泥船中,開(kāi)挖、回旋、卸泥循環(huán)作業(yè)。清出的淤泥通過(guò)駁泥船運(yùn)輸至淤泥堆場(chǎng)。抓斗式挖泥船靈活機(jī)動(dòng),不受河道內(nèi)垃圾、石塊等障礙物影響,適合開(kāi)挖較硬土方或中央帶較多雜質(zhì)垃圾的土方,但抓斗式挖泥船對(duì)極軟弱的底泥敏感度差,容易造成表層浮泥經(jīng)攪動(dòng)后又重新回到水體之中。2.2.3斗輪式挖泥船清淤斗輪式挖泥船利用專(zhuān)用斗輪挖掘機(jī)開(kāi)挖水下淤泥,開(kāi)挖后的淤泥通過(guò)挖泥船上的大功率泥泵吸入并進(jìn)入輸泥管道。經(jīng)全封閉管道輸送至指定卸泥區(qū)。同絞吸式挖泥船類(lèi)似,采用全封閉管道輸泥,不會(huì)產(chǎn)生泥漿散落或泄漏,但斗輪式清淤在清淤工程中逃淤、回淤情況嚴(yán)重,清淤不夠徹底,容易造成大面積水體污染。綜合上述3個(gè)施工方式,利用機(jī)械船進(jìn)行的水下清淤適合泥層厚度大的河道,其優(yōu)點(diǎn)是施工過(guò)程不受天氣影響,清淤過(guò)程不會(huì)對(duì)河道通航產(chǎn)生影響,施工精度高;缺點(diǎn)是因強(qiáng)烈攪動(dòng)底泥,容易造成底泥中污染物擴(kuò)散,同時(shí)逃淤、回淤現(xiàn)象也比較嚴(yán)重??傮w來(lái)說(shuō),在有條件可以將河道部分排干的情況下選擇干槽清淤,清淤效果最為顯著,在不能夠排干的情況下,通過(guò)小型清淤船清淤也可以成為一種選擇。
3施工應(yīng)用
3.1工程概況
清河發(fā)源于北京西山碧云寺,流經(jīng)海淀區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)、昌平區(qū),橫跨中關(guān)村科技園區(qū),緊鄰五環(huán)路和奧林匹克森林公園,在順義區(qū)境內(nèi)入溫榆河,全長(zhǎng)23.6km,流域范圍北至西三旗,南至西直門(mén)外,西至玉泉山,東至溫榆河,總流域面積21000萬(wàn)m2,是北京市北部主要城市排水河道。主要支流為北旱河、萬(wàn)泉河、小月河及仰山大溝、東小口溝等。清河規(guī)劃20年一遇洪水流量為158~556m3/s,50年一遇洪水流量為190~690m3/s。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行,河道內(nèi)出現(xiàn)了大量渣土垃圾及淤泥,嚴(yán)重影響河道行洪安全,影響景觀環(huán)境,為了治理和還清清河,保障過(guò)流能力,營(yíng)造良好的水環(huán)境,建設(shè)宜居生態(tài)環(huán)境,需要對(duì)清河進(jìn)行清淤工程建設(shè)。
3.2清淤方案分析
本次主要工程任務(wù)是對(duì)清河淤積較嚴(yán)重的5段進(jìn)行清淤,恢復(fù)河道設(shè)計(jì)斷面。確定施工方案考慮以下幾個(gè)因素。1)工期:施工工期為2014年4月11日~2014年5月20日,為北京市的非汛期。2)河流情況:清河是北京市北部主要城市排水河道,河水較淺,流速緩慢。3)淤積情況:工程段淤泥平均厚度為45cm,河道內(nèi)含有大量渣土垃圾及少量生活垃圾,淤泥情況復(fù)雜。4)排泥場(chǎng):施工所在位置附近無(wú)法落實(shí)排泥場(chǎng),需要將清除的淤泥直接裝到渣土車(chē)進(jìn)行外運(yùn)。5)對(duì)外交通:工程對(duì)外交通線路自巡河路可連接至八達(dá)嶺高速、北五環(huán)、黑泉路,主要外來(lái)物資、施工機(jī)械可通過(guò)上述道路運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng),同時(shí)將淤泥通過(guò)上述道路轉(zhuǎn)運(yùn)到棄料場(chǎng)。根據(jù)上述河道特點(diǎn)和施工條件,此次清河清淤工程選擇搭設(shè)圍堰,排干部分河道,進(jìn)行干槽清淤,同時(shí)也采用干挖清淤法,利用挖掘機(jī)進(jìn)入河道直接對(duì)淤泥進(jìn)行開(kāi)挖。
3.3施工
各段清淤時(shí)均采用機(jī)械為主人工配合的方式清理,此次施工,在前期工作:測(cè)量定點(diǎn)、修建河道兩岸施工馬道及洗車(chē)池、搭設(shè)圍堰及圍堰內(nèi)抽水結(jié)束后,先由挖掘機(jī)將淤泥集中(人工配合將零散淤泥集中),再由裝載機(jī)運(yùn)輸?shù)今R道附近集料,由挖掘機(jī)按淤泥∶土=1∶0.5摻拌土,最后由車(chē)輛運(yùn)輸?shù)皆料{場(chǎng)所。為保證車(chē)輛運(yùn)輸不對(duì)市區(qū)環(huán)境造成污染,施工現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛出入口分別設(shè)置洗車(chē)槽,同時(shí)鋪設(shè)無(wú)紡布,并安排專(zhuān)人進(jìn)行車(chē)輛清洗工作,對(duì)每輛渣土外運(yùn)車(chē)輛須經(jīng)打掃車(chē)輪、車(chē)廂后方可放行。在渣土運(yùn)輸?shù)膮^(qū)間段內(nèi)安排清潔人員,隨時(shí)對(duì)車(chē)輛散落下來(lái)的土塊、泥塊進(jìn)行清掃,并安排專(zhuān)人進(jìn)行巡視、值班、組織路通。
