引江濟淮工程施工組織設(shè)計重難點分析

胡星名

摘要：引江濟淮工程溝通長江、淮河兩大水系，是跨流域重大戰(zhàn)略性水資源配置和綜合利用工程，工程線路長、體量大，施工條件復(fù)雜、難度大。為做好施工組織設(shè)計、合理組織工程施工、保證工程質(zhì)量、縮短建設(shè)周期和降低工程造價，在系統(tǒng)總結(jié)以往工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，從技術(shù)和經(jīng)濟相結(jié)合的角度，針對施工組織設(shè)計中的施工導(dǎo)流、土石方平衡、棄渣場規(guī)劃、施工進度安排等方面進行重難點分析，提出了相應(yīng)的解決方案和對策措施，以期對工程順利實施和同類工程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：施工組織設(shè)計;施工導(dǎo)流;棄渣場規(guī)劃;土石方調(diào)配;施工進度;引江濟淮工程

中圖法分類號：TV68

文獻標志碼：A

文章編號：1006-0081（2020）12-0017-05

水利工程施工組織設(shè)計主要包括施工導(dǎo)流、主體工程施工、交通運輸、施工工廠設(shè)施、施工布置和進度安排等，是設(shè)計文件的重要組成部分和編制投資的重要依據(jù)，也是工程施工和管理的指導(dǎo)性文件。

如今引江濟淮工程施工已全面展開，隨著水利工程施工市場的放開，經(jīng)公開招標中標的承包人不再完全是水利行業(yè)內(nèi)的傳統(tǒng)施工企業(yè)，一大批鐵路、交通、市政、航運等部門的施工企業(yè)參與到引江濟淮工程施工中來，行業(yè)間的差別可能會給工程施工帶來一定隱患。本文針對引江濟淮工程施工組織設(shè)計中的重難點進行分析，從技術(shù)和經(jīng)濟相結(jié)合角度提出了相應(yīng)的對策措施。

1工程概況

引江濟淮工程是以城鄉(xiāng)供水和發(fā)展江淮航運為主，結(jié)合灌溉補水和改善巢湖及淮河水生態(tài)環(huán)境的大型綜合性基礎(chǔ)工程，是國務(wù)院確定的全國172項節(jié)水供水重大水利工程之一，工程可研批復(fù)總投資912.7億元。工程建成后，從長江下游引水，經(jīng)巢湖，穿越江淮分水嶺，向淮河中游地區(qū)補水，可有效解決沿淮、淮北地區(qū)及輸水沿線工業(yè)和城鄉(xiāng)生活供水不足問題，并補充農(nóng)業(yè)灌溉用水，是形成除京杭大運河之外長江、淮河兩大流域的第二條水運通道。安徽境內(nèi)輸水線路總長587.4km，其中利用現(xiàn)有河湖255.9km，疏浚擴挖204.9km，新開明渠88.7km，壓力管道37.9km。工程永久征地0.55萬hm²，臨時用地1.03萬hm²。工程劃分為引江濟巢、江淮溝通、江水北送三大段落，工程位置示意見圖1。

2工程施工組織設(shè)計重難點分析

（1）施工導(dǎo)流及基坑降排水。工程沿線水系眾多，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工導(dǎo)流和基坑降排水難度大、涉及面廣。施工導(dǎo)流時既要考慮現(xiàn)狀河道如派河、東淝河、孔城河等河道上游來水問題，也要考慮沿線支流的匯水問題。基坑降排水時，要考慮部分河渠底部和建筑物基礎(chǔ)下臥強透水層，且多鄰近明水源，既有切嶺段大范圍的線型深基坑經(jīng)常性排水，也有建筑物基坑和銜接河道常水位下需干地護坡的局部基坑排水問題。

（2）主體工程施工。工程涉及農(nóng)業(yè)、航運、城市供水、公路和鐵路交通等多個行業(yè)，河渠長、建筑物點多而分散，工程量大，工種多，部分工程工藝復(fù)雜且施工難度大，如沿線的膨脹土邊坡水泥換填土施工、部分建筑深厚軟基的基礎(chǔ)處理施工及淠河總干渠超大跨度鋼渡槽的吊裝等。

