水力冲挖施工方案
水力冲挖施工方案
1、建筑垃圾清理外运
由于河道边坡有杂树、树枝、生活垃圾众多，河底枯枝烂根很多，且部分河底及岸滩沉积厚度不等的瓦砾、建筑垃圾等，如果直接进行水力冲挖则大大降低了冲挖的效率，而且容易损坏机械及输送泵。所以需在水力冲挖前对该部分面积进行清运。
清理植物杂物采用人工捡拾，归拢后集中处理，严禁擅烧污染环境。 清理瓦砾、建筑垃圾等杂物采用1m³加宽履带的挖掘机收集装车，自卸汽车外运，考虑到清基过程中需经常行驶就位，挖掘机的工作效率为正常挖土时的60%。
考虑到工期紧张，计划在15天内完成三区的垃圾清运，拟在每区布置一台挖掘机同时作业，最后在B区会合。采用二班制，每日工作时间为早7点至晚6点，合计计划使用3×11×15÷8＝62个台班，符合复核计算要求。
自卸汽车运力复核，每台挖掘机配备10m³自卸汽车合计3台，渣土场在城东垃圾场，距工地距离为10公里，时速按35公里考虑。
一个往返运输时间：10÷35＝0.29小时，装车时间按6分钟，则完成一趟需0.39小时。
每辆自卸汽车每小时完成10×（1÷0.39）＝25.6m³运输量，每台挖掘机需60÷25.6＝2.3，取3，即每台挖掘机配备3辆自卸汽车就能满足运输要求，共需配备3×3＝9辆自卸汽车。
2、水力冲挖淤泥工作原理和设计日工作量
在表面建筑垃圾清运完成后即可对淤泥区进行分块分段用水力进行冲挖。 （1）、水力冲挖淤泥工作原理
水力冲挖的施工原理是模拟自然界水流冲刷原理，借水力作用来进行挖土、输土，即水流经高压泵产生压力，通过水喷出一股密实的高速水柱，切割、粉碎土体，使之湿化、崩解，形成泥浆和泥块的混合，再由立式泥浆泵及其输泥管吸送。
机组配备计算、配置及贮备 （1）水力冲挖及场内泥浆输送
本工程的水力冲挖采用江苏泰兴产水力冲挖机组进行，该机组主要由三部分
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组成：立式泥浆输泥系统，包括立式泥浆泵、浮体、场内输泥硬管和橡胶管；清水冲泥系统，包括清水泵、输水管、冲水；配电箱系统，包括配电箱、防水电缆等。
机组使用的泥浆泵拟选用NL125-20.0，其技术性能如下：
为使冲挖顺利，水出口保持较高水头，高压清水泵型号选用扬程较高的3BP-40，其技术性能如下：
冲挖初期直接用高压清水泵从夹江中抽取水，接送高压水进行冲挖。高压水冲挖下来的泥浆被固定在浮桶上的泥浆泵抽出，抽出的泥水混合物排放至河道岸坡边围堰筑成的集浆池内，并在该区进行初步泌水沉淀以提高泥浆浓度。
清基时在河底的低洼开挖导流沟，以收集地下水、导流补充水及回流水。 集浆池泌出后的水经排水沟排入导流渠，由高压清水泵直接抽取作为冲挖循环水使用，不足水量由仍从夹江中抽水补充。
由于水力冲挖机组的泥浆泵的最佳工作水深为1m，所以施工中必须严格控制冲挖区内水位高程，以满足泥浆泵的工作性能。
水力冲挖采取24小时三班制作业，以保证工期（每天有效作业时间为18小时）。
NL125-20.0泥浆泵需求台数：
2400÷18÷40＝3.3， 取4台，贮备2台，合计泥浆泵6台。 高压清水泵及高压水：
按每台NL125-20.0泥浆泵配备4台 3BP-57高压水泵冲挖，合计16台，贮备4台，合计20台。每台高压水泵配备2支高压水，合计32＋8＝40支。
场内泥浆运输是指泥浆经泥浆泵由冲挖区管道输送至集浆池，该部分管道采
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用泥浆泵专用软管φ300加筋聚乙烯软管，合计约需3000m。
（2）高压泥浆泵
泥浆泵将泥浆收集、泵送至集浆池进行初步沉淀以提高泥浆浓度，以利于提高高压浆泵的加压和输送效率。
高压泥浆泵的选型应结合日需工作量及泥浆泵的输送量进行考虑，既能满足工期要求，又能及时将泥浆抽出防止泥浆漫溢出集浆池。