4結(jié)論
城市中小河道的清淤工程既有傳統(tǒng)清淤的“疏通”目的,也就是解決排澇、防洪、灌溉功能保障的目的,也有改善河道水質(zhì),促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)健康,提升河道景觀的深層目的。因此,從清淤的前期工作、方案制定、工藝選擇、工程實(shí)施的所有環(huán)節(jié)中,必須保證這種“多目的”清淤的特征。在清淤方法多種多樣的情況下,依據(jù)清河河道、水流等的特點(diǎn),進(jìn)行各方面的分析論證,成功地利用“干挖清淤法”的清淤方式,實(shí)現(xiàn)了清河清淤的目的,取得了很好的效果,實(shí)現(xiàn)了“水清岸綠,循環(huán)流暢,生態(tài)健康,人水和諧”的目標(biāo)。為城市中小河道清淤積累了經(jīng)驗(yàn)。
作者:王亞閣 單位:北京翔鯤水務(wù)建設(shè)有限公司
【參考文獻(xiàn)】
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【關(guān)鍵詞】地基處理;沉降;拋石擠淤;軟土地基
1 引言
拋石擠淤是在軟土地基處理上采取強(qiáng)迫換土措施的一種新興方法?!督ㄖ鼗幚砑夹g(shù)規(guī)范》中,僅將其作為一般的強(qiáng)夯置換法進(jìn)行考慮。與強(qiáng)夯法和置換法有很大不同的是,它通過(guò)拋投一定數(shù)量的大尺寸碎石、塊石,將淤泥擠出并占據(jù)其位置,并在填石層上利用強(qiáng)夯夯實(shí),進(jìn)一步達(dá)到碎石間空隙的擠淤,起到提高地基強(qiáng)度和承載力,減小沉降量,提高土體的穩(wěn)定性的作用。特別適用于潮濕濕軟的洼地,淤泥厚度層較薄,表層沒(méi)有硬殼,擠壓片石時(shí)容易沉達(dá)底部的軟土地基上采用。由于拋石擠淤法不用抽水排水、不用挖淤,施工簡(jiǎn)單迅速,在合適的工況下可優(yōu)先選擇使用。
本文結(jié)合一項(xiàng)天津地區(qū)大面積場(chǎng)區(qū)平整項(xiàng)目,從方案選擇、施工、后期檢測(cè)等方面對(duì)拋石擠淤地基處理的全過(guò)程進(jìn)行了介紹,可供在相近地質(zhì)條件下工程參考。
2 地區(qū)地質(zhì)概況
天津沿海地區(qū)屬于三角洲相沉積,具有斜層理和夾層。在靠近海岸線地區(qū),密布較多的濕地、鹽沼和河塘。天津?qū)贋I海沖擊平原,成土歷史短,地下水位淺,土中含有一定量的有機(jī)質(zhì),土的固結(jié)程度很差。部分地區(qū)淺層土天然含水量和天然孔隙比很大,屬于淤泥質(zhì)細(xì)粒土,具有壓縮性大、承載能力低、排水性差等特點(diǎn)。工程建設(shè)時(shí)應(yīng)引起重視,避免產(chǎn)生大面積的地面下沉或不均勻沉降。而拋石擠淤能很好的解決海相、湖沼相、三角洲相等河流沖積物軟土問(wèn)題,在天津沿海地區(qū)進(jìn)行場(chǎng)區(qū)建設(shè)有很廣的應(yīng)用市場(chǎng)。
3 場(chǎng)區(qū)軟基處理技術(shù)方案選擇分析
由于場(chǎng)區(qū)為堰塘地區(qū),淤泥深度較厚大于4m,淤泥下臥軟弱層。拋石不能完全沉到底部,處理后會(huì)產(chǎn)生工后沉降??紤]到淤泥厚度大于處理的臨界厚度,全部挖出淤泥進(jìn)行置換換填,挖除淤泥量大而使作業(yè)困難,處置麻煩,換填砂石量大,造價(jià)高。經(jīng)論證,確定先挖出部分淤泥達(dá)到處理的臨界厚度,然后再進(jìn)行拋石方法處理。能比換填方法加快速度,節(jié)省工期和降低造價(jià),與直接拋石施工相比較,質(zhì)量更能得到保證。
4 施工準(zhǔn)備與技術(shù)方案
4.1 施工準(zhǔn)備
施工前,應(yīng)調(diào)查擬施工區(qū)域周?chē)呐潘闆r,以保證擠淤產(chǎn)生的水流能排出施工區(qū)域,并同時(shí)避免其他水流流入。為保證原料充足連續(xù)施工,應(yīng)備有足夠量的片石堆放場(chǎng),片石宜采用不易風(fēng)化的大石塊,浸水抗壓強(qiáng)度不小于20MPa,其尺寸不應(yīng)小于0.3m。
4.2 技術(shù)方案
拋石擠淤的施工工藝順序:測(cè)量放線―排除地表水―清淤―片石擠淤―碾壓―第2次清淤―再次片石擠淤―表層處理―碾壓―砂礫石鋪設(shè)或者土工合成材料處治―再碾壓。
