引黄济津潘庄线路应急调水漳卫河下游减河闸方案研究

引黄济津潘庄线路应急调水漳卫河下游减河闸方案研究

1黄济津潘庄线路应急水泵开发决定2010年，海河流域整体降水量较低，潘家口上游供水量不足。据初步估计，天津供水储水池达到37亿3米。鉴于此种情况,国务院决定实施引黄济津潘庄线路应急调水。漳卫新河倒虹吸工程是引黄济津潘庄线路的重要组成部分,是整个输水线路的控制性节点工程。2降水超期化泄流倒虹吸工程于2010年7月1日正式动工,总体工程必须在2010年10月21日具备通水条件,工期紧迫。2010年8月漳卫南运河流域降雨量超出常年,水量颇丰。南运河下游因工程施工无法泄流,同时岔河也不具备导流条件。减河自7月20日起一直作为主要行洪河道泄流,高峰期经过减河闸下泄的流量达到100m3/s。同时卫河流域降水量也偏大,直接导致泄流时间一再延长,2010年8月29日才关闭减河闸。减河闸关闭时间晚不仅使减河段箱涵混凝土施工工期大大压缩,也使河槽土壤含水量居高不下导致施工条件严重恶化。3排水方案针对减河段施工条件、土质状况以及工期要求,减河主河槽段采取明水抽排和管井降水相结合的降水方案。3.1下游围堰施工减河闸关闭后,首先抢修上下游围堰,利用上、下游围堰封闭施工区域。下游围堰修筑的目的是拦截河道水流回灌入施工区域。根据围堰内封存的河水量,布置抽水设施尽快将河道明水抽走,及早开辟施工作业面。3.2管井降水与土方开挖明排水相结合的降水方案常规的管井降水方案通过水力计算得出具体管井布置数量、间距及井深。降水井布设完毕后通过一定时间的抽水(已施工的滩地段降水时间为14d)使降水曲线顶点低于开挖基础面以下0.5m,然后进行土方开挖施工。但是由于工期异常紧迫,只有在2010年10月5日前完成主河槽段全部12节混凝土箱涵施工,才能满足工程通水目标。有效工作时间只有38d,故采取常规的降水方案(如图1所示)已不能满足工期要求。为确保工期目标的顺利实现,同时必须保证主体混凝土的施工质量,只能压缩降水及土方开挖的工作时间,降水方案如图2-3所示。经过认真的比选,对有利方面和不利风险的评估和权衡,最终确定了管井降水与土方开挖明排水相结合的施工方案,即围堰内存水抽排完毕后,进行管井打设。在原计算方案上加密管井数量。原计算方案管井间距为20m,加密后间距为10m。管井打设及降水的同时分步进行土方开挖施工。首先在开挖面中央挖设排水明渠进行土体渗水抽排,排水明渠底宽为2m,深度为2m。经过渗水抽排后,排水明渠两侧一定厚度的土体具备了开挖条件。随即进行开挖,同时加深排水明渠,满足下部土体渗水。待下部土体具备条件后继续开挖,如此反复,直至设计基底高程为止。实际上,该方案就是利用排水明渠和管井同时抽排地下水,开挖与排水同时进行。开挖面保持与降水曲线同步下降,地下水降低到什么位置,开挖面高程就挖到什么位置。地下水降至基底满足设计要求后,土方开挖也基本完成。最后用碎石回填排水明渠。这样有效缩短了降水与土方开挖的施工时间,为主体混凝土施工争取了时间,顺利实现了工程按期通水的目标。4压缩施工作业工期工期紧迫是倒虹吸工程减河段施工最显著的特点。该段采用明水抽排和管井降水相结合的方式有效压缩了施工工期,为下道工序施工创造了有利条件,工期目标得以顺利实现。方案是成功的,但在个别环节也存在着缺陷,值得思考。4.1管井降水效果差减河河道土质多为砂壤土、砂土。由于降水和土方开挖同步进行,大型土方设备施工对下部土体产生扰动,土体中自然形成的渗水通道受到破坏。原本砂土与砂壤土的渗水效果应该非常好,但是50%的管井在投入使用3d后出水量就变得很小。这说明土体与管井之间的渗水通道被堵塞,管井的降水效果大打折扣。施工后期就主要以排水明渠作为排水途径。4.2管井施工工艺调整不到位,井点业点被破坏减河河道土质多为砂性土,土体颗粒很细。当抽水时水流会携带大量土壤颗粒进入井内并淤塞在井底,同时因井壁外侧的土壤颗粒被带走,造成井壁坍塌,井点遭到破坏。在施工中,并没有根据施工条件变化进行施工工艺的调整,仍然采用常规的井管外侧包裹纱网、回填粗砂反滤的工艺,造成在排水过程中有将近20%的井点被破坏。因此,在管井施工前应根据实际情况优化施工工艺,做好管井保护工作。如,在井点管底、管壁均包裹土工布,井点管与孔壁之间分级配填灌砂石滤层等。4.3施工降水与土方开挖同步进行减河施工段总长为140m,原计划打设14个井点,井距为20m。后因施工状况发生改变,实际打设28个井点,井距为10m。仅井点打设一项,施工成本就增加一倍,同时后期降水费、维护费也相应增加一倍。施工降水与土方开挖同步进行,由于土壤含水量超高,造成开挖过程中边坡不断坍塌。原设计坡比为1∶2,到最终开挖成型后坡比变为1∶3左右,土方开挖工程量增加,施工费用增加。基坑开挖完毕后,排水明渠回填碎石,增加了相应的施工费用。减河主河槽段降水和土方开挖项目总计增加费用约100万元。5天津市某工程的社会效益减河主河槽的降排水施工方案取得了成功,为工程整体工期目标的实现起到了重要的推动作用。相对