泥浆泵汇集流量：4×200 m³/h＝800 m³/h。
考虑高压泥浆泵的富余流量，选择一台我公司现有的250ZM-85A型高压泥浆泵，贮备一台。该泵的技术性能参数如下表所示：
3、输送管道和输送路线 （1）、场内泥浆运输
场内泥浆运输是指泥浆经泥浆泵由冲挖区管道输送至集浆池，该部分管道采用泥浆泵专用8″硬尼龙管；接头采用柔性法兰接头。 合计约需3000m。
（2）场外泥浆运输
场外泥浆运输采用管道输送。场外输送管道采用壁厚4mm的Φ300钢管输浆管，单节4米长带螺栓联接，并配备一些软管便于拐弯处的管道安装，根据泵的流量及泵出水口的扬程，250ZM-85A泵产生的最大压力为0.9MPA，ф300钢管的管道抗内压能力满足要求。输送路线为从C区的集浆池沿河道铺设至试办引河东端，向北潜管过引航道东河口至征润洲泥库。
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从施工现场的集浆池至征润洲泥库，Φ300钢管输浆管铺设约2700m，而250ZM-85A型泥浆泵在允许抽吸高度内的输送运距为≥6000m，因此不需要中途加压。详细路线见《施工总平面布置图》
（3）管道铺设
泥浆泵输送管线走向拟沿河岸走向，拟尽量走陆地平坦地带。管道沿线适当整平，宽度为800mm的平台，将管道安放其上并加以固定，平台应尽量水平一致，变化顺畅。
1）上输浆管线（岸管）铺设要求
应按设计线路与铺设方法铺设，保持管线平坦，顺直，不拐死弯。 输浆管底的基础、衬垫物、支架牢固。
输浆管线的接头必须紧密、牢固，整个管线和接头不得漏泥、漏浆、漏水，发现泄漏，应及时修补或更换。
输浆管拐弯按现场情况，选用定型钢管弯头或橡胶软管。 使用过的输浆管线应经过检查，测量满足工程使用要求后才安装。 按照设计的明铺、开挖埋管、破路埋管、非开挖铺管分段对照施工，并尽可能的倾听当地有关部门和居民的意见，搞好关系。
排泥管口伸入围堰坡脚外不小于5m，高出堆置淤泥面0.50 m 以上。 2）水下输浆管线（潜管）布设要求
潜管线路选定后应即进行水深测量。水下管线宜采用胶管柔性连接，也可采用钢性连接。柔性连接时，管段在平坦地区一般由4-5 节钢管（24-30m）和1 节胶管组成，在地形变化比较大的地段，应增加1-2 节胶管。潜管上升段和下降段的坡度不宜太陡，其两端应设端点站，并在管路上配备充、排气阀和水闸阀等设备。
潜管组装应选择在靠近沉放区、波浪和潮流较小的水域进行，可在岸边、码头边或在驳船上用吊机将输浆管组装成所需的长度，管口两端用盲板密封，使之直接浮在水上。组装好的管线应小心拖运。
潜管下沉应选择在风浪较小、憩流时进行。当管线较长时，应配备2-3 条拖轮或锚艇进行拖带和协助管线定位。管线沉放宜采用一端灌水另一端放气的方法。
沉放后，两端应下锚固定，并设警戒标志。
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潜管的出口与入口用胶管柔性连接。 4、集浆池围堰填筑 集泥池填筑位置
拟将集泥池填筑于C区的西南角。 集泥池填筑的容积 V集泥池=（40%-60%）Q 。
考虑施工区域可能有其它工程的需要，为避免污染环境，施工中我方将尽力保证工序流畅，以保证将集浆池的需要容积降至最低。
因此可取40％，V集泥池=Q×40％＝2400×40％＝960m³。 集泥池的填筑 在C区的西南角靠近岸边的河道内采用挖泥机挖至河底以下1.5m深，结合原先水深1 m并考虑围堰超出地面0.5m，合计池深约3.5m。将池构筑成大致中部倒圆台形，以利于泥浆的沉淀与集中，填筑折合直径约20m。
3.14×102×3.5=1099m³，满足要求。
围堰采用草袋装土进行填筑，顶宽1.2m，两侧放坡1：1，如现场需要，可在打木桩对围堰进行支撑加固。
