水中圍堰清渣（吸淤）施工技術的應用和比較

張璟ZHANG Jing

（濟南鐵路局人防戰備處，濟南 250001）

（The People's Air Defense and Combat Readiness Department of Ji'nan Railway Bureau，Ji'nan 250001，China）

0 引言

本文以蘭渝鐵路南充嘉陵江大橋水上施工項目為例，對水中圍堰施工清渣（吸淤）技術，談自己的幾點看法和體會。

對于圍堰清渣吸淤施工工藝來說，可分為無水狀態施工和有水狀態施工。無水狀態下的清渣吸淤，一般為地下水豐富的陸地或淺水區域的鋼板樁圍堰及套箱圍堰，待圍堰安裝施工完畢后，圍堰內降水和支撐系統完成，可直接進行無水開挖、清渣、吸淤，此時清渣吸淤工藝較為簡單，直接明了，安全性高，工期可控性高，成本也很好控制，在此就不再贅述了。另一種有水狀態下的清渣吸淤工藝則較為復雜，此工藝一般用于深水圍堰施工，且多用于圍堰在定位下沉過程中，此時，清渣吸淤工藝所用的機械和器材較為多樣，工藝的可選性也比較多，相對工期和成本的可控性比無水狀態下的施工，要相對復雜。在蘭渝鐵路南充嘉陵江大橋水上施工項目中，我們就用到了有水狀態下的圍堰清渣吸淤施工這一工藝，并且，由于現場條件，工期及其他各方面要求，我們前后共采用了兩種方法進行清渣吸淤施工，即空壓機真空吸淤和長臂挖掘機帶水挖渣的方法。下面，就詳細介紹一下這兩種方法在該項目中的應用和優劣比較，以及各自工期、工效和成本的對比。

1 施工概況

蘭渝鐵路南充嘉陵江大橋橋址內覆層主要為第四系全新統沖積層、上更新統坡殘積層，下伏基巖為侏羅系上統遂寧組紫紅色砂巖。橋位處巖層為單斜構造，巖層傾角較緩，橋址處巖層產狀N17W/6SW，節理裂隙以垂直為主，一組N65W/90°，另一組N10E/90°，微張～寬張。

在施工區由于當地居民進行大量采砂，對橋位地質情況影響較大，河床上除覆蓋不等厚的淤泥外，還覆蓋著4～9m 的采砂船廢棄卵石，卵石粒徑大小不一，平均粒徑約20cm。

以項目中的84#雙壁鋼圍堰為例，該圍堰施工范圍內河床標高為：東側為260.93m～262.16m，西側為258.65～260.26，整個河床呈北高南低之勢，清碴完畢后，套箱基坑底部河床設計標高為256.94m，允許偏差為-0.2m，并確保基坑底部基本平整。清渣前，該圍堰已經完成樁基施工，前期輔助施工的鋼結構鉆孔平臺已全部拆完，目前圍堰處水面上僅剩鋼護筒，可用作搭設平臺或固定浮箱用。

2 實際施工工況及結果

起初，考慮到施工環境和條件、水深、工期和成本。我方采用空壓機真空吸淤清渣的方法進行施工，經過計算，選用排氣量為21.2m3的移動式螺桿空氣壓縮機。為了配合空壓機清淤吸渣，我方自行加工了配套的清淤管道，采用了Φ219mm*6mm 鋼管加工成90 度可拆卸、可調長短的吸渣管。

空壓機投入使用后，我們發現利用空壓機吸渣，對于河床上層的淤泥及河沙，清理的效果較為明顯，但是再往下進行清渣，工效就變的極為緩慢。

我們分析，是由于現場河床的卵石及泥沙沉積時間過長，板結程度較為嚴重，且卵石粒徑大小不均，利用空壓機清渣雖能達到目的，但效率太低，遠遠不能滿足計劃的工期要求。

經過現場研究和咨詢相關專家，我們又改用長臂挖掘機?？吭诟∑脚_上，直接進行機械式挖渣的方案。我們選用的長臂挖掘機臂長25m，?？吭谟?2 個多用途浮箱拼裝成2×6 形式的浮平臺上，浮箱上表面中間部位鋪設12mm 鋼板并用螺栓與浮箱進行固定，挖掘機爬行至浮平臺后，履帶前后及左右兩側固定I22a 工字鋼作為限位，防止挖掘機滑動。施工時，用4 個5t 手拉葫蘆將挖掘機履帶固定在浮箱上，增加其施工過程中的穩定性。挖掘機固定完畢后，將浮平臺推送至施工墩位處，利用水上原有的鋼護筒或下沉過程中的鋼套箱固定住浮平臺，操縱長臂挖掘機在圍堰處進行挖渣。