施工中,先劃分場(chǎng)區(qū)范圍并確定施工單元,以15~20m寬度作為一個(gè)處治單元。為保證施工連續(xù)、材料充足,應(yīng)提前備足片石量;片石可以分散卸在靠處治單元邊緣的側(cè)邊。實(shí)測(cè)好地面的高程,簡(jiǎn)單清理地表,就可以用挖掘機(jī)挖除表面淤泥。其挖出的淤泥可臨時(shí)堆碼在已經(jīng)處治的單元,然后及時(shí)運(yùn)出施工區(qū)域。擠淤時(shí),小塊片石可采用人工投擲,大塊片石可采用挖掘機(jī)將片石擺放平整。擺放的同時(shí)進(jìn)行夯打,保證片石沉入淤泥底部,繼續(xù)夯打至沒(méi)有明顯沉陷為止。片石粒徑宜大于30cm,人工或機(jī)械投擲片石施工時(shí),要求均勻,拋投時(shí)大小搭配。投擲完后進(jìn)行碾壓,壓路機(jī)強(qiáng)震壓力不少于50t,對(duì)投擲的片石要反復(fù)碾壓。壓實(shí)后達(dá)到整體密實(shí),無(wú)回彈現(xiàn)象即可。
碾壓完畢后,在其上部換填小粒徑片石作業(yè)。換填的片石應(yīng)該層層鋪擺,用小碎石填縫,并采用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓,直到碾壓穩(wěn)定無(wú)明顯輪跡為止。
由于施工場(chǎng)區(qū)較平坦,拋填從場(chǎng)區(qū)中心開(kāi)始,向前行進(jìn),同時(shí)向兩側(cè)對(duì)稱拋填至全寬,將軟土分別向兩側(cè)擠出。遇有個(gè)別起伏較大地段時(shí),應(yīng)在低側(cè)部位多拋填,處理至片石拋出軟土面即與周?chē)匦胃叨然疽恢拢缓笤侔凑佁钸M(jìn)行施工。一次拋填完成后,大石塊間空隙較大,可用較小石塊填塞墊平,用重型壓路機(jī)壓實(shí)至穩(wěn)定。穩(wěn)定與否,可根據(jù)壓路機(jī)碾壓時(shí)觀察有無(wú)碾壓回彈或下沉現(xiàn)象產(chǎn)生。不發(fā)生上述現(xiàn)象就可以認(rèn)為拋填片石已經(jīng)被碾壓至穩(wěn)定狀態(tài)了。
拋石擠淤完成驗(yàn)收,即可進(jìn)行土工合成材料處治層的施工。先在經(jīng)碾壓穩(wěn)定的片石表面上鋪設(shè)10cm厚的碎石和10cm厚砂墊層。碾壓密實(shí)后,鋪設(shè)土工隔柵。土工格柵采用尼龍繩縫接或U形釘連接等方法將格柵單元連接成一整體。土工合成材料在存放以及鋪設(shè)過(guò)程中,應(yīng)盡量避免長(zhǎng)時(shí)間暴曬或暴露,以防性能劣化。因此,鋪設(shè)完一層土工格柵后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行基層填筑。基層鋪筑按“先兩邊,后中間”的原則施工。
5 關(guān)鍵作業(yè)過(guò)程控制
5.1 清淤
(1)清淤寬度按照1:1.5放坡系數(shù)確定放坡寬度,再加3m施工工作面,以預(yù)防邊坡處淤泥滑坡影響正常施工。
(2)根據(jù)施工力量確定合適的處治單元。
(3)自卸車(chē)將淤泥運(yùn)至規(guī)定棄土場(chǎng)內(nèi),對(duì)于流動(dòng)性較大的淤泥采用封閉式自卸車(chē)運(yùn)輸,以免污染環(huán)境。對(duì)運(yùn)輸路線,安排專(zhuān)人清理運(yùn)輸途中掉落的淤泥,以不污染行進(jìn)路面。
(4)如遇淤泥的流動(dòng)性大難以堆放,可簡(jiǎn)單磚砌一座高1.5m棄土場(chǎng),將挖出的淤泥運(yùn)至棄土場(chǎng)內(nèi)晾曬,失水穩(wěn)定后供綠化用土或復(fù)耕用土。
5.2 地表清理
拋石之前,地表應(yīng)進(jìn)行清理,避免以后使用過(guò)程中因雜質(zhì)而產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì),影響地基承載性能。清理的物質(zhì)包括表層土、植物的根莖與亂石垃圾等,清理可采用人工配合挖掘機(jī)清除。清理后拋石前,可進(jìn)行挖淤,并將挖出的淤泥運(yùn)出場(chǎng)區(qū)外。
5.3 投拋片石
拋石,采用挖掘機(jī)和人工配合的行進(jìn)占位法進(jìn)行,分層拋填。第一層的拋填厚度,要能給施工機(jī)械提供繼續(xù)施工的工作面,并要有一定的承載能力,保證挖掘機(jī)不沉陷。若發(fā)現(xiàn)片石碾壓后沉降量較大,則需再拋一層片石進(jìn)行碾壓,直至片石沉降量滿足要求。為保證碾壓機(jī)械正常工作而不致陷入,應(yīng)先進(jìn)行初步擠淤,利用片石的自重下沉,下沉穩(wěn)定后再采用自重較大的推土機(jī)、挖掘機(jī)等履帶式施工機(jī)械進(jìn)行往返碾壓。履帶機(jī)械底部接觸面積大,配合推鏟能保證機(jī)械不傾倒。
5.4 檢測(cè)
處治完畢后進(jìn)行沉降觀測(cè),與挖坑探查法相結(jié)合能有效檢驗(yàn)拋石擠淤的效果。在確定場(chǎng)區(qū)的觀測(cè)點(diǎn)后,進(jìn)行沉降桿安裝,精確測(cè)定初始高程作為后期對(duì)比數(shù)據(jù)依據(jù)。每壓實(shí)一遍后,即觀測(cè)檢測(cè)點(diǎn)的高程,并將兩次高程進(jìn)行對(duì)比,沉降差控制在3mm以內(nèi)即可判定沉降穩(wěn)定,壓實(shí)度滿足要求。檢驗(yàn)合格后,方可進(jìn)行后續(xù)施工。檢驗(yàn)不符合要求,須查明原因,采取措施或繼續(xù)碾壓,直到合格。
