開封市黑崗口引黃灌區調蓄水庫施工組織設計變更

□劉 磊(開封市引黃管理處)

1.工程概況

開封市黑崗口調蓄水庫位于開封市老城區與開封新區的結合部，連霍高速公路以南、鄭開大道以北、開封新區1號路以東、連霍高速公路連接線和護城堤西側。工程占地面積355.13 ha（鄭開大道以北），總庫容910萬m3，水庫工程等別為Ⅳ等，規模為小(1)型水庫。水庫校核洪水位75.37 m，相應庫容910萬m3;正常蓄水位75.00m,相應庫容830萬m3，其中興利庫容630萬m3；死庫容200萬m3，水庫正常蓄水位下平均水深3.4 m，最大水深4.0 m。本工程主要工程量為土方開挖量1192萬m3，土方填筑量38萬m3。建成后，可新增開封市引黃灌溉面積1670千ha，同時還可以向城市供水3000萬m3，對緩解開封市水資源的短缺局面，提高應對水資源突發事件的能力，提高農業灌溉保證率，發展農業生產，改善環境，提高城市品位具有重要意義。

2.土方開挖方式介紹

《開封市黑崗口引黃灌區調蓄工程初步設計報告》2009年7月完成，報告設計土方開挖方式：是在防滲墻施工完畢后進行的，首先利用推土機進行土方清基，然后結合管井排水，分塊機械開挖，先開挖周邊（留出必要的交通通道），逐步向庫內推進的開挖程序。周邊開挖到位后，順序進行護岸工程施工。庫區開挖土方水上部分可直接作為回填料使用，不再臨時堆料，余土堆棄與規劃棄土場（庫區周圍1 km內）。表層土采用74k W推土機鏟除，棄土距離較近采用2.75 m3鏟運機運輸，大于500 m的采用2 m3挖掘機15 t自卸汽車運輸。

3.土方工程施工環境變化

2011年4月4日土方開挖工程正式開工。兩年時間，開封城市框架的迅速擴大，《開封市黑崗口引黃灌區調蓄工程初步設計報告》中規劃的棄土場地已經被基建項目所占，棄土條件已不具備，需要重新選定棄土場。根據工程實際情況，結合土地平整，改善土地質量，最終重新選定了開封市黑崗口引黃灌區南干渠兩側的坑塘洼地做為新的棄土場。新選定的棄土場地距離黑崗口水庫土方開挖區平均達15 km。由于棄土場地變化，運送棄土距離較遠，若沿用挖掘機開挖自卸汽車運輸棄土，會造成運輸路線道路損壞，施工安全難以保證等問題。因此，根據工程實際情況，需要重新設計施工方案。經考察調研，采用水力機組開挖大功率泥漿泵管道加壓運送棄土的施工方案符合工程現狀。下面在相同條件下，從施工工期，工程造價，現場條件適宜性，方案可靠度及安全性等方面就兩種土方開挖棄土運送方案進行闡述比較。

施工條件：土方開挖及棄土運送工期240 a，挖運土方800萬m3，棄土運送至距離開挖區平均15 km處。

4.棄土挖運方案對比

4.1 挖掘機開挖、自卸汽車運輸方案

按照工期要求，若用20 m3自卸汽車運輸，每日需2100車次。每車按照每天往返10次計算，每日需要自卸汽車210臺連續運行。

4.1.1 工程安全：車輛分布密度：平均每公里14臺自卸汽車，即每150 m公路兩側各1臺自卸汽車，嚴重影響，運土沿途交通秩序，極易出現追尾、撞車等安全事故。

4.1.2 對公路的損害：本方案，施工期間50萬次的運輸對沿途所經道路路面造成嚴重損壞。

4.1.3 環境影響：運輸過程中飛塵和散土將嚴重影響周邊環境，將增加城市環衛工作量。

4.1.4 工程施工：因庫區范圍較大，施工作業面較廣，建設期水庫周邊環境又相對復雜，存在干擾施工的因素較多，因此，難以保證正常的施工秩序。

4.1.5 工程投資：按照水利部[2002]部頒定額分析計算，每立方米土單價40.49元，外運南干道1000萬m3土費用約4.049億元。

4.2 水力機組開挖泥漿泵輸送方案

水力機組開挖大功率泥漿泵管道加壓運送棄土方案，施工有利條件為：土方開挖區和棄土區都緊鄰開封市黑崗口引黃灌區干渠，施工用水從黑崗口引黃閘引用黃河水可以得到保證；泥漿管道及高壓線路可鋪設或架設到現有干渠內，棄土區緊鄰開封市馬家河河道，便于排水。擬采用6 PNL-265水力沖挖機組，經考察調研，該機組在200M—600 M時對應泥漿濃度為26%～30%，計算取平均值28%，水力沖挖機組日生產能力計算詳見表1。

表1 6PN L-265水力沖挖機組日生產能力計算表

經計算，1臺大功率泥漿泵與13臺水力沖挖機組相匹配，每條管線每天可開挖輸送土方6796 m3，鋪設6條管道，按照工期要求可完成土方開挖任務。管道布置在現有的干渠渠底，輸送距離平均15 km計，每條管線需要5次加壓完成輸送。

4.2.1 工程安全：經考察調研，本方案在黃河機淤固堤工程中廣泛采用，安全性能高。把輸泥管道具體布置在現有的西干渠渠底，一方面減少了施工中協調的工作量，另一方面不會影響到交通秩序，安全可行。

4.2.2 對公路的損害：本方案采用輸泥管道運送棄土，且管道布置在現有干渠渠底，因此對公路不會造成損害。

4.2.3 對環境的影響：泥漿輸送過程在封閉的管道中，不會影響周邊環境。

4.2.4 工程施工：相對方案一，本方案施工干擾因素少，保障措施完善。

4.2.5 工程造價：按照黃委會[2004]定額計算，若采用電動力，每立方米土方23.35元，1000萬m3土方費用約為2.335億元；若采用油動力，每立方米土方29.09元，1000萬m3費用約為2.909億元。

綜上所述，黑崗口引黃灌區調蓄工程土方開挖及運送方式若仍采用原設計報告中的挖掘機開挖自卸汽車運輸棄土至南干道兩側的坑塘和低洼地，對周邊環境影響大，工程投資高。相對而言，泥漿泵（電動力）輸送棄土，有安全高效，節省大量投資等優點。從水利工程施工方案選擇的實際出發，水力機組開挖泥漿泵（電動力）管道輸送棄土的施工方案更為合理可行。