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本文作者：魏海兵作者單位：中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第三總隊(duì)十一支隊(duì)

1工程概況

本工程的任務(wù)是在堰塞湖除險(xiǎn)和河道應(yīng)急疏通的基礎(chǔ)上連續(xù)施工，清除河道中的淤積物至原河床，恢復(fù)河道的行洪能力，對(duì)白龍江舟曲縣城區(qū)段因?yàn)?zāi)損毀的堤防進(jìn)行拆除重建或修復(fù)并達(dá)到設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)，完善縣城的防洪體系，為城建等其他部門(mén)災(zāi)后重建提供防洪安全保障。工程的主要建設(shè)內(nèi)容:一是清理河底淤積物，二是新建、加固原有堤防。一期清淤工程在此不做贅述。筆者主要對(duì)二期工程防洪擋墻基坑開(kāi)挖進(jìn)行論述。如圖1所示，二期工程施工范圍及任務(wù):鎖兒頭橋至瓦廠橋間兩岸堤防的重建及加固。順白龍江水流方向，左岸新建堤防長(zhǎng)度為1．064km，右岸堤防僅按局部損毀考慮，新建堤防長(zhǎng)度累計(jì)為0．622km，合計(jì)新建堤防長(zhǎng)度1．686km，其余為加高段堤防，合計(jì)長(zhǎng)度為1．914km，堤防總長(zhǎng)度為3．6km。新建防洪擋墻采用直立式一型擋墻和帶護(hù)腳的二型擋墻，典型斷面見(jiàn)圖2、3;加固段防洪擋墻典型斷面見(jiàn)圖4。

2場(chǎng)區(qū)內(nèi)氣候及地質(zhì)、地貌情況

根據(jù)舟曲地面氣象站多年氣候觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)多年平均氣溫為13℃，歷年極端最高氣溫為35．2℃(發(fā)生在1974年7月23日);極端最低氣溫為－10．2℃(發(fā)生在1975年12月14日)。多年平均降水量434mm，多年平均蒸發(fā)量1975．2mm，歷年最大積雪深3cm，最大凍土深24cm。多年平均日照時(shí)數(shù)為1766．3h，多年平均濕度60%，多年平均風(fēng)速2．1m/s、歷年最大風(fēng)速12m/s，相應(yīng)風(fēng)向SSE。

舟曲縣城地處白龍江上游干流段，兩岸山體高聳挺拔，地勢(shì)險(xiǎn)峻，河谷深切，水流湍急。城區(qū)兩岸山高坡陡，地形破碎，植被稀疏，滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，是舟曲地區(qū)比較典型的自然現(xiàn)狀。舟曲縣城段在區(qū)域上屬西秦嶺地層區(qū)，出露的巖層為白龍江背斜近核部及其兩翼的中泥盆統(tǒng)古道嶺組(D22g)、石炭系(C)、下二迭統(tǒng)(P1)、上二迭統(tǒng)(P2)和第四系松散堆積層，在此不再細(xì)述。白龍江舟曲～臨江段區(qū)域無(wú)歷史強(qiáng)震發(fā)生，最大震級(jí)為6．5級(jí)。根據(jù)國(guó)家地震局2001年版《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306－2001)(1/400萬(wàn))及第一號(hào)修改通知，本區(qū)50年超越概率為10%時(shí)的地震動(dòng)峰值加速度為0．25g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度。堤防工程堤身采用混凝土重力式擋土墻，堤基為砂卵礫石，無(wú)粉細(xì)砂等不良夾層，不存在地基土地震液化問(wèn)題;存在洪水沖刷問(wèn)題，施工過(guò)程中存在基坑涌水問(wèn)題;堤基砂卵礫石層的允許承載力為0．35～0．4MPa，變形模量為30～40MPa，混凝土/砂卵礫石摩擦系數(shù)為0．4～0．45;堤基允許水力坡降為0．1～0．12。由于基礎(chǔ)置于洪水沖刷深度以下，故施工過(guò)程中需采取排水措施。

