淺談渠道集水井微開挖成型技術(shù)

【摘要】本文立足于某調(diào)水工程實(shí)例，對(duì)渠道集水井微開挖成型技術(shù)進(jìn)行了簡要的介紹。集水井能夠?qū)η肋\(yùn)行期內(nèi)的滲水進(jìn)行有效的抽排和收集，而微開挖技術(shù)在施工費(fèi)用、施工質(zhì)量和施工進(jìn)度方面均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在應(yīng)用渠道集水井微開挖成型技術(shù)時(shí)應(yīng)該對(duì)施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，控制施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)揮渠道集水井微開挖技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】非開挖鋪管；人工挖孔；集水井

某調(diào)水工程主要為方段渠道，并將集水井設(shè)置在渠道沿線的渠堤內(nèi)，使用微開挖技術(shù)作為主要施工技術(shù)。該工程的渠道全長尾15.23千米，集水井?dāng)?shù)量為29個(gè)，渠底右側(cè)齒槽溝內(nèi)φ250透水軟管連接φ250PVC排水管，這樣就可以在集水井里匯集地下水，并將其排除出去。在渠道右側(cè)的一級(jí)碼到處設(shè)置集水井，一級(jí)馬道和集水井底面持平，渠底板比集水井底面高3.5米。集水井設(shè)計(jì)為圓形井筒，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井壁厚0.6米，外徑3.7米，內(nèi)徑2.5米。

1.確定微開挖施工方案

在施工之前，先要對(duì)施工方案進(jìn)行比較和選擇，主要是比較微開挖施工方案和大開挖施工方案的優(yōu)劣。

1.1 大開挖施工方案

大開挖施工方案主要是開挖渠堤開挖到建基面之后，就將井筒混凝土澆筑上去，使用分層回填的方式回填到一級(jí)馬道。大開挖施工是一種比較成熟的施工工藝，其優(yōu)點(diǎn)在于具有良好的施工環(huán)境，工作面也比較開闊。但是大開挖施工方案具有以下3個(gè)方面的弊端：

①需要增加征地面積。在該工程中要在一級(jí)馬道內(nèi)側(cè)設(shè)置集水井，頂面開口且超出征地范圍的集水井共有15個(gè)，需要增加的征地面積超過了1萬平方米。

②施工組織具有一定的困難。這是由于高填方段大約需要半年左右的自然沉降期，然后才能進(jìn)行渠道襯砌等項(xiàng)目的施工，延長施工的時(shí)間，同時(shí)也會(huì)延誤渠道底板的封閉。

③渠道具有運(yùn)行隱患，這也是大開挖施工方案最大的弊端。作為典型的高填方，集水井處的渠堤需要回填3.9米左右，在狹小的施工空間內(nèi)又無法使用大型碾壓設(shè)備，容易出現(xiàn)渠道的坍坡和坡面沉降等病害。

1.2 微開挖施工方案

當(dāng)前在我國的很多市政工程中已經(jīng)開始積極應(yīng)用微開挖施工方案，并取得了較好的施工效果，積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。微開挖施工方案是結(jié)合了非開挖鋪管技術(shù)和人工控孔技術(shù)，也就是先從上到下對(duì)支護(hù)進(jìn)行開挖，然后澆筑混凝土，將集水井井筒構(gòu)建出來，井筒和渠道之間的連接管道主要應(yīng)用非開挖鋪管機(jī)來進(jìn)行鋪設(shè)。

微開挖施工技術(shù)方案人工開挖支護(hù)具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，但是可以嚴(yán)格的施工控制人工開挖支護(hù)的過程。微開挖施工技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)在于減少了渠道和集水井之間的施工干擾，無需深挖高填土方，從而減少了征地面積。

1.3 綜合比較兩種方案

通過對(duì)兩種施工方案進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)為開挖方案具有更好的施工質(zhì)量，而且工程進(jìn)度較快，由于水平定向鉆、豎井開挖支護(hù)的單價(jià)較高，混凝土量比設(shè)計(jì)量略大，施工費(fèi)用略高，其缺點(diǎn)在于豎井開挖支護(hù)具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。而大開挖方案的支架、模板工程量和土方挖填量均較多，增加了項(xiàng)目費(fèi)用，而且容易帶來填方質(zhì)量隱患。通過綜合比較和評(píng)價(jià)，在該渠道集水井開挖施工中選擇了微開挖施工方案。

2.渠道集水井微開挖成型的具體施工

2.1 做好施工前的準(zhǔn)備工作

施工準(zhǔn)備主要包括以下幾個(gè)方面：首先，為了保障進(jìn)口的穩(wěn)定，應(yīng)該將環(huán)形混凝土墻設(shè)置在集水井的底面外側(cè)。該工程中的混凝土墻厚0.4米、寬0.3米、內(nèi)徑寬3.8米，然后現(xiàn)澆C25混凝土。其次，將IT卷揚(yáng)機(jī)和三腳架安裝在集水井的井口處。使用卷揚(yáng)機(jī)將100L鐵筒提升到井口。第三，為了避免無關(guān)人員進(jìn)入施工場(chǎng)地，產(chǎn)生安全事故，要在井口外側(cè)安裝安全防護(hù)網(wǎng)。

2.2 設(shè)計(jì)豎井開挖參數(shù)