使用長臂挖掘機進行機械式挖渣后，對于河床下部的卵石層效果尤為明顯，最終成為了南充嘉陵江大橋圍堰下沉過程中，清淤清渣的主要方法。

3 空壓機清渣和長臂挖掘機清渣工效及相關費用的比較

3.1 空壓機 空壓機型號為PDSG750S，排氣壓力2.07Mpa，排氣量21.2m3，其清淤過程中，實際即時工作效率為：不低于70m3/小時（清淤泥），3～5m3/小時（清卵石），耗油（按一天工作12 小時算）：160L～200L/天，空壓機租金（含操作員工資）：2.8 萬元/月；運費0.6 萬元（單程，成都～南充）。

3.2 長臂挖掘機 長臂挖掘機型號為小松PC400，臂長25m，挖斗容量0.3m3，其清渣過程中，實際即時工作效率為：10～20m3/小時，耗油（按一天工作12 小時算）：50L～80L/天，挖掘機租金（含操司機工資）：6.5 萬元/月；運費2.5萬元（單程，武漢～南充）。

4 空壓機清渣和長臂挖掘機清渣施工各自優缺點的比較

4.1 空壓機清渣

4.1.1 優點：設備購買（租賃）價格較低，如需租用，市場供應量大，運輸方便，運費便宜；使用簡便，可放置于水上施工平臺上，安置好后，不需頻繁移動；特別適合用于洗淤工藝，工效極高，或用于吸取粒徑較小且均勻的卵石；受水深影響較小，如水深超過15m，仍可采用大功率的空壓機清渣。

4.1.2 缺點：油耗偏高；使用前，需要自行加工及購買配套設備（吸渣管、風管、法蘭盤等）；對于粒徑較大或粒徑不均勻的卵石，清渣工效低，且卵石塌落情況嚴重；由于清渣管下端口是靠自重向下深入，必須要將河床清渣點及周邊清理到一定程度才能起作用，所以容易造成無效施工，如本項目，本來需清渣的河底基床尺寸為：一個長約28m，寬約20m 的環狀矩形溝，但是由于卵石的大幅度塌落，最終清渣形成的矩形環狀溝，長約40m，寬約30m，呈倒置的錐形結構。最終我們所清渣的實際方量，遠遠大于起初的設計清渣方量，不但浪費了大量人力、物力和工期，而且，多出設計的清渣方量，甲方不予計價和支付相應費用；需一臺浮吊始終配合施工。

4.2 長臂挖掘機清渣

4.2.1 優點：相對油耗較低；設備到場后，基本不需另行采購和加工附屬設施即可投入使用；清渣時，基本不受卵石粒徑大小影響，清渣工效較高，特別適合河床沉積嚴重，卵石粒徑較大，或粒徑不均勻的工況；挖斗下挖時，有一定的下挖能力，所以造成的無效施工較小；無需浮吊配合，可自行施工。

4.2.2 缺點：設備在水上清渣點施工時，如附近無固定平臺，需提前搭設較為牢靠的固定平臺，此為額外施工，甲方一般不予計價和支付相關費用。如采用挖掘機停靠在浮平臺進行施工的方案，則需要提前根據挖掘機型號和自重，設計拼裝浮平臺，施工中，浮平臺的移動，停靠，都需施工方自行解決，以上工作，甲方同樣不予計價和支付相關費用；設備市場供應量緊俏，特別是臂長在18m 以上的挖掘機，急需時，項目附近不一定能及時租賃到。運輸相對繁瑣一些，且運費較高；設備租賃費用偏高；受水深影響較大，如水深超過15m，基本可以否決采用長臂挖掘機清渣的方案了。

5 結束語

以上各方面數據和結論，僅以蘭渝鐵路南充嘉陵江大橋施工項目為實例總結得出，可供相似施工項目參考，但根據各個項目實地的地質、水文、氣候，以及施工器具的來源、型號、新舊程度、使用環境及操作人員等情況的不同，使用空壓機（挖掘機）清渣而產生的工期、工效及成本會有所不同，還需酌情分析和控制。

[1]楊文淵.實用土木工程手冊[M].修訂第二版.北京：人民交通出版社,2000.

[2]六七式鐵路舟橋器材使用手冊.

[3]PDSG750S 移動式螺桿空氣壓縮機使用說明書.

[4]KOMATSU 挖掘機操作維修說明書（pc400）.