3工程布置

由于防洪堤沿河道兩岸建設(shè)，故本工程總體上呈線型布置，施工場(chǎng)地狹長(zhǎng)，作業(yè)面多而分散，呈現(xiàn)出點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣的特點(diǎn)。如圖5所示，二期工程施工的范圍及任務(wù)即為鎖兒頭橋至瓦廠橋間兩岸的堤防的重建及加固。在施工初期，可以充分利用一期清淤時(shí)預(yù)留的臨時(shí)圍堰作為材料、設(shè)備等入場(chǎng)的臨時(shí)道路;將篩分、拌合系統(tǒng)布置于瓦廠橋下游，避開(kāi)了施工區(qū)及城區(qū)，且位于常年風(fēng)的下風(fēng)向，既不影響施工，又不擾民，文明施工程度大大提高。

3．1臨時(shí)圍堰的布置

本工程在一期河床清淤的基礎(chǔ)上，沿原防洪堤兩側(cè)各預(yù)留10m寬的空地作為二期施工的臨時(shí)圍堰，既保證了二期施工有足夠的工作面，也為材料、設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)提供了臨時(shí)道路(圖6)。

3．2場(chǎng)內(nèi)道路布置

場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)道路的布置可分為三個(gè)階段:在開(kāi)挖開(kāi)始前，場(chǎng)內(nèi)的臨時(shí)圍堰可作為臨時(shí)道路以供材料、機(jī)械等的入場(chǎng)，具體布置見(jiàn)圖7。開(kāi)挖開(kāi)始后，臨時(shí)圍堰部分被挖除，挖出的渣料外翻至河道中，經(jīng)挖掘機(jī)拓寬修整可做臨時(shí)道路。這里需要特別說(shuō)明的是白龍江徑流主要來(lái)源于大氣降水補(bǔ)給，其中以雨水補(bǔ)給為主，雪水補(bǔ)給為輔，枯季主要由地下水補(bǔ)給。徑流年內(nèi)分配不均勻，6～9月四個(gè)月的徑流量占全年徑流量的53．4%，枯期12～次年3月僅占13．8%，而基坑開(kāi)挖始于12月份，已進(jìn)入冬季枯水期，河道內(nèi)水流少而平緩。考慮到施工所需的工作面，部分渣料可以外翻至河道，具體布置情況見(jiàn)圖8?；A(chǔ)混凝土澆筑完成后，及時(shí)將開(kāi)挖時(shí)外翻至河道中的渣料收起回填，借以拓寬河道，恢復(fù)河

3．3施工用電

本工程的施工用電主要用于工地夜間施工照明、鋼材焊接、抽排水設(shè)備運(yùn)行等。本工程用電以電網(wǎng)供電為主，自備電源為輔。

(1)電網(wǎng)供電。

①左岸鎖兒頭橋至城關(guān)橋上游250m(長(zhǎng)810m，加高及加固處理)之間布置1臺(tái)800kVA變壓器，高壓接線點(diǎn)從最近的高壓線引接(長(zhǎng)100m)，低壓線沿開(kāi)挖線外布置(采用185鋁芯線，長(zhǎng)3240m)，各施工點(diǎn)用電纜線從就近低壓接線箱引接。②左岸城關(guān)橋下游120m處至瓦廠橋(長(zhǎng)1064m，重力式擋土墻)之間布置2臺(tái)800kVA變壓器，高壓接線點(diǎn)從最近的高壓線引接(長(zhǎng)300m)，低壓線沿開(kāi)挖線外布置(采用185鋁芯線，長(zhǎng)4256m)，各施工點(diǎn)用電纜線從就近低壓接線箱引接。③右岸三眼峪至瓦廠橋(長(zhǎng)510m，重力式擋土墻)之間布置1臺(tái)800kVA變壓器，高壓接線點(diǎn)從最近的高壓線引接(長(zhǎng)300m)，低壓線沿開(kāi)挖線外布置(采用185鋁芯線，長(zhǎng)2024m)，各施工點(diǎn)用電纜線從就近的低壓接線箱引接。④右岸鎖兒頭橋下游100m至后壩村(長(zhǎng)510m，加高處理)之間布置1臺(tái)800kVA變壓器，高壓接線點(diǎn)從最近的高壓線引接(長(zhǎng)200m)，低壓線沿開(kāi)挖線外布置(采用185鋁芯線，長(zhǎng)1530m)，各施工點(diǎn)用電纜線從就近的低壓接線箱引接。⑤篩分場(chǎng)及拌合系統(tǒng)布置2臺(tái)1000kVA變壓器，高壓接線點(diǎn)從最近的高壓線引接(長(zhǎng)500m)，低壓線沿開(kāi)挖線外布置(采用185鋁芯線，長(zhǎng)400m)，各用電點(diǎn)用電纜線從配電柜引接。

