土方管道泵送在水運(yùn)工程中的應(yīng)用

張垚，陳礫穎

（長(zhǎng)江南京航道工程局，江蘇 南京 210011）

1 引言

京杭運(yùn)河浙江段三級(jí)航道整治工程杭州段(新開(kāi)挖航道段)HDSG-9 標(biāo)段始于前進(jìn)服務(wù)區(qū)南側(cè)（K28+374），終于老01 省道橋北側(cè)（K31+500），航道里程3.126km，穿越杭浦高速，鄰近101 省道，工程平面圖如下。建設(shè)內(nèi)容包括護(hù)岸工程約5.98 公里、土方工程約190 萬(wàn)方、橋梁4 座、水閘5 座。

其中土方運(yùn)送一直是公路、水運(yùn)等工程施工中比較難處理的問(wèn)題。土方運(yùn)送常規(guī)采用工程車(chē)輛運(yùn)輸?shù)姆绞剑@樣的運(yùn)輸方式有很多不足之處，主要體現(xiàn)在四個(gè)方面：

（1）低效：車(chē)輛運(yùn)輸受道路交通條件的限制，效率低下，在實(shí)行車(chē)輛限行制度的城市施工時(shí)，這一點(diǎn)尤為明顯，而土方運(yùn)送不及時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響工程總體進(jìn)度。

（2）污染環(huán)境：車(chē)輛運(yùn)輸土方容易造成揚(yáng)塵，污染周邊環(huán)境，影響居民生活，易引起居民不滿(mǎn)，也不利于工程施工形象。

（3）安全隱患：每年全國(guó)發(fā)生的交通事故中工程車(chē)事故占了很大比例，工程車(chē)運(yùn)輸帶來(lái)的交通安全隱患不容忽視。

（4）費(fèi)用高：土方運(yùn)送工程量大，需要投入大量工程車(chē)輛、管理人員，所需費(fèi)用高昂。

因此，急需發(fā)明一種高效環(huán)保、安全經(jīng)濟(jì)的土方運(yùn)送方法來(lái)解決當(dāng)前情況下土方運(yùn)送的難題。

2 土方管道泵送方案的總體設(shè)計(jì)

2.1 土方管道泵送簡(jiǎn)介

2．1．1 管道泵送簡(jiǎn)介

利用所有開(kāi)挖深度內(nèi)土質(zhì)為粉土這一特點(diǎn)，通過(guò)水槍噴射，超遠(yuǎn)距離排泥管泵送，實(shí)現(xiàn)土方外運(yùn)無(wú)揚(yáng)塵產(chǎn)生。除了抑制揚(yáng)塵，現(xiàn)場(chǎng)抽漿管道及清水管道在道路位置均采用預(yù)埋形式。外運(yùn)管道泵管安裝由施工現(xiàn)場(chǎng)沿河道鋪設(shè)至卸土點(diǎn)，鋪設(shè)完成沉至河底，不影響航道通行及市政綠化。非作業(yè)時(shí)，管道將保持滿(mǎn)蓄水狀態(tài)，通過(guò)管道自重使其沉入水中；作業(yè)輸送泥漿時(shí)，依靠泥砂自重使其沉入水中，全程管道不露出水面以保護(hù)沿線美觀。

表1 傳統(tǒng)運(yùn)輸與泵送方案對(duì)比表

2.2 施工工藝介紹

通過(guò)鋪設(shè)排泥管，引入外部清水，用加壓水槍噴射待挖區(qū)土方，制配成泥漿后，通過(guò)排泥管排出場(chǎng)區(qū)。具體而言，即取水排泥管從外部引入清水至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)-泵體加壓用水槍將高壓水流射入現(xiàn)場(chǎng)待挖區(qū)土方-土體遇水制配成泥漿-待挖區(qū)泥漿坑放置抽漿泵，對(duì)泥漿進(jìn)行增壓-外鋪設(shè)泥漿管至消納區(qū)-泥漿通過(guò)鋪設(shè)排泥管輸送至消納區(qū)，完成場(chǎng)內(nèi)土方外運(yùn)工作。

采取“一線到端、以線帶面、分層開(kāi)挖”的土方機(jī)械配合水力機(jī)械“匯流式”開(kāi)挖施工方法。

“一線到端”是指在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中以最大開(kāi)挖深度沿著一條直線開(kāi)挖槽從基坑的一端直接開(kāi)挖到另一端，而不是傳統(tǒng)的分塊開(kāi)挖。

“匯流式”開(kāi)挖是指基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，以若干條直線開(kāi)挖槽為主干，直線開(kāi)挖槽周邊土以土方車(chē)短駁的形式匯入直線主干槽中，形成“以線帶面”的總體開(kāi)挖布局。

