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清淤施工方案 篇一
关键词：渭河流域 水库 泥沙淤积 可持续利用技术
中图分类号：TV21 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）10-0285-02
一、前言
我国已建成的水库有8.7万多座，在防洪、灌溉、供水、发电、航运等方面发挥了巨大的作用，为社会经济稳定的发展奠定了基础。同时，我国也是世界上水库淤积最为严重的国家，近30年来因泥沙淤积报废的水库已超过2000座，水库泥沙淤积减少了水库的调节库容，降低了水库调节水资源的能力，是当前水库管理面临的主要问题，已成为危及水库可持续利用的主要原因，导致水库的兴利、防洪等能力锐减直至消失，一些淤废水库甚至存在发生垮坝等重大灾害的威胁，许多水库的淤积量均超过总库容的一半以上，大大制约了水库效能的发挥，有的甚至失去应有的作用。因此，高效合理地清除水库淤积泥沙是非常必要的，也是一个重要的研究命题。
陕西省渭河流域属于资源性缺水地区，水资源时空分布不均，全年70%的径流量集中在汛期而难以利用。流域蓄水工程少，调蓄能力差，仅有冯家山水库、石头河水库、羊毛湾水库、黑河水库4座大型水库，流域26座大、中型水库中，除冯家山、羊毛湾水库为多年调节，其余水库均为年调节水库，蓄滞洪能力不足，洪水资源化利用率低。加之流域来水含沙量高，导致水库淤积严重，削减了其供水能力，加剧了流域水资源供需矛盾。据测算，陕西省全省水库年均总淤积量超过4000万m3，目前渭河流域水库已淤库容占其总库容的20%以上。有效减轻流域水库淤积对发挥水库效能、缓解流域水资源紧缺矛盾、促进水资源可持续利用至关重要而紧迫。为此，我们对陕西省渭河流域中小型水库淤积现状及可持续利用技术进行了调研分析，先后对王家崖水库、黑松林水库、Y河水库、小华山水库进行实地考察，搜集了部分水库运行管理第一手资料，掌握了渭河流域典型水库现有水力排沙、水库机械清淤的泥沙处理方法，为更好地开展水库的可持续利用技术研究提供科研基础。
二、典型水库（工程） 可持续利用技术浅析
1.王家崖水库
王家崖水库位于渭河支流千河下游，1971年投入运用，以灌溉为主 ， 兼有防洪、养殖功能，总库容9420万m3，是宝鸡峡灌区渠库结合工程之一。目前水库库容4506万m3，淤损率近50%，平均每年减少库容160万m3。
1.1 1978 年至 1984 年，开展气力泵清淤试验研