水路鋪設(shè)水沖管線的保障技術(shù)研究

張 弛

(上海建工二建集團(tuán)，上海 200080)

0 引 言

離海邊較近場(chǎng)地，常以海砂沖砂回填形成。土壤長(zhǎng)期受到海水的侵蝕，聚集大量的淤泥層，砂層，承載力極差，透水性極低。且該類工程大量使用樁基礎(chǔ)，但由于土層土質(zhì)的特殊因素，在基礎(chǔ)采用機(jī)械開挖的過(guò)程中，會(huì)造成機(jī)械無(wú)法行走和下陷，且容易對(duì)已經(jīng)施工的工程樁造成破壞[1]。

水沖法已經(jīng)被運(yùn)用在海邊等水域邊的深大型基坑的開挖工程中[2]。水沖法的工藝原理是運(yùn)用高壓水槍沖擊土體，使土形成流塑狀泥沙，用泥漿泵抽入沖土堆場(chǎng)，沖土堆場(chǎng)的水再進(jìn)一步流入沉淀池，過(guò)濾后的水可再流入取水的河流等水域，整個(gè)過(guò)程形成回路，循環(huán)用水[3,4]。水力沖挖機(jī)組能同時(shí)完成挖、裝、運(yùn)、填、夯等工序，具有效率高、成本低、質(zhì)量好，不受天氣影響等優(yōu)點(diǎn)。水沖法只對(duì)表層土形成沖擊，工作范圍可控制，可分層開挖，能有效避免對(duì)原土的擾動(dòng)[5]。已在醫(yī)院基坑[3,4]、房屋建筑基坑[6]、廠房基坑[2,7]，和地下室工程土方開挖[5]等項(xiàng)目中均有運(yùn)用。

1 工程概述

浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓基坑面積44.9萬(wàn)m2，其中，核心區(qū)深基坑面積:32.2萬(wàn)m2，周邊淺基坑面積:12.7萬(wàn)m2，基坑總出土量850萬(wàn)m3。其中，基坑及基坑周邊區(qū)域部分是原先從海里吹填的砂性土形成的，非常適合水沖開挖。周邊淺坑的挖深從5.7 m到14.7 m不等，核心區(qū)域主要有三塊組成，9.7 m和18.7 m的國(guó)內(nèi)核心區(qū)基坑，以及29.2 m挖深的兩場(chǎng)線核心區(qū)基坑。以及國(guó)際主樓部分的8.2 m和13.2 m的基坑。具體如圖1所示。

圖1 (a)浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓及周邊情況平面圖(含圍場(chǎng)河);(b)浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓基坑挖深示意圖

2 水沖管線

水路管線的鋪設(shè)采用成熟的浮管工藝(可隨河面上下浮動(dòng)1.5～2 m)。圍場(chǎng)河設(shè)計(jì)最高水位為3.6 m，最低水位為1.5 m，常年水位為2.35 m，滿足浮管上下浮動(dòng)1.5～2 m的要求。

2.1 常規(guī)布置

水沖管線外部包裹著浮管，浮管浮力使得整段浮管能夠很好地浮在水面上。浮管的假設(shè)使用小船。在一長(zhǎng)段浮管中間需要在大船上布置接力泵。接力泵相對(duì)要求船面減小晃動(dòng)，保持相對(duì)的平穩(wěn)。同時(shí)備好油料，油料的添加通過(guò)巡邏艇。水沖浮管布置如下圖。

2.2 下穿橋梁

管道布置沿著浦東機(jī)場(chǎng)T3航站樓的周邊的圍場(chǎng)河布置，從T3基坑的開挖處，沖出一條明渠，把圍場(chǎng)河水引到基坑邊的泥漿池。圍場(chǎng)河的另一邊直接繞過(guò)機(jī)場(chǎng)建設(shè)用地抵達(dá)泥漿排放的末端圍區(qū)。整個(gè)水路管線的鋪設(shè)只需要穿過(guò)一座拖機(jī)道路橋。拖機(jī)道橋位于機(jī)場(chǎng)飛行禁區(qū)以內(nèi)，用于試驗(yàn)飛機(jī)過(guò)圍場(chǎng)河的通道。施工時(shí)原則上，拖機(jī)道橋在水沖法排管期間保通，且橋下圍場(chǎng)河過(guò)水?dāng)嗝鏉M足防汛要求。

圖3 管線及接力泵布置點(diǎn)位圖

如果圍場(chǎng)河近年實(shí)際水位數(shù)值浮動(dòng)遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，難以滿足浮管運(yùn)行的要求，則在橋臺(tái)、墩臺(tái)后置埋板，架設(shè)鋼桁架，上方鋪設(shè)管線。水沖管線的浮管通過(guò)拖機(jī)道橋時(shí)，可以在拖機(jī)道橋下方的涵洞內(nèi)布置鋼便橋，放置浮管。

圖4 下穿拖機(jī)道橋橋洞布置水沖排管剖面示意圖

2.3 接力泵布置

由于圍場(chǎng)河用地均屬為機(jī)場(chǎng)用地，因此可利用浮船搭載接力泵點(diǎn)，浮管浮于圍場(chǎng)河上，下穿緯十一路橋，搭設(shè)臨時(shí)鋼便橋下穿拖機(jī)道橋的涵洞，抵達(dá)圍區(qū)。接力泵放置在浮船上，浮船靠繩子牽引在岸邊。