6 沉降與沉降差檢測(cè)
為保證拋石碾壓均勻,處理后的地基力學(xué)性質(zhì)相近,需要進(jìn)行全范圍內(nèi)沉降差觀測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置方式,應(yīng)根據(jù)場(chǎng)區(qū)面積梅花形布置,中間一點(diǎn),其他4點(diǎn)布置在中間點(diǎn)周?chē)?,點(diǎn)間隔60m左右。沉降觀測(cè),在拋石達(dá)到自然標(biāo)高后,采取埋設(shè)鋼板制作的沉降板配合沉降桿進(jìn)行。沉降桿與保護(hù)套管要嚴(yán)格垂直,使沉降桿位于套管中間并與套管保持豎直平行。施工期內(nèi),每填筑1 m觀測(cè)記錄一次。施工過(guò)程中沉降差檢測(cè)結(jié)果如下表1所示。
表1 拋石后強(qiáng)振碾壓沉降差記錄表(mm)
點(diǎn)位 第3遍碾壓 第4遍碾壓 第5遍碾壓 第6遍碾壓 第7遍碾壓
左上-1 35 28 20 10 4
左下-2 30 21 14 9 1
中間點(diǎn)-3 30 22 14 9 2
右上-4 30 20 15 8 3
右下-5 25 20 13 8 1
根據(jù)7遍碾壓的沉降差變化,可以確定整個(gè)地基處理范圍內(nèi)的沉降是否穩(wěn)定,可以定性判定壓實(shí)度是否滿足要求。碾壓到第7遍時(shí),地基土體重新排列基本成型,觀測(cè)點(diǎn)間的沉降差小于3mm即可滿足穩(wěn)定要求。填筑完畢后進(jìn)行后期沉降觀測(cè),第一個(gè)月每3天觀測(cè)記錄一次,第2至3個(gè)月每周觀測(cè)2次,3個(gè)月后每一個(gè)月觀測(cè)2次。統(tǒng)計(jì)每個(gè)月內(nèi)觀測(cè)數(shù)值,1~9月的沉降曲線如下圖1所示。
圖1 時(shí)間與沉降關(guān)系曲線
由上圖1可看出,地基沉降隨著時(shí)間而增大。在1~3個(gè)月的時(shí)間內(nèi),地基沉降曲線斜率很大,沉降量大;其后的時(shí)間內(nèi),其沉降變緩,表現(xiàn)為曲線斜率變小。在5個(gè)月后,曲線變得很平緩,說(shuō)明沉降隨著時(shí)間發(fā)展緩慢,可認(rèn)為處理地基趨于穩(wěn)定。由沉降圖分析可見(jiàn),處理過(guò)的地基需經(jīng)過(guò)5~6個(gè)月才能穩(wěn)定。在短時(shí)間內(nèi),土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重新排列需要一個(gè)過(guò)程,地基完全穩(wěn)定是不可能的,但后期的緩慢沉降不影響地基的承載性能和使用要求。
7 結(jié)語(yǔ)
拋石擠淤施工工藝適用于處理表層淤泥厚度不大于7m、上部構(gòu)造的荷載一般不大于250kPa,且場(chǎng)地附近片石來(lái)源豐富的地區(qū)。但是,拋石擠淤的某些研究仍在繼續(xù)。以后的研究中,對(duì)于基底的沉降變形特性和拋石部分的沉降變形特性需進(jìn)一步分析,擠淤碾壓的置換深度需要研究確定,以便更準(zhǔn)確的找出沉降的主要來(lái)源,更好的控制沉降。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞: 閉氣土吹填粘土填筑防滲
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一、閉氣土變更前后方案說(shuō)明
1.原設(shè)計(jì)粘土填筑方案說(shuō)明
青島膠州灣三河入??诎毒€保護(hù)工程,北起北環(huán)路,南至濱海大道,總長(zhǎng)度約為9.6km,工程建設(shè)內(nèi)容包括青島膠州灣產(chǎn)業(yè)基地圍海堤、擋潮閘及相關(guān)的道路、景觀工程等。其中基地圍海工程是青島膠州灣產(chǎn)業(yè)基地防洪體系的重要組成部分,工程的任務(wù)為防洪、擋潮、排澇、蓄水,而閉氣土設(shè)計(jì)是海堤工程的重要組織部分,起著防止圍堤滲水,隔斷海水,實(shí)現(xiàn)圍海堤內(nèi)側(cè)新建景觀湖海水淡化的重要作用。圍海堤工程閉氣土初始方案為:在圍海堤內(nèi)側(cè)修筑拋石子堤,在子堤與主堤施工便道位置分層回填粘土,其中靠主堤施工道路側(cè)5米范圍內(nèi)填筑壓實(shí)度不小于90%,其它部分密實(shí)度不小于85%,上覆種植土并綠化。標(biāo)準(zhǔn)斷面圖如下:
原設(shè)計(jì)閉氣土標(biāo)準(zhǔn)斷面圖
2.變更后吹填方案說(shuō)明