(2)自備電源。

配置1臺(tái)400kW、2臺(tái)250kW柴油發(fā)電機(jī)、20kW柴油發(fā)電機(jī)10臺(tái)(混凝土施工作業(yè)面)。

(3)供電設(shè)施匯總。

供電設(shè)施見(jiàn)表1。

3．4排水措施

基坑排水采用抽水加排水系統(tǒng)，沿護(hù)坡開(kāi)挖齒槽并在臨側(cè)設(shè)置排水明溝，順堤線每間隔50m設(shè)置集水坑、安置污水泵分段抽排至河道，在滲漏水嚴(yán)重地段，可在排水溝內(nèi)鋪墊塑料編織袋，確?；雍档厥┕ぁｆi兒頭橋至城關(guān)橋左岸臨時(shí)圍堰較窄、基礎(chǔ)大石多、空隙大、滲漏水嚴(yán)重，開(kāi)挖排水溝困難，故該段基坑排水采用不設(shè)排水明溝的強(qiáng)排水方式，即從基礎(chǔ)底部起0．2%的坡，在臨河一側(cè)埋設(shè)土工布防滲，在集水井處安裝多臺(tái)離心泵強(qiáng)抽水，在基坑挖至設(shè)計(jì)高程后向坑內(nèi)拋擲大塊石，同時(shí)需將水降至大塊石之下以備隨后進(jìn)行的混凝土澆筑，具體情況見(jiàn)圖10。其余段基礎(chǔ)砂層較厚，易開(kāi)挖排水溝，故基坑開(kāi)挖采用排水溝引水加離心泵強(qiáng)抽水的方式排水，具體情況見(jiàn)圖11。

4施工過(guò)程

4．1施工前的準(zhǔn)備工作

(1)復(fù)核施工設(shè)計(jì)圖紙，查看相關(guān)文件，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖探坑了解地基、地層地質(zhì)情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)存在諸如影響開(kāi)挖的障礙物、地基土特性與設(shè)計(jì)報(bào)告文件不符等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位予以確認(rèn)，由設(shè)計(jì)單位決定是否變更設(shè)計(jì)。(2)編制施工方案并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。(3)施工方案確定后，根據(jù)工程量、工期要求、現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)等情況，初步確定施工段數(shù)、施工過(guò)程數(shù)、施工機(jī)械、抽水設(shè)備、防滲材料等用量。(4)初步估算開(kāi)挖土方量及回填土方量，合理外運(yùn)渣料，最大限度避免渣料的二次倒運(yùn)，以期達(dá)到節(jié)約成本的目的。(5)安排好運(yùn)輸?shù)缆?、排水、降水、支護(hù)等一切可能的準(zhǔn)備及輔助工作。(6)保證施工質(zhì)量，對(duì)施工中可能遇到的問(wèn)題，如土壤液化、流沙、邊坡穩(wěn)定等提前進(jìn)行技術(shù)分析并提出解決措施。(7)制訂確保安全施工的措施。