（3）棄渣場規(guī)劃。工程棄渣場共80個，總占地約6080hm²，數(shù)量多且占地面積大，沿線多為耕地，部分河段為城區(qū)段，因此棄渣場規(guī)劃選址過程復(fù)雜且難度大，如何在節(jié)省投資的前提下，既能滿足規(guī)范要求，又可取得當?shù)卣腿罕姷耐猓枪こ淘O(shè)計的重難點之一。

（4）土石方調(diào)配與平衡。工程土石方開挖量大，且挖填量分布不平衡，因此做好土石方的綜合規(guī)劃、合理調(diào)配和平衡是減小施工難度和降低工程造價的關(guān)鍵因素。

（5）施工進度安排。工程總工期72個月，工期緊、工序多，受自然條件制約和社會環(huán)境影響因素眾多，施工進度安排協(xié)調(diào)難度大。如何合理劃分施工單元（標段），施工單元內(nèi)如何組織施工次序，做到均衡施工強度，減少各施工工序間的相互干擾，是工程按期完成的關(guān)鍵。

3對策措施

3.1施工導(dǎo)流方案

（1）施工導(dǎo)流排水的流向應(yīng)按照所處河段現(xiàn)狀流向進行。

（2）主要輸水線路兩端受菜子湖、巢湖、瓦埠湖等水位頂托，湖水位以下部分干地施工難度大，施工期經(jīng)常性排水對于正常湖水位以下不能自排的部分，由設(shè)在端部的臨時泵站抽排至基坑外，經(jīng)下游渠道的泄水通道排至湖區(qū)。

（3）沿線支流眾多、河道泄量大，根據(jù)不同區(qū)域采用不同導(dǎo)流方式，菜子湖線、江淮溝通南端結(jié)合主體工程施工歸槽導(dǎo)流，江淮溝通北端采用新開明渠方式導(dǎo)流。

（4）河渠開（擴）挖遵循“自低向高、逐次推進”的原則，即優(yōu)先施工下游排水方向的標段或標段內(nèi)的區(qū)域，盡量保持下游泄槽高程低于上游泄槽高程，從工序、進度上保證上游排水順暢。

（5）老河道擴挖時，根據(jù)河道水位、船舶進場條件、河渠底部是否有石方等因素，靠近湖區(qū)的兩端下段河渠采用挖泥船水下開挖，地勢較高的分水嶺段則采用左右岸交替導(dǎo)流施工的方式。

（6）工程線路長、工期長，需從全局角度考慮上下游各設(shè)計單元（標段）的進度、工序、排水銜接及防洪度汛。

3.2主體工程施工

（1）樅陽樞紐、白山樞紐等建筑物地基差，開挖深度大，需做好深基坑支護和合理控制地下水位。建筑物群分期施工或不同時期建設(shè)均存在后施工基坑對已建建筑物的影響，需要采取基坑安全防護措施，杜絕深基坑對已建建筑物的潛在次生不利影響。

（2）新挖河渠主要分布在巢湖、瓦埠湖兩湖之間的分水嶺，受湖水位控制，各段河湖水位以下部位的土石方開挖、崩解砂巖段護底、膨脹土段處理及護坡等應(yīng)干地施工，需要采取有效排水措施，并合理組織分段作業(yè)。

（3）淠河總干鋼渡槽結(jié)構(gòu)跨度大，荷載集度大，水荷載變化大，防滲防腐要求高，要根據(jù)現(xiàn)場的場地條件和工期要求合理制定吊裝方案。

（4）切嶺地段輸水河渠地質(zhì)復(fù)雜，應(yīng)注重施工中渠坡穩(wěn)定，膨脹土渠坡應(yīng)加強施工期坡面防護，并規(guī)范好堆棄土;砂基渠槽開挖時，除了要注意基坑降排水外，還應(yīng)優(yōu)化作業(yè)程序，及時跟進護坡處理。