2011年11月份,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考慮到施工場(chǎng)地灘面承載力低,難以采用陸上推填的方式填筑粘土,海上拋填也受到水深淺的限制無(wú)法實(shí)施,擬將閉氣方式改為堤內(nèi)側(cè)吹填粉質(zhì)粘土的型式:主堤內(nèi)側(cè)先布置一道沖砂管袋圍堰,堰頂高程2.80m,充砂管袋袋布采用380g/m2(200g/m2抗老化編織布+180g/m2無(wú)紡布)。吹填高度2.50m,吹砂寬度32m,吹填砂采用如上圖標(biāo)識(shí)6-2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,要求取土坑離工程范圍100m以上。施工道路側(cè)設(shè)二級(jí)護(hù)坡,采用粘土分層壓實(shí),壓實(shí)度不小于90,頂高程3.50m,寬5m,按1:3放坡至2. 5m高程。吹填典型斷面如下圖:
二、閉氣土變更前后方案對(duì)比分析
1.施工工況分析
首先粘土回填方案如變更說(shuō)明所說(shuō),“施工場(chǎng)地灘面承載力低,難以采用陸上推填的方式填筑粘土”。顯而言之,一般海灘位置表層土質(zhì)含水量大,土性較差,承載力極低,限制了運(yùn)輸車(chē)輛及推填設(shè)備的選擇,一般只能選小、輕型設(shè)進(jìn)行施工,且一般會(huì)增加土方的二次倒運(yùn),因此需要的設(shè)備增多、管理難度大。再次施工過(guò)程中,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況工程車(chē)運(yùn)輸直接于倒主堤或施工便道側(cè)邊再由推土機(jī)推填至填筑位置會(huì)多次擾動(dòng)原海灘面土層,很可能會(huì)導(dǎo)致海灘面淤泥隆起,增加處理難度。另外車(chē)輛在倒運(yùn)過(guò)程中對(duì)已填筑部位土方也有一定的沖擊力、易破壞已施工的土方。上述問(wèn)題在2011年度上半年,施工K0+880—K2+800段時(shí),均有不同程度的出現(xiàn)。
而吹填方案與之相比較,一般吹填設(shè)備,在吹填過(guò)程中,可以選用對(duì)海灘面擾動(dòng)較少的管道直接輸送至吹填位置,采取一定措施后可一次吹填到設(shè)計(jì)標(biāo)高,施工速度較快,且不會(huì)對(duì)影響主堤施工。但吹填施工需要從海底面取吹填土,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可取用土質(zhì)有一定要求,若土質(zhì)不理想則不能采取這一方案。
2.造價(jià)分析:
本工程,粘土當(dāng)?shù)貎r(jià)格16元/m3,工程實(shí)際清單價(jià)格,粘土填筑方(水上)77.89元/m3,粘土填筑方(陸上)54.25元/m3,閉氣土部分造價(jià)為1950萬(wàn)元。至2011年11月份粘土漲價(jià)至27元/m3,估計(jì)閉氣土造價(jià)為2800萬(wàn)元;吹填土吹填管袋98.66元/m3,吹填粉質(zhì)粘土21.27元/m3,閉氣土部分造價(jià)為1793萬(wàn)元。
通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以看出,粘土價(jià)格上漲之前,粘土填筑方案與吹填方案價(jià)格相差不但,但粘土漲價(jià)后粘土填筑價(jià)格增加較多。
3.兩方案施工要求對(duì)比
3.1粘土填筑施工要求:
3.1.1填筑前應(yīng)先做好開(kāi)山石施工道路和閉氣土之間的反濾層。
3.1.2選擇含質(zhì)量較好的粘土,并保證壓實(shí)度,以確保閉氣效果。
3.1.3因海灘面表層為淤泥質(zhì)粘土填筑需要分層填筑并用小型壓實(shí)機(jī)械靜壓密實(shí),分層填筑需控制填筑速度,避免引起灘面淤泥過(guò)大隆起及前一層表面開(kāi)裂,破壞閉氣效果,若表面開(kāi)裂必須采取措施處理。
3.2吹填填筑施工注意事項(xiàng):
3.2.1吹填開(kāi)始前也應(yīng)先做好開(kāi)山石施工道路和吹填砂之間的反濾層,反濾土工布應(yīng)挖除坡腳淤泥至原狀高程后再鋪設(shè)。
3.2.2吹砂頂臨圍區(qū)側(cè)需設(shè)置排水溝,沖砂管袋圍堰每隔200m設(shè)排水口。還需對(duì)沖砂管袋圍堰外坡進(jìn)行防護(hù),本工程采用30cm厚干砌塊石護(hù)坡,坡比1:2.5,下設(shè)15cm碎石墊層,1.00m高程設(shè)漿砌塊石鎮(zhèn)腳,1.00m以下設(shè)80cm厚拋石護(hù)腳和20cm厚碎石墊層和反濾土工布一層。
3.2.3吹填需考慮預(yù)留沉降,本工程設(shè)計(jì)預(yù)留沉降,沖砂管袋沉降海灘面-1.00m高程部分按1.5m估算,其余按1m沉降估算;吹填砂施工期沉降按0.1m考慮,并考慮吹填損失率為10%。
3.2.4通過(guò)管道送至吹填位置過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生一定的污染,可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖造成影響。