圖5 接力泵浮船圖

3 故障處理

水路鋪設(shè)管線主要的問(wèn)題包括處理水上的爆管或堵管的問(wèn)題、泵機(jī)的故障問(wèn)題，以及臨時(shí)用電的故障問(wèn)題。

3.1 爆管或堵管處理

發(fā)現(xiàn)爆管，立即利用對(duì)講機(jī)通知前方泥漿泵操作人員，關(guān)閉電機(jī)。(實(shí)際前方操作人員，根據(jù)泥漿泵異常聲音的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，可判斷出有無(wú)爆管)。巡邏巡視人員，排查管路爆管位置，立即組織搶修人員進(jìn)行搶修，確保30 min內(nèi)搶修完畢，并安排專人對(duì)泥漿現(xiàn)場(chǎng)清理，恢復(fù)正常施工。

泥漿配比必須按方案要求比例配制，成漿后，進(jìn)行泵管輸送試驗(yàn)，確保輸送過(guò)程中泥漿流量及泵管密閉性符合要求；沖砂管道接頭處不得位于河道內(nèi)或橋下；在每個(gè)沖砂管道接頭處設(shè)置一個(gè)鐵皮箱，如接頭處出現(xiàn)爆管，泥漿將流入鐵皮箱內(nèi)，避免了泥漿造成污染；

泥漿泵抽漿口設(shè)置孔徑3 cm的鐵絲濾網(wǎng)，對(duì)泥漿內(nèi)摻雜的垃圾、土塊、石塊進(jìn)行過(guò)濾，現(xiàn)場(chǎng)配有專門人員對(duì)泥漿進(jìn)行清理，防止泥漿泵、管道的堵塞；所有沿河道高壓泥漿管道均采用法蘭連接到位，開始輸漿前進(jìn)行抽水試運(yùn)行，巡視人員對(duì)所有管道進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)管道漏氣、噴水等情況馬上檢查管道法蘭連接處、管壁，待無(wú)泄漏后才能開始輸漿；作業(yè)時(shí)間安排專人沿輸砂管道巡視，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿外漏等異常情況，立即停止輸送作業(yè)，采取應(yīng)急措施，更換設(shè)備及后增壓措施回扯泥漿，避免泥漿滲出污染市政河道；

3.2 泵機(jī)故障排除

除T3航站樓前端及末端泵點(diǎn)外，還需設(shè)置3臺(tái)接力泵，分別為1#泵(河濱東二路)，2#泵(拖機(jī)道)3#泵(拖機(jī)道橋)。本工程需要安排專職機(jī)修工2人24h輪流上班值班，一旦發(fā)現(xiàn)泵機(jī)出現(xiàn)故障，及時(shí)通知機(jī)修人員檢查排除故障。每?jī)晒镌O(shè)置的增壓泵處均由專人看守，且現(xiàn)場(chǎng)配置兩臺(tái)備用泵，一旦出現(xiàn)泵體工作異常，立即通知停止輸送，并截?cái)嘞铝鬏斔凸艿婪乐够毓啵笈_(tái)進(jìn)行回抽泥漿，避免停泵泥漿污染，機(jī)管人員及時(shí)更換泵管，測(cè)試無(wú)誤后再開通輸送。

3.3 臨時(shí)用電故障排除

臨時(shí)用電故障：電工持證上崗，安排專職電工2人24 h輪流值班，一旦臨時(shí)用電出現(xiàn)故障，通過(guò)對(duì)講機(jī)及時(shí)通知電工排查。具體的巡邏，管道清洗，應(yīng)急搶修，和機(jī)械施工車輛如圖6所示。

圖6 保障水沖管路的車輛圖

4 優(yōu)劣比較

相比于陸路管線，水路管線的路線選擇比較直接，沿著河流或溝渠的流動(dòng)方向。在河流或溝渠的末端或沿路選擇合適的地點(diǎn)作為末端泥漿沉淀的泥庫(kù)區(qū)。盡管不如陸路路線選擇多，但實(shí)際上鋪設(shè)更為簡(jiǎn)單。陸路需要穿過(guò)一下河流、道路，和橋梁。需要長(zhǎng)期使用防撞水馬隔離出一塊區(qū)域。往往會(huì)造成交通的堵塞，獲得交管部門同意和審批的難度大。當(dāng)然，水路管線的鋪設(shè)需要得到航道部門的許可。水路和陸路管線的優(yōu)劣比較見表1。

表1 水路和陸路管線的優(yōu)劣比較

5 總結(jié)與展望

在臨近湖面、池塘、河流，或者溝渠處，開挖基坑時(shí)，選擇在水路上布置運(yùn)輸泥漿的中端管線，可以有效避免陸路管線鋪設(shè)時(shí)的一些問(wèn)題和隱患。當(dāng)然，在一些大風(fēng)浪和水位急劇變化的水域，水路管線事故突發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)加大，搶修難度增加。在周邊有相對(duì)平緩和便于控制水位的河流和溝渠，甚至湖面時(shí)，走純水路的水沖泥漿運(yùn)送方法不失為一種經(jīng)濟(jì)、高效，安全，又環(huán)保的中端管線路由。對(duì)其它工程具有很好的借鑒作用。