南四湖湖內(nèi)淺槽工程施工工法

侯祥東，樊 雷

（山東省淮河流域水利管理局，山東 濟(jì)南 250100）

1 工程概況

1.1 湖內(nèi)工程概況

南四湖由南陽湖、昭陽湖、獨(dú)山湖和微山湖4個相連的湖泊組成，屬于淮河流域泗河水系，位于濟(jì)寧市微山縣境內(nèi)，流域面積31700km2。1958年在湖的最窄處修建二級壩將南四湖分成上、下級湖。南四湖湖內(nèi)工程是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的19項(xiàng)治淮骨干工程中，沂沭泗河?xùn)|調(diào)南下工程的組成部分。2007-01水利部以“水總[2007]520號文”批復(fù)工程初步設(shè)計報告，核定概算總投資88048萬元。

南四湖湖內(nèi)工程由南四湖湖內(nèi)淺槽工程和泗河治理工程兩部分組成。南四湖湖內(nèi)淺槽工程建設(shè)的主要任務(wù)是在一期湖內(nèi)清障工程的基礎(chǔ)上，在阻水嚴(yán)重的湖段開挖4個淺槽，以清除行洪障礙，擴(kuò)大洪水南下出路，降低南四湖洪水位，與其他治淮洪水南下工程共同發(fā)揮工程整體綜合效益，使南四湖的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇，以改善湖區(qū)及濱湖地區(qū)人民生產(chǎn)、生活環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。泗河治理工程按20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，主要建設(shè)內(nèi)容是加固泗河下游段32.3km兩岸堤防、堤基截滲、護(hù)坡護(hù)岸和新建堤頂及上堤防汛道路等。

1.2 湖內(nèi)淺槽工程概況

淺槽一、二位于上級湖南陽鎮(zhèn)西側(cè)和東側(cè)，淺槽三位于下級湖二級壩下，淺槽四位于上級湖滿口至二級壩上，4條淺槽開挖總長度為41.0km。其中淺槽一、二、三均為湖內(nèi)一期清障行洪工程的續(xù)建工程，即在一期基礎(chǔ)上進(jìn)行加深、加長、加寬；淺槽四是本期的新建工程。

4條淺槽均采用平底開挖，淺槽一、二、四設(shè)計底高程為30.79m，淺槽三設(shè)計底高程為30.29m。橫斷面均采用梯形斷面型式，淺槽一設(shè)計底寬為500m，為結(jié)合四里灣疏浚開挖底寬局部加寬；淺槽二設(shè)計底寬為500m；淺槽三設(shè)計底寬為500m和700m；按照淺槽四工程布置，扣除淺槽四右側(cè)樁號6+200～11+550段工程量后，淺槽四設(shè)計底寬為800m，400m，1548m和2600m。

淺槽設(shè)計開挖總土方為3765.12萬m3。其中:淺槽一開挖土方734.66萬m3，淺槽二開挖土方661.72萬m3，淺槽三開挖土方1133.36萬m3，淺槽四開挖土方 1235.38萬 m3。

2 淺槽四工程施工工法

2.1 淺槽四工程開挖段簡況

淺槽四樁號8+850～9+300開挖段位于上級湖淺槽四范圍內(nèi)，全部在微山縣歡城鎮(zhèn)宋莊村境內(nèi)，開挖底高程30.79m，底寬400m，排距平均2000m，局部排距超過2300m，平均開挖泥層厚度0.89m，疏浚土方28.57萬m3，棄土區(qū)面積為16.71萬m2。

2.2 設(shè)備選型

淺槽四工程設(shè)計排距在2000～4500m不等，與其他3條淺槽相比排距較長，在2004年南四湖湖內(nèi)深槽擴(kuò)挖先期實(shí)施工程時，疏浚設(shè)備選用的是200m3/h挖泥船，許多開挖的地方需接力，工程造價相對較高；本期工程中設(shè)計采用500m3/h挖泥船施工，由于部分樁號段開挖泥層較薄，500m3/h挖泥船絞刀（或斗輪直徑）較大，開挖不飽滿，達(dá)不到理想的工況，工程造價同樣也較高。

為解決上述矛盾，樁號8+850～9+300段開挖時的設(shè)備采用了350m3/h的挖泥船。該設(shè)備由20世紀(jì)80年代絞吸式200m3/h挖泥船技術(shù)改造而成，主機(jī)由原廣州柴油機(jī)廠生產(chǎn)的6300型船用柴油機(jī)更換為濟(jì)南柴油機(jī)廠生產(chǎn)的G12V190ZLC1-3型柴油機(jī)，增加了主機(jī)功率；泥泵采用石家莊泵業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的設(shè)備；將原有的排泥管徑Φ414mm全部更換為Φ450mm。經(jīng)過技術(shù)改造后，提高了工程船整體性能，延長了施工排距，使施工能力達(dá)到350m3/h，清水流量達(dá)到了4380m3/h。

2.3 排泥管線的架設(shè)