（5）根據(jù)土料場分布的狀況，膨脹土邊坡?lián)Q填時應(yīng)考慮采用非膨脹黏性土換填和改性土換填。對于弱膨脹土邊坡，采用非膨脹黏性土換填垂直厚度為1.5m，采用改性土換填垂直厚度為1.0m。非膨脹黏性土料源分為河道開挖可利用土料與征地取膨脹土2種方式，改性土料源為就近利用開挖土方中弱膨脹土料源。3種方案的綜合單價對比曲線見圖2，由圖可知，從投資角度分析，利用河渠開挖內(nèi)的非膨脹土換填方案的運距約14km，與改性土換填方案單價相當;另行征地取非膨脹土換填方案的運距約6km，與水泥改性土方案綜合單價相當。實施過程中，可根據(jù)土源調(diào)查的分布情況來確定邊坡?lián)Q填施工方案。

（6）膨脹土邊坡?lián)Q填工程量大，換填施工工藝復(fù)雜，特別是水泥改性土加工過程中要降低土料的含水率至18%以下時，才能滿足土料破碎后粒徑和均勻性要求。引江濟淮試驗工程采用旋耕機和路拌機進行翻曬降低含水率的對比試驗，旋耕機翻曬深度10～15cm，路拌機翻曬深度25～30cm，單次循環(huán)作業(yè)間隔時間為1h。兩種機械的翻曬試驗效果見圖3。從圖3中可見，旋耕機的翻曬效果優(yōu)于路拌機，因此設(shè)計采用旋耕機作為主要翻曬機械。

3.3棄渣場規(guī)劃

（1）引江濟淮工程總棄渣量為2.63億m³，共布置80個棄渣場，棄渣場總占地面積約6079.87hm²，棄渣統(tǒng)計見表1。引江濟淮工程的棄渣場選擇不能采取過去單一地點、棄土量少的工程經(jīng)驗做法，應(yīng)事前充分征求地方政府和當?shù)厝罕姷囊庖姡凑战?jīng)濟、地形、地質(zhì)和環(huán)境等因素分析，本著“可行、安全、科學(xué)、生態(tài)、經(jīng)濟”的總原則，在總體棄土合理調(diào)運、經(jīng)濟最優(yōu)的前提下，兼顧地方行政管轄范圍分界的管控及新農(nóng)村發(fā)展要求，采取分段集中和全線分散相結(jié)合的方式規(guī)劃布置。

（2）選擇棄渣土場應(yīng)綜合考慮以下因素：①棄渣土場布置避讓風(fēng)景點、文化、生態(tài)、飲用水源、自然及濕地等保護區(qū);②棄渣土場布置避讓已建、在建、待建及規(guī)劃近期實施的高等級公路、高鐵、特高壓線路、地下管線及重要開發(fā)區(qū)，地下管線重點是石油管道、天然氣管道及國防通信光纜等;③棄渣土場應(yīng)避免布置在地質(zhì)災(zāi)害區(qū)、大斜坡上、墳?zāi)姑芗虻匦纹鸱^大區(qū)域，且棄渣土場布置不得影響附近建構(gòu)物和地基穩(wěn)定;④優(yōu)先選擇地勢低洼、少拆遷、不影響灌溉水系的就近區(qū)域，或優(yōu)先選用旱地，特別是首先利用提水灌溉旱地，充分考慮棄渣土場的后期再生利用;⑤盡可能遠離生活區(qū)，運輸棄土的臨時施工道路，盡可能繞過村鎮(zhèn)，遠離學(xué)校、醫(yī)院等人群集散區(qū)，減免施工對當?shù)乩习傩丈钤斐筛蓴_;⑥渣土棄置場應(yīng)結(jié)合復(fù)耕要求復(fù)原原地層結(jié)構(gòu)堆放，或考慮后期開發(fā)利用進行規(guī)劃設(shè)計，如將膨脹土堆放在底部，石碴用于排水設(shè)施即堆放下部盲溝或填方外邊陡坡處，后清除的棄渣場塊表土和開挖土直接覆蓋在已堆滿的場塊上，便于復(fù)耕或開發(fā)綠化。

3.4土石方調(diào)配與平衡

（1）需要逐段進行合理的綜合規(guī)劃，通過進度協(xié)調(diào)，盡可能挖填結(jié)合，并在挖方遠大于需求的前提下，做到高料低用，增加開挖料的直接利用率，減少中轉(zhuǎn)。

