土方管道泵送在水運工程中的應用

張垚，陳礫穎

（長江南京航道工程局，江蘇 南京 210011）

1 引言

京杭運河浙江段三級航道整治工程杭州段(新開挖航道段)HDSG-9 標段始于前進服務區南側（K28+374），終于老01 省道橋北側（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。建設內容包括護岸工程約5.98 公里、土方工程約190 萬方、橋梁4 座、水閘5 座。

其中土方運送一直是公路、水運等工程施工中比較難處理的問題。土方運送常規采用工程車輛運輸的方式，這樣的運輸方式有很多不足之處，主要體現在四個方面：

（1）低效：車輛運輸受道路交通條件的限制，效率低下，在實行車輛限行制度的城市施工時，這一點尤為明顯，而土方運送不及時會嚴重影響工程總體進度。

（2）污染環境：車輛運輸土方容易造成揚塵，污染周邊環境，影響居民生活，易引起居民不滿，也不利于工程施工形象。

（3）安全隱患：每年全國發生的交通事故中工程車事故占了很大比例，工程車運輸帶來的交通安全隱患不容忽視。

（4）費用高：土方運送工程量大，需要投入大量工程車輛、管理人員，所需費用高昂。

因此，急需發明一種高效環保、安全經濟的土方運送方法來解決當前情況下土方運送的難題。

2 土方管道泵送方案的總體設計

2.1 土方管道泵送簡介

2．1．1 管道泵送簡介

利用所有開挖深度內土質為粉土這一特點，通過水槍噴射，超遠距離排泥管泵送，實現土方外運無揚塵產生。除了抑制揚塵，現場抽漿管道及清水管道在道路位置均采用預埋形式。外運管道泵管安裝由施工現場沿河道鋪設至卸土點，鋪設完成沉至河底，不影響航道通行及市政綠化。非作業時，管道將保持滿蓄水狀態，通過管道自重使其沉入水中；作業輸送泥漿時，依靠泥砂自重使其沉入水中，全程管道不露出水面以保護沿線美觀。

表1 傳統運輸與泵送方案對比表

2.2 施工工藝介紹

通過鋪設排泥管，引入外部清水，用加壓水槍噴射待挖區土方，制配成泥漿后，通過排泥管排出場區。具體而言，即取水排泥管從外部引入清水至項目現場內-泵體加壓用水槍將高壓水流射入現場待挖區土方-土體遇水制配成泥漿-待挖區泥漿坑放置抽漿泵，對泥漿進行增壓-外鋪設泥漿管至消納區-泥漿通過鋪設排泥管輸送至消納區，完成場內土方外運工作。

采取“一線到端、以線帶面、分層開挖”的土方機械配合水力機械“匯流式”開挖施工方法。

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

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

2.3 施工總體部署

2．3．1 施工總平面布置

根據現場踏勘施工區內管線布置以不影響施工的原則，沿施工區內的圍擋布置，穿越臨時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，確保超遠距離排泥管道輸送效率。土方開挖區用一臺130kw 高壓泵進行水力開挖稀釋土方，采用2臺220kw 泥漿泵進行收集泥漿連接輸送管道，管道通過450kw 加壓大泵輸送至堆土區，每隔4 公里設置一座接力泵站（一條生產線）。見圖1、圖2。

圖1 疏浚區平面布置圖

2．3．2 臨近河道取水布置

施工現場布設兩套取水設備組，每套設備組由一臺130KW 取水泵一端連接現場的φ350mm 的水管及高壓水槍進行現場沖水施工，另一端連接φ350mm 的水管至臨近河道幸福河進行取水，紅線內沿施工便道鋪設，紅線外管道沿河道鋪設，總長度約2000 米。

2．3．3 清水泵安裝

泥漿配置采用蓄水池中水，通過清水泵加壓后，分支管注入待挖區坑中配制泥漿。清水泵采用160KW 水泵（見圖3），位置設置于基坑外附近合適位置，清水泵搭設泵房，泵房由專人看管，泵房外設置蓄水池，蓄水池暫定尺寸10×10×2.5m，蓄水池平時由現場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，鋪設至現場待挖區，端部連接轉換頭，轉換頭由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，清水泵由專用電箱控制。

2．3．4 待挖區泥漿池設置及制漿

按照挖土施工順序，在開挖區域設置2 臺220KW的泥漿泵，泥漿泵位置為待出土區域的中心并隨著出土區域的變化而移動，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 泥漿泵通過管道輸送至坑外φ500mmPPC 主管，主管連接380KW 泥漿增壓泵進行增壓后開始遠距離輸送（見圖4）。

2．3．5 消納點圍堰布置方案

圍堰采用挖掘機筑土堤施工方案，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 管道通過分流至φ350 的管內進行吹填，吹填區放置標高控制點，按控制點進行接管吹填，達到控制整平的目的（見圖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，圍堰墾區坡比為1:1.2，吹填側坡比為1:1.8，圍堰總長約400m，吹填高程為5.5m，圍堰采用土工膜防滲（見圖6）。該區域能容納土方量約為300*666*2=40 萬方，能滿足土方消納的要求。

3 結果與討論

本方案主要用于大面積土方需要清理的情況下使用，特別是在棄土區域位于大面積農田周圍時，交通不方便，利用土方車效率低下，而且，可能會嚴重損害農田。只需要在棄土區域與待挖區域架設管道，管道即使部分位于農田當中，對于農田損害很小。采用本發明的裝置，運輸效率高，不會污染環境，安裝及拆卸也簡單，大大提高了工作效率，產生的費用也大大降低。