2.3 施工總體部署

2．3．1 施工總平面布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘施工區(qū)內(nèi)管線布置以不影響施工的原則，沿施工區(qū)內(nèi)的圍擋布置，穿越臨時(shí)道路等以埋管處理方式。兩條排泥管與1#增加泵接口處采用密閉管連接，確保超遠(yuǎn)距離排泥管道輸送效率。土方開(kāi)挖區(qū)用一臺(tái)130kw 高壓泵進(jìn)行水力開(kāi)挖稀釋土方，采用2臺(tái)220kw 泥漿泵進(jìn)行收集泥漿連接輸送管道，管道通過(guò)450kw 加壓大泵輸送至堆土區(qū)，每隔4 公里設(shè)置一座接力泵站（一條生產(chǎn)線）。見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 疏浚區(qū)平面布置圖

2．3．2 臨近河道取水布置

施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)兩套取水設(shè)備組，每套設(shè)備組由一臺(tái)130KW 取水泵一端連接現(xiàn)場(chǎng)的φ350mm 的水管及高壓水槍進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)沖水施工，另一端連接φ350mm 的水管至臨近河道幸福河進(jìn)行取水，紅線內(nèi)沿施工便道鋪設(shè)，紅線外管道沿河道鋪設(shè)，總長(zhǎng)度約2000 米。

2．3．3 清水泵安裝

泥漿配置采用蓄水池中水，通過(guò)清水泵加壓后，分支管注入待挖區(qū)坑中配制泥漿。清水泵采用160KW 水泵（見(jiàn)圖3），位置設(shè)置于基坑外附近合適位置，清水泵搭設(shè)泵房，泵房由專(zhuān)人看管，泵房外設(shè)置蓄水池，蓄水池暫定尺寸10×10×2.5m，蓄水池平時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)DN350水管蓄水，清水泵管采用φ315mmPPC 沖水管道與蓄水池及泵體連接，出水管同樣采用φ315mmPPC 水管，鋪設(shè)至現(xiàn)場(chǎng)待挖區(qū)，端部連接轉(zhuǎn)換頭，轉(zhuǎn)換頭由12 路支管接頭，支管采用水管連接，最終清水由支管人工控制涌出至泥漿池，清水泵由專(zhuān)用電箱控制。

2．3．4 待挖區(qū)泥漿池設(shè)置及制漿

按照挖土施工順序，在開(kāi)挖區(qū)域設(shè)置2 臺(tái)220KW的泥漿泵，泥漿泵位置為待出土區(qū)域的中心并隨著出土區(qū)域的變化而移動(dòng)，由6-10 名工人用清水出水管從四周向中心沖土形成1:3（水：泥）泥漿。配制而成的泥漿再由220KW 泥漿泵通過(guò)管道輸送至坑外φ500mmPPC 主管，主管連接380KW 泥漿增壓泵進(jìn)行增壓后開(kāi)始遠(yuǎn)距離輸送（見(jiàn)圖4）。

2．3．5 消納點(diǎn)圍堰布置方案

圍堰采用挖掘機(jī)筑土堤施工方案，土料就近取土，考慮沉降、暴雨等不確定因素，施工高度比棄土區(qū)吹填高程高出0.5m 以上，合理位置布置泄水口若干。

消納吹填采用φ500 管道通過(guò)分流至φ350 的管內(nèi)進(jìn)行吹填，吹填區(qū)放置標(biāo)高控制點(diǎn)，按控制點(diǎn)進(jìn)行接管吹填，達(dá)到控制整平的目的（見(jiàn)圖5）。

圖5 管道總平面布置圖

沉淀池堆高采用沖泥管，占地面積600 畝。圍堰頂高程6m，圍堰底高程4m，圍堰頂寬2.0m，圍堰墾區(qū)坡比為1:1.2，吹填側(cè)坡比為1:1.8，圍堰總長(zhǎng)約400m，吹填高程為5.5m，圍堰采用土工膜防滲（見(jiàn)圖6）。該區(qū)域能容納土方量約為300*666*2=40 萬(wàn)方，能滿(mǎn)足土方消納的要求。

3 結(jié)果與討論

本方案主要用于大面積土方需要清理的情況下使用，特別是在棄土區(qū)域位于大面積農(nóng)田周?chē)鷷r(shí)，交通不方便，利用土方車(chē)效率低下，而且，可能會(huì)嚴(yán)重?fù)p害農(nóng)田。只需要在棄土區(qū)域與待挖區(qū)域架設(shè)管道，管道即使部分位于農(nóng)田當(dāng)中，對(duì)于農(nóng)田損害很小。采用本發(fā)明的裝置，運(yùn)輸效率高，不會(huì)污染環(huán)境，安裝及拆卸也簡(jiǎn)單，大大提高了工作效率，產(chǎn)生的費(fèi)用也大大降低。