淺槽四開挖區(qū)在非通航區(qū)，理論上可以布設(shè)一部分浮管。由于各種原因，開挖區(qū)與棄土區(qū)間的廣闊水域被當(dāng)?shù)貪O、湖民布設(shè)了大量的網(wǎng)箱、網(wǎng)箔等養(yǎng)魚設(shè)施，同時種植了菱角、芡實(shí)等多種經(jīng)濟(jì)作物，施工障礙物較多，臨時占地較少。如果布設(shè)浮管，受外界風(fēng)浪影響較大，還容易損害當(dāng)?shù)貪O、湖民的經(jīng)濟(jì)利益，一方面加大施工難度、增加管線成本，另一方面地方政府的遷占協(xié)調(diào)難度也較大。

因此，在工程建設(shè)中采用了鋪設(shè)長距離水下潛管的方式，一次性敷設(shè)1500m，節(jié)約了大量的浮體設(shè)備投資。管線連接采用柔性接頭，在潛管兩端配備充、放氣閥，通過向潛管內(nèi)充填空氣與水即可操縱潛管的起浮與下沉。潛管在鋪設(shè)中應(yīng)注意幾點(diǎn)：

1）鋪設(shè)前要測量好水下地形，盡量避開底部高程變化較大的地方。

2）為確保安全，在鋪設(shè)前，必須先對潛管進(jìn)行加壓試驗(yàn)，各處均達(dá)到無漏水、漏氣時，保證潛管的密封程度后，方可敷設(shè)，防止施工中漏水漏漿。

3）潛管節(jié)間的連接，采用柔性接頭，即鋼管與橡膠管沿管線方向相間連接或間隔兩節(jié)鋼管連接一橡膠管。

4）潛管的起止端設(shè)置端點(diǎn)（浮體）站，配備充排氣、水設(shè)施，錨纜和管道封閉閘閥等，以操縱潛管下沉或上浮。

5）潛管沉放完畢后，在其兩端設(shè)置明顯警示、告示標(biāo)志（如指示燈、浮標(biāo)），以提醒過往船只通過時減速慢行，嚴(yán)禁過往船舶在潛管作業(yè)區(qū)拋錨或拖錨航行。

6）潛管拆除時，由端點(diǎn)站用空壓機(jī)向潛管內(nèi)充氣，使其逐節(jié)緩緩起浮。待潛管全部起浮后，拖運(yùn)至水流平穩(wěn)的水域內(nèi)妥善放置。

2.4 工程質(zhì)量控制

1）GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的應(yīng)用。本段開挖區(qū)位置距湖東堤超過2000m，施工區(qū)內(nèi)水域開闊，不易布設(shè)控制導(dǎo)線點(diǎn)及斷面樁。如果使用全站儀配合測距儀布設(shè)導(dǎo)線及斷面放樣測量，需搭設(shè)專用的觀測平臺，投資較大，而且由于受風(fēng)浪等天氣原因的影響，費(fèi)時費(fèi)力、準(zhǔn)確度也較低。

為了有效控制工程質(zhì)量，配備了GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)測量定位精度可達(dá)到厘米級，平面精度±1cm+1ppm，高程精度±3cm+1ppm。在工程建設(shè)中利用GPS在整個區(qū)間內(nèi)建立了平面控制網(wǎng)與高程控制網(wǎng)，而且在每一斷面的兩端設(shè)立斷面控制樁，在軸線折點(diǎn)、特征點(diǎn)處也設(shè)立控制樁；每條挖泥船、宿舍船邊均設(shè)立水尺，每天觀測數(shù)遍，隨時用對講機(jī)將水位變化告訴一線施工人員。

為了能在夜間連續(xù)施工，在工程船絞刀架頂端安裝了GPS信標(biāo)儀 （即衛(wèi)星自動測量定位系統(tǒng)），連接至操作室內(nèi)的計算機(jī)系統(tǒng)；施工前先將由CAD繪制的整個工程施工平面布置圖轉(zhuǎn)化為R12/TL12 DXF格式，并將其輸入計算機(jī)中；施工中對工程船的動態(tài)施工位置實(shí)時予以平面顯示；開挖左右邊坡時再用GPS測量系統(tǒng)（厘米級）予以校核，防止欠挖漏挖，杜絕費(fèi)方開挖，確保工程質(zhì)量。

2）棄土區(qū)退水口形式的選擇。棄土區(qū)退水口采用了磚混結(jié)構(gòu)的敞口溢流式退水系統(tǒng)，在施工過程中根據(jù)吹填進(jìn)度及退水濃度，通過加減退水閘板控制泄水流量，減少泥漿流失對水體的二次污染，提高了吹填區(qū)平整度。簡易結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)敞口溢流式退水口對比如表1示。

表1 簡易結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)敞口溢流式退水口對比

3 結(jié)語

在近幾年的水利疏浚工程建設(shè)中，南四湖湖內(nèi)淺槽工程具有內(nèi)湖（河）疏浚方量較大，排距較長，開挖泥層較薄，工程單價較低等特點(diǎn)，從開工建設(shè)至竣工驗(yàn)收歷經(jīng)了5年多的時間，對于施工工法應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)總結(jié)。