依據(jù)人工挖孔樁的施工方案進(jìn)行豎井開挖支護(hù)，人工挖孔樁的主要支護(hù)參數(shù)包括護(hù)臂最大側(cè)壓力、挖孔護(hù)壁深度、地面至地下水位深度、水的重度、土的重度、土的黏聚力、土內(nèi)摩擦角、混凝土護(hù)壁厚度、開挖孔徑、安全系數(shù)、支護(hù)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等。結(jié)合以往的類似工程經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果，對(duì)豎井支護(hù)參數(shù)進(jìn)行確定：①與井筒混凝土設(shè)計(jì)相比，井壁開挖外徑增加0.2米，半徑為2.05米，增加的部分包括開挖偏差、預(yù)留收斂量、臨時(shí)支護(hù)厚度。②使用C20混凝土對(duì)井壁進(jìn)行支護(hù)，將環(huán)向鋼筋網(wǎng)設(shè)置在井壁內(nèi)部，使用外齒式護(hù)臂，上下搭接5厘米，厚度為10厘米。③井內(nèi)作業(yè)人員為1-2人，支護(hù)循環(huán)分層高度為0.5米，以4小時(shí)為一個(gè)循環(huán)計(jì)劃時(shí)間。

2.3 開挖豎井支護(hù)

從上而下地開挖豎井，先對(duì)中間進(jìn)行挖土，然后對(duì)周邊進(jìn)行挖土，使用吊桶和手推車來運(yùn)輸渣土。高度達(dá)到0.5米時(shí)，將環(huán)形鋼筋綁扎上去，并使用專用鋼模板，并將混凝土灌入模板的開口處，使用鋼筋棒搗實(shí)。開挖過程中要對(duì)樁孔的直徑和垂直度進(jìn)行復(fù)核，嚴(yán)密監(jiān)視圍土是否出現(xiàn)掉塊、混凝土支護(hù)是否有裂紋、井口地表是否有裂紋，避免井壁的明顯變形，保障施工的安全。在本工程施工中，季節(jié)會(huì)對(duì)地下水造成較大的影響，因此安排在秋冬兩季作業(yè)，備用應(yīng)對(duì)措施為擬鉆設(shè)管井。在施工時(shí)，開挖至11米時(shí)發(fā)現(xiàn)，25號(hào)集水井出現(xiàn)了地下水，由于水量較小，運(yùn)用鋼護(hù)筒護(hù)臂、孔內(nèi)井點(diǎn)降水的方法進(jìn)行處理，沒有對(duì)施工造成較大的影響，能夠順利進(jìn)行開挖。

2.4 澆筑豎井混凝土

分兩次完成豎井集水井混凝土的澆筑工作。第一步先澆筑底板混凝土，然后再一次性澆筑井壁混凝土，注意混凝土和連接管的連接處應(yīng)該留有缺口。安裝完井壁鋼筋之后，為了避免鋼模板的位移，應(yīng)該將定位筋設(shè)置在墻體內(nèi)。人員上下主要通過簡易腳手架，并使用汽車泵運(yùn)送混凝土，使用長膠管進(jìn)行下料。由施工人員進(jìn)入倉號(hào)內(nèi)，運(yùn)用插入式振搗棒對(duì)混凝土進(jìn)行振搗。

2.5 鋪設(shè)連通管

連通管道鋪設(shè)分為3個(gè)具體步驟，先要進(jìn)行導(dǎo)向孔成孔，然后進(jìn)行反向擴(kuò)孔，最后進(jìn)行回拉鋪管，主要應(yīng)用GBS—28L型非開挖鋪管鉆機(jī)。具體的施工過程為先運(yùn)用月蝕水平導(dǎo)向儀進(jìn)行導(dǎo)向孔施工，然后向地面控向儀發(fā)射信號(hào)，用于地面控制。要對(duì)孔壁的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)格的控制，減少被帶出的泥沙量。本工程使用的基本配方是0.3%降濾失劑、0.2%-0.4%增粘劑、7%-8%預(yù)水化鈉基膨潤土。運(yùn)用逐步擴(kuò)大成孔的方法來進(jìn)行擴(kuò)孔施工，可以根據(jù)實(shí)際施工情況選擇325毫米、215毫米、159毫米3種規(guī)格的擴(kuò)孔器。

將機(jī)動(dòng)絞磨機(jī)放置在井內(nèi)，將拉輥吊耳焊接在回拖的管線頂端，并將油絲和接頭連接起來，并連接絞磨和油絲的另一端，這樣就可以發(fā)揮機(jī)動(dòng)絞磨的作用進(jìn)行鋪管。要使用優(yōu)質(zhì)鉆井液田注入孔內(nèi)，對(duì)回拉過程進(jìn)行潤滑，并保護(hù)工作管。在鉆井液較濃的情況下，工作管，會(huì)處于一種懸浮狀態(tài)，避免摩擦力對(duì)工作管造成損壞。

3.結(jié)語

工程實(shí)例探討了渠道及水體微開挖成型技術(shù)，該技術(shù)將非開挖鋪管技術(shù)和人工挖孔技術(shù)結(jié)合起來，能夠有效地節(jié)省工程費(fèi)用，同時(shí)提高施工質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。盡管渠道集水井微開挖成型技術(shù)在豎井開挖的過程中確實(shí)具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，但是仍處于可控范圍。在施工時(shí)應(yīng)該結(jié)合地下水、挖深和土質(zhì)等參數(shù)來制定合理的支護(hù)參數(shù)，并通過分層開挖支護(hù)來控制豎井開挖的全過程。根據(jù)相關(guān)研究，在開挖深度為6-25米到范圍內(nèi)，渠道集水井微開挖成型技術(shù)，具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，值得類似工程借鑒使用。

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作者簡介：夏治濤 男 漢族 新疆昌吉人 1985年生 助理工程師 主要從事水利現(xiàn)場(chǎng)管理工作