3.2.5吹填過(guò)程中需對(duì)土質(zhì)進(jìn)行檢查,須注意充填管袋所用宜為砂或粉細(xì)砂,以便管袋快速固結(jié),盡快起到擋土作用,吹填土為粉質(zhì)粘土,粘性土質(zhì)是是保證閉氣效果的關(guān)鍵之一。
4.施工完成后效果對(duì)比,
變更前后方案都能達(dá)到閉氣效果,但相比較,直接用粘土填筑完成后,可以直接上種植土進(jìn)行綠化等后續(xù)施工,不必特別處理,更便于后期施工,前期方案就是考慮上述情況采選擇粘土填筑,而吹填完成后,必須采取一定的固結(jié)措施,必要注意觀察沉降固結(jié)后,表面是否有加固結(jié)裂縫等,沉降過(guò)大等情況,若發(fā)現(xiàn)后必須進(jìn)行處理,后續(xù)施工需要固結(jié)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行,施工周期較長(zhǎng)。
【關(guān)鍵詞】水工建筑;基坑開(kāi)挖施工;措施分析
【 abstract 】 in hydraulic structure in the process of project construction, excavation is successful, it will be able to the whole of construction of the project is the most direct result, while the effect of foundation pit excavation of engineering needs not only the amount of calculation for the calculation of strictly objective, and work out the more perfect construction scheme, once the foundation pit some quality problems, is very easy to create the building happen the problem such as craze, which affects the normal use of buildings and life. This article in view of the hydraulic construction project in the process of foundation pit excavation in all the necessary technical measures are discussed, and some have pointed countermeasure.
【 key words 】 hydraulic structure; Foundation pit excavation construction; Measures analysis
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隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)的建筑行業(yè)也獲得了前所未有的發(fā)展空間,各類(lèi)工程建筑項(xiàng)目的數(shù)量呈現(xiàn)出了逐年上升的趨勢(shì),其中,水工建筑工程就是最具代表性的一種。水工建筑工程中的地基通??梢詣澐譃樯暗[石地基、土壤地基和巖石地基三種,因?yàn)楣こ淌┕さ乃牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)條件會(huì)對(duì)整個(gè)水工建筑工程的施工質(zhì)量造成直接的影響,所以,在進(jìn)行基坑開(kāi)挖時(shí),必須對(duì)工程的施工條件進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治觯⒅贫ǔ鼍哂嗅槍?duì)性的施工方案。由于天然地基通常會(huì)存在不同形式和不同程度的自然缺陷,因此,在進(jìn)行建筑施工前,必須對(duì)施工部位的地基進(jìn)行一定程度的人工處理,使其具備足夠的耐久性、抗?jié)B性、整體性和強(qiáng)度,從而為水工建筑工程的施工質(zhì)量打下良好的基礎(chǔ)。
一、巖基開(kāi)挖所需的措施