4．2現(xiàn)場(chǎng)清理及放樣

(1)施工前，清除地表的各種障礙，對(duì)于不利于機(jī)械運(yùn)行的松軟地段進(jìn)行壓實(shí)，將場(chǎng)地平整至滿(mǎn)足機(jī)械作業(yè)施工要求;對(duì)于圍堰寬度不滿(mǎn)足的地段，應(yīng)事先進(jìn)行加寬。(2)測(cè)量放線，定出開(kāi)挖邊線，計(jì)算出開(kāi)挖深度?，F(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)開(kāi)挖人員跟蹤測(cè)量人員盯點(diǎn)，測(cè)量人員測(cè)量完畢后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行交底。

4．3基坑開(kāi)挖

本工程施工項(xiàng)目相對(duì)比較單一，沿線可采用對(duì)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)工，組織開(kāi)挖、混凝土澆筑、回填等工序流水作業(yè)，土方開(kāi)挖采用1．8m3挖掘機(jī)施工，20t自卸汽車(chē)運(yùn)輸，挖掘機(jī)清基、修坡，并在設(shè)計(jì)堤底、設(shè)計(jì)邊坡高程以上保留一定余量由人工清挖，避免超挖和擾動(dòng)基底土。(1)土方開(kāi)挖施工采用水平分段、垂直分層的方法，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)滲水情況確定施工段的長(zhǎng)度，本工程基本采取每50m為一個(gè)施工開(kāi)挖段。(2)本工程采用集水井配合排水溝降排水。首先開(kāi)挖集水井，集水井底部高程要低于基礎(chǔ)底部高程，綜合考慮本工程采用的真空泵最低抽水深度為0．6m及開(kāi)挖過(guò)程中泥沙的沉積作用，故集水井底部高程統(tǒng)一低于基礎(chǔ)底部高程1．5m。(3)根據(jù)開(kāi)挖邊線及開(kāi)挖深度，按照設(shè)計(jì)坡比1∶1放坡分層退挖，分層深度為1．5～2m。具體分層退挖情況見(jiàn)圖12、13。(4)預(yù)留30cm的欠挖層，防止擾動(dòng)原地基土，同時(shí)也便于支模時(shí)人工找平。

5進(jìn)度控制及資源配置

5．1進(jìn)度控制

由于本工程土質(zhì)呈現(xiàn)多樣化的特征，有的地段屬人工雜填土，有的地段屬砂卵礫石，有的地段屬沙土加堅(jiān)硬的巖石。故不同段開(kāi)挖速度不同。開(kāi)挖初期，根據(jù)開(kāi)挖總工期粗略估計(jì)平均開(kāi)挖速度為50m/d。在開(kāi)挖過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖情況，多次采用工期倒排的方法調(diào)整開(kāi)挖速度，最終實(shí)際平均開(kāi)挖速度為36m/d。進(jìn)度計(jì)劃見(jiàn)表2。

5．2資源配置要求

(1)人員配置。本工程安排現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人員1名，一個(gè)施工段安排現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)兼管理人員1名，其余人員配置情況見(jiàn)表3。(2)機(jī)械設(shè)備配置。一個(gè)施工段配置挖掘機(jī)2臺(tái)，真空泵根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲水情況分4、6、8臺(tái)不等，整個(gè)開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)共用液壓錘1臺(tái)。因本工程基坑開(kāi)挖的渣料無(wú)需大量外運(yùn)，故其他機(jī)械(如裝載機(jī)、推土機(jī)、自卸車(chē))在開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)用有限且需用強(qiáng)度不大，故根據(jù)實(shí)際需要從拌合樓、篩分場(chǎng)調(diào)配。具體施工機(jī)械設(shè)備配置情況見(jiàn)表4。

6質(zhì)量控制

6．1土質(zhì)要求

本工程土質(zhì)為砂卵礫石，其本身穩(wěn)定性不良，再加上含水量較大，所以開(kāi)挖過(guò)程中很容易發(fā)生坍塌，成坡較難。開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)于涌水或滲水較嚴(yán)重的地段，應(yīng)先挖出集水井，然后挖去地表以下1．5～2m深的一層，抽水1～2d，將地基土的含水量降低，而后再進(jìn)行深層的開(kāi)挖，或者采取埋設(shè)土工布、沙袋等堵漏措施。