倒圆台形的集浆池内淤泥不易沉积：泥浆进入集浆池，其流速变缓，固体颗粒便逐渐沉淀，但沉淀到斜面上的固体颗粒必然向滑移，而池底小范围的平地基本处于吸浆管口水流扰动范围内，也不易沉积，大部分被泵吸走。
岸侧围堰顶用草袋装土填筑超高1m，防止泌水时泥浆漫溢，临河侧则用透水土工布＋竹篾形成透水层，以利用漫水结合侧压力进行强制渗水回流。
5、截水回流
为利用泥浆沉淀泌水，减少冲挖用水的补充量，应在距临河侧围堰3m外的
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河底设1m×0.8m的排水沟或截水沟将渗水、漫水及泌水回流至供冲挖施工抽水的导流沟(2m×1.5m)以重复利用。
6、弃泥区泥库围堰构筑
弃泥区泥库设置，该泥库之前主要用于金山湖湖面扩大工程的清淤存放。 本次弃泥库围堰可在上次清淤弃泥区围堰上加高、扩容，并随着施工的进展逐渐对周边堤岸及池塘埂改造加高培厚、构筑多级沉淀池、砂滤池，减缓尾水流速，增长淤泥流径，延长尾水停留时间。拟建围堰为300m×200m。
（1）库容核算 pwgAhhVKV)(21
式中gV——存泥区容量（m3）； wV——疏浚土方量（m3）；
1h——沉淀富裕水深（m），一般取0.5m； 2h——风浪超高（m），一般取0.5m；
pA——存泥区面积（m2）； gK——土的松散系数，取1.1 。
按弃淤平均高度为3 m，则总占地面积为96000÷3×1.8＝57600 m2 VP＝1.1×96000＋（0.5+0.5）×60000＝165600 m3
则围堰平均高度为：h= VP÷AP=165600÷60000=2.76m，实际构筑高度为3m。
（2）围堰构筑量计算
按300m×200m考虑泥库，池塘埂及水渠和排水渠加高培厚总长1300m，加固高度3.0m，内侧边坡坡比各为1：1.5，外侧边坡坡比各为1：2，堤顶宽度2.0m，断面程为21.75 m2，围堰构筑总量为1000×21.75＝21750m3。
本弃泥场周边堤岸和池塘埂、引水渠、排水渠的加高培厚用土，均由现场原状土（ 冲洪积砂质粘土） 挖取。
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1）、堰基上的杂草、树根、腐殖土等必须清除干净；
2）、围堰填筑前，应该将堰基表层土翻松，然后填覆新土并予以压实； 3）、当围堰基底为砂性土时，应先在堰基中间挖槽，再回填粘性土； 4）、筑堰土料可在弃淤区内取用，取土坑边缘距堰脚不应小于3m；冻土、杂质土、腐殖土不得用于填筑围堰；
5）、在弃淤区内取土填筑围堰时，取土坑不得连续贯通，应每隔适当距离留一土埂，防止泥浆串流冲刷堰基。
（3）泄水口的设置
1）、泄水口的位置应根据弃淤区的几何形状、容量、输浆管布置以及对临近建筑物和环境影响等具体情况选择。
2）、确定泄水口位置要避免泄水对施工区附近水域、桥涵、村镇等可能造成的淤积、冲刷和污染的影响。
A：弃淤区泄水口采用溢流堰出水口宽度计算采用公式 式中：
b——溢流堰宽度（m）； M——系数，这里取2.069
H——溢流水头（m），这里取0.05m； Q——排入吹填区的泥浆总流量（m³/s）；
这里 Q＝2400（平均每天清淤量）÷60÷60÷18（每天有效工作时间，小时）＝0.037 m3/s
K——修正系数，根据经验取1.3
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ρ——吹填时的泥浆浓度（%），这里取35% 因此，
排水口的数量，由于溢流堰宽度仅为1.35m，因此，本工程设2个泄水口即可满足要求，具体布设位置见《施工总平面布置图》。
施工时，泄水口应随时填筑沙袋，保持堰上水头为0.05m，防止水流太急造成带浆溢出。
7、围堰拆除
等清淤结束后，用挖掘机将集浆池围堰拆除装车运弃，如有要求，也可利用集泥池围堰土方将集泥池底部填平。