壩基開(kāi)挖是整個(gè)基坑開(kāi)挖施工中一個(gè)關(guān)鍵性的環(huán)節(jié),這一施工環(huán)節(jié)將會(huì)對(duì)整個(gè)基坑開(kāi)挖的安全、進(jìn)度和質(zhì)量造成直接的影響,所以,在施工過(guò)程中要解決好下述幾項(xiàng)問(wèn)題:第一,選擇合理的開(kāi)挖技術(shù),保證開(kāi)挖的質(zhì)量。巖基開(kāi)挖的最常用的措施是鉆孔爆破法。在壩基巖石開(kāi)挖前,使用分層的梯段式松動(dòng)爆破;在邊坡的輪廓面實(shí)施基坑開(kāi)挖,使用預(yù)裂爆破成光面進(jìn)行爆破;在相近的水平建基面上,預(yù)設(shè)巖體保護(hù)層,采用分層式的爆破方法,將保護(hù)層完全爆破。對(duì)于開(kāi)挖偏差的具體要求包括:對(duì)于節(jié)理裂隙中硬和堅(jiān)硬的巖體,以及發(fā)育、較發(fā)育和不發(fā)育的巖體,水平建基面開(kāi)挖的高程偏差要控制在20cm之內(nèi);邊坡輪廓面的設(shè)計(jì)開(kāi)挖偏差,在一次鉆孔深度開(kāi)挖時(shí),要控制在挖高度的2%左右;在分階段開(kāi)挖時(shí),整體邊坡平均坡度和最下階段坡腳位置的偏差都必須完全符合設(shè)計(jì)需要。第二,選擇適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖形態(tài)和范圍?;娱_(kāi)挖的范圍通常由水工建筑物工程的平面輪廓所決定,同時(shí),還必須滿足支撐、立模、施工排水、道路布置和機(jī)械運(yùn)行等的需要。放寬范圍通常在幾米至十幾米之間,且具體的放寬范圍要依據(jù)實(shí)際情況而有所不同。基巖面開(kāi)挖后,要盡量保持基巖面能夠適當(dāng)向上游傾斜,但高差不能過(guò)大,且要盡量平整,只有這樣才能夠保證水工建筑物的牢固性和穩(wěn)定性,從而防止基巖的應(yīng)力集中和出現(xiàn)尖突。第三,安排合理的開(kāi)挖程序。由于水工建筑基坑開(kāi)挖會(huì)受到施工空間、時(shí)間和地形等的限制,因而水工建筑物中的基坑開(kāi)挖施工較為集中,且施工中的安全問(wèn)題較為突出、工種多且復(fù)雜。所以,整個(gè)的基坑開(kāi)挖程序基本應(yīng)遵循先岸坡后河槽、自上而下的原則。若河床較寬,還可以適當(dāng)選擇在岸坡和部分河床處進(jìn)行平行作業(yè),但要采取嚴(yán)格的安全控制措施,且無(wú)論是岸坡還是河床部分,都要實(shí)施逐步下降、分層開(kāi)挖、內(nèi)上而下的開(kāi)挖順序。第四,做好基坑開(kāi)挖排水工作。圍堰實(shí)施閉氣后,要立刻將圍堰滲水和基坑積水全部排除干凈,并鋪設(shè)好排水設(shè)備,建立排水系統(tǒng),保證實(shí)現(xiàn)邊排水、邊下挖基坑,盡量控制和降低基坑內(nèi)的水位,以防止積水干擾基坑開(kāi)挖的順利進(jìn)行。
二、軟基開(kāi)挖所需的措施
軟基開(kāi)挖的施工措施大體上與普通土方開(kāi)挖措施相同,但由于施工的地基條件較為特殊,因而,具體的施工技術(shù)會(huì)有所不同。
一方面,軟基開(kāi)挖地基處會(huì)存在較多的淤泥,這些淤泥通常具有人無(wú)法立足、水分多、顆粒細(xì)的特點(diǎn),所以,要根據(jù)淤泥情況的不同,采取不同的處理措施。
第一,稀淤泥。這類(lèi)淤泥的特點(diǎn)是裝筐易漏,此挖彼來(lái),流動(dòng)性大,含水量高。所以,若稀淤泥層面積很小且很薄,則可先倒入干砂,利用挖掘機(jī)或其他吊裝機(jī)械運(yùn)輸砂料,使其進(jìn)占擠淤,將淤泥變?yōu)橥凉?,再進(jìn)行挖除作業(yè),由于稀淤泥含水量高,在進(jìn)占擠淤時(shí)會(huì)有豐富的水分瀝出,因此施工時(shí)須在開(kāi)挖場(chǎng)地四周設(shè)置排水溝及集水井(尺寸視實(shí)際水量而定,但一般排水溝尺寸不小于500×500cm,集水井尺不小于1000×1000×1000cm),瀝出水分集中到集水井后立即由泥漿泵抽排,以保證工作面干爽以達(dá)到淤泥變土埂的目的。若淤泥面積較大,需要填筑大量的土埂,則可實(shí)施分區(qū)治理,防止淤泥亂流;若淤泥面積廣、深度大,則可在淤泥處實(shí)施分區(qū)圍埂,將淤泥排入周?chē)诰蚝玫纳羁觾?nèi)。
第二,爛淤泥。這類(lèi)淤泥具有粘鍬不易脫離,鍬插難拔,熟稠,含水量小和淤泥層較厚的特點(diǎn)。所以,在進(jìn)行開(kāi)挖時(shí),可先在鍬上沾水,從而防止淤泥粘鍬,還可選擇五股釵或三股釵來(lái)替代淤泥進(jìn)行開(kāi)挖作業(yè)。
第三,夾砂淤泥。這類(lèi)淤泥中通常會(huì)有幾個(gè)或單一的夾砂層,若淤泥層較厚,則可選擇前述的幾種挖除方法;若淤泥層較薄,則可先把砂面完全晾干,達(dá)到能夠站人的程度,再進(jìn)行挖除。在挖除淤泥時(shí),可將下層的淤泥同時(shí)挖除,使新砂面完全暴露,而不能把夾砂層挖混,從而給基坑開(kāi)挖工作帶來(lái)困難。
第四,機(jī)械開(kāi)挖淤泥的措施,在淤泥開(kāi)挖過(guò)程中施工機(jī)械的選擇、施工道路的結(jié)實(shí)與否猶為重要,而于淤泥基礎(chǔ)上施工道路的修筑及養(yǎng)護(hù)更是影響能否順利施工的關(guān)鍵。土方開(kāi)挖機(jī)械一般為挖掘機(jī)挖裝、自卸型運(yùn)輸車(chē)運(yùn)輸,由于在淤泥區(qū)作業(yè),故開(kāi)挖施工前可考慮在滿足進(jìn)度要求前提下選用較小型號(hào)的機(jī)械以降低其自重減少對(duì)道路及工作面的破壞。
淤泥的機(jī)械開(kāi)挖:1、挖掘機(jī)械的選型,淤泥地塊一般地處地勢(shì)較低洼地帶,所以選用反鏟挖掘機(jī)機(jī)以便于開(kāi)挖裝卸。在開(kāi)挖機(jī)械選型時(shí)應(yīng)按高、低搭配,高(大)型號(hào)機(jī)械負(fù)責(zé)常規(guī)淤泥挖裝,低(?。┬吞?hào)的在高(大)型號(hào)機(jī)械不能或難以到達(dá)的地方可作補(bǔ)充及輔助。例如:選用日本小松PC200及PC120型反鏟挖掘機(jī)作高低搭配的淤泥開(kāi)挖機(jī)械,PC200型作主力開(kāi)挖機(jī)械,PC120型輔助。2、運(yùn)輸車(chē)輛,一般運(yùn)輸車(chē)輛為6輪輕型和10輪重型自卸車(chē),車(chē)輛的選擇亦選用高低搭配。3、淤泥的開(kāi)挖,與常規(guī)的土方開(kāi)挖不同,淤泥開(kāi)挖水量大、易塌方。施工中分層開(kāi)挖、一次開(kāi)挖深度不能過(guò)深,要控制是2.0m范圍內(nèi),必要時(shí)在施工道路及基坑邊沿打設(shè)松木樁及木板或砂包作圍護(hù);開(kāi)挖基坑中要及時(shí)排水,在基坑邊沿設(shè)置排水排及集水井,采用泥裝泵將積水強(qiáng)排至工作面以外,保證基坑無(wú)積水。
另一方面是泉眼的治理。泉眼的產(chǎn)生主要是由于基坑排水較為困難,導(dǎo)致地下水局部滲入薄弱的土層中,并流出地面,或是由于地基深層承壓水擊穿土層所導(dǎo)致的。泉眼問(wèn)題通常發(fā)生在基坑開(kāi)挖的地質(zhì)鉆孔部位。若泉眼水是清水,則可直接將水引向集水井,并排出基坑;若泉眼水為污水,則可先拋鋪一層石子和一層粗砂,使其達(dá)到過(guò)濾污水的作用,渾水變?yōu)榍逅?,再利用上述清水排除方法,將清水引入集水井,并排出基坑;若泉眼處在水工建筑物的底部,則首先要在泉眼上層鋪設(shè)一個(gè)砂石過(guò)濾層,在泉眼中插人鐵管,從而將泉水引出,并澆筑在混凝土層上,最后使用較干的水泥砂漿把排水管完全堵塞。
最后,流砂的處理。使用明式開(kāi)挖排水基坑時(shí),由于存在較大的水力坡降,會(huì)導(dǎo)致滲流挾帶細(xì)砂從坑底向上冒 ,或者是在邊坡上出現(xiàn)流土、管涌等現(xiàn)象,這一現(xiàn)象就叫做流砂。流砂現(xiàn)象通常發(fā)生在非黏性土層中,主要與砂土的動(dòng)水壓力、黏粒含量、空隙率和含水量等因素有關(guān),在中砂和細(xì)砂中也較為常見(jiàn)常,治理流砂的主要方法是處理好“排”與“封”的問(wèn)題?!胺狻奔词菍㈤_(kāi)挖區(qū)的流砂封閉起來(lái);排”即是及時(shí)將流砂層中的水排出,降低含水量和水力坡度。若坑底翻砂冒水,則可在較低的位置挖沉砂坑,將竹筐或柳條筐沉入坑底,水進(jìn)筐內(nèi)而砂被阻于其外,再然后將筐內(nèi)水排走。然而,對(duì)于被面流砂來(lái)說(shuō),當(dāng)土質(zhì)允許且流砂層較薄時(shí),則可采取開(kāi)挖方法,通常放坡比例為1:4至1:8不等,但要同時(shí)擴(kuò)大開(kāi)挖面積,增加工程量。因此,基坑開(kāi)挖中,常采取以下措施進(jìn)行治理。當(dāng)挖深不大、面積較小時(shí),可以來(lái)取護(hù)面措施。第一,柴枕護(hù)面。在坡面上設(shè)置爬坡式的柴枕,坡腳設(shè)排水溝,溝底和兩例均鋪柴枕,以達(dá)到濾水拌砂的效果。若基坑坡面較長(zhǎng)、基坑挖深較大,則應(yīng)采用柴枕攔砂的方法,即在坡面滲水范圍的下側(cè)打入木樁,樁內(nèi)疊鋪柴枕。第二,砂石護(hù)面。在坡面上先鋪一層粗砂,再加適量的小石子,每層厚度在7cm左右,形成一個(gè)反濾層,坡腳挖排水溝,也設(shè)置相同的反濾層。這樣不僅能夠防止?jié)B水流出時(shí)挾帶泥沙,而且能夠防止坡面徑流沖刷。
三、總結(jié)
綜上所述,在水工建筑工程的施工過(guò)程中,基坑開(kāi)挖的質(zhì)量會(huì)對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量造成直接的影響,若基坑開(kāi)挖存在質(zhì)量或設(shè)計(jì)問(wèn)題,則會(huì)嚴(yán)重影響工程施工的質(zhì)量和建筑物的使用壽命。因此,在進(jìn)行水工建筑工程施工前,設(shè)計(jì)人員和施工人員都對(duì)施工地點(diǎn)的水工條件和地質(zhì)條件進(jìn)行嚴(yán)格的勘察,對(duì)存在的各項(xiàng)地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行針對(duì)性的人工處理,使其具備施工所需要求,從而為整個(gè)施工的順利進(jìn)行提供保障,同時(shí),要采取適當(dāng)?shù)慕ㄖ┕ぜ夹g(shù)和措施,以保證水工建筑工程基坑開(kāi)挖的質(zhì)量。
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