（2）為減少河湖段堤防工程征地取土，充分利用排泥區(qū)置換取土，但排泥區(qū)須在汛前充填到預(yù)定高度，滿足安全度汛要求。

（3）開展棄土綜合利用的研究工作，進行技術(shù)合理性和經(jīng)濟可行性分析，將引江濟淮工程棄土用于沿線周邊交通、水利、市政和農(nóng)業(yè)等建設(shè)的綜合利用規(guī)劃，減少取土區(qū)和棄渣場征地，并在開工前做好取土區(qū)和棄渣土區(qū)的準備工作。

（4）采用線型規(guī)劃方法，對征地取土和遠距離利用開挖方進行經(jīng)濟分析，盡量挖填結(jié)合，減少棄土和取土征地，最終尋求最優(yōu)的土石方平衡和調(diào)配方案。以菜巢分水嶺為例，共分為13個設(shè)計單元，為C₁～C₁₃;棄渣場共31個，為Q₁～Q₃₁;設(shè)A_{i/sub>為第i設(shè)計單元的棄渣量，Vj為第j個棄渣場的棄渣容量，Xij為i設(shè)計單元運至j棄渣場的棄渣量，Yij為i設(shè)計單元運至j棄渣場的平均運距。}

根據(jù)以上的線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型進行迭代計算，求出目標值，再考慮進度安排、場地條件和運輸條件等因素，最終得出較為合理的土方平衡和調(diào)配。

3.5施工進度安排

（1）樞紐工程和兩個切嶺段是整個引江濟淮工程施工進度的控制性工程。樅陽引江樞紐、蜀山泵站樞紐以及跨河鐵路改線段、市政橋梁工程等骨干工程建設(shè)內(nèi)容是進度控制的重要內(nèi)容。淠河總干渠渡槽移位改建規(guī)模大、施工工序多、施工條件復(fù)雜，是制約本工程總工期的關(guān)鍵項目，條件成熟宜盡早開工建設(shè)，為工程按期完成或提前發(fā)揮效益奠定基礎(chǔ)。

（2）鑒于每個區(qū)段的渠道較長，優(yōu)化段內(nèi)施工先后批次，同一批次工程項目以跨河交通橋為首批動工項目，然后土方跟進作業(yè)，渠道護坡、護底處理隨開挖分層有序交替進行。擴挖河段先堤防后護坡，交叉穿插安排穿堤或溝口涵閘等其他渠系交叉建筑物工程施工。

（3）工程戰(zhàn)線長，分段組織實施，且每段工期均較長，逐段工程完工后應(yīng)對各段落統(tǒng)一進行沿線岸上清理和河渠清底，宜將相關(guān)水土保持、環(huán)境綠化及河湖疏浚等項目安排在工程后期進行，避免相關(guān)處理二次進場。

（4）受專項設(shè)施和影響處理工程施工的進展干擾大。沿線高壓電線、通信線路的遷移，以及地下管線移設(shè)等專項設(shè)施應(yīng)盡早安排落實。

（5）涉及鐵路和重要公路（橋梁）改線或加固需提前協(xié)調(diào)落實，并宜優(yōu)先實施，以便工程后續(xù)項目有序進行，確保工程施工進度。

（6）永久征地、施工場地征遷、棄渣土區(qū)的移民和清理工作等應(yīng)在工程籌建期內(nèi)完成，為工程施工單位進場施工創(chuàng)造條件。

（7）工程總土石方開挖量37007.5萬m³，土方填筑量6761.2萬m³，水泥改性土換填量1601.2萬m³，混凝土澆筑量927.8萬m³。應(yīng)盡量做到均衡施工強度，減少各施工工序間的相互干擾，力爭勞動力、機械設(shè)備、材料、資金的均衡投入，工程分年度施工強度曲線見圖4～5。

4結(jié)語

引江濟淮工程中兩段分水嶺和八大樞紐是工程的核心部分和關(guān)鍵點。本文從施工組織上分析了工程施工的重難點，并提出了相應(yīng)的對策措施，希望對工程順利實施和類似工程設(shè)計提供參考。

建議在工程實施過程中，針對施工重難點如淠河總干渠鋼渡槽的吊裝、膨脹土邊坡?lián)Q填施工工藝、深厚軟基處理施工等，由業(yè)主牽頭，設(shè)計、施工、監(jiān)理及科研單位共同成立研究小組，通過試驗、研究、科研等方式為工程施工提供技術(shù)支持。

（編輯：唐湘茜）