6．2開(kāi)挖過(guò)程控制

(1)開(kāi)挖時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員要充分保護(hù)、利用好測(cè)量人員標(biāo)記在現(xiàn)場(chǎng)的點(diǎn)，必要時(shí)可以在標(biāo)記點(diǎn)的部位釘上木樁，借以提醒其他施工人員及機(jī)械操作手。(2)開(kāi)挖過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員要利用手中的工具，如卷尺、鉛錘(或小石頭)、線繩等，隨時(shí)檢查開(kāi)挖的深度及寬度。(3)基坑開(kāi)挖基本完成時(shí)，要及時(shí)通知測(cè)量人員進(jìn)行復(fù)測(cè)，并根據(jù)復(fù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行最后的修整。

7施工過(guò)程中遇到的重、難點(diǎn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

7．1施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題及原因分析

基坑開(kāi)挖過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題:(1)基坑滲、漏水嚴(yán)重;(2)邊坡坍塌。主要原因如下:(1)基坑滲、漏水。①部分地段臨時(shí)圍堰較窄，加之有的地段為砂卵礫石，有的地段是人工雜填的大塊石渣，都存在土質(zhì)疏松、空隙大的特點(diǎn)。在河道縮窄、水流湍急的情況下，水流對(duì)圍堰形成較大的側(cè)壓力，在沖走大石空隙間的細(xì)沙后，隨空隙進(jìn)入基坑。②地基土本身含水量較大，大部分地段已經(jīng)飽和或基本飽和，這樣，在開(kāi)挖時(shí)就有大量的水流入基坑，造成開(kāi)挖困難。(2)邊坡坍塌。砂礫石摩擦系數(shù)小，地基土含水量大，加之河道水流對(duì)圍堰具有較大的側(cè)壓力，大礫石間細(xì)小的沙粒先被沖走，在邊坡上出現(xiàn)許多小的空洞，水流將空洞越?jīng)_越大，當(dāng)重機(jī)在圍堰形成的道路上行走時(shí)就會(huì)將空洞壓塌，邊坡在動(dòng)力荷載的作用下極易坍塌。

7．2解決的措施

(1)基坑滲、漏水的解決措施。①埋填土工布進(jìn)行防滲處理。在臨時(shí)圍堰中部偏河道水流一側(cè)深挖，形成一條深槽，而后將土工布按要求埋入槽內(nèi)，再用細(xì)土回填壓實(shí)。②預(yù)先降排水。對(duì)于地基土本身滲水嚴(yán)重的地段，事先挖出集水井和排水溝，再挖除地表以下1．5～2m深度的地基土，降水1～2d，而后進(jìn)行開(kāi)挖。③換填粘土堵漏、防滲。在臨時(shí)圍堰中部偏河道水流一側(cè)深挖，形成一條深槽，而后將粘土填入槽內(nèi)，表層再用從河道里淘洗干凈的砂礫石鋪填壓實(shí)。(2)邊坡坍塌的解決措施。在臨時(shí)圍堰靠河道的一側(cè)用粘土鋪蓋，用形成的泥漿填滿(mǎn)礫石間的空隙，起到堵漏作用，具體見(jiàn)圖14;另一方面，開(kāi)挖時(shí)邊坡坡度可依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)放緩，挖出的渣料分層鋪筑，用挖機(jī)分層壓實(shí)，減小、減少空隙的存在，防止水流淘蝕。

8結(jié)語(yǔ)

甘肅省白龍江堰塞河道綜合治理及防洪工程事關(guān)舟曲縣13萬(wàn)多人的生命安危，黨和國(guó)家都非常重視工程的質(zhì)量，因此，本工程在實(shí)施中切實(shí)秉承“質(zhì)量第一”的原則進(jìn)行施工。基坑開(kāi)挖是所有施工開(kāi)展的前提和基礎(chǔ)，正所謂:基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)山搖。所以，其施工的進(jìn)度、質(zhì)量都關(guān)系著后續(xù)工程的展開(kāi)。針對(duì)本工程實(shí)際，筆者希望本文能對(duì)同類(lèi)工程有一定的參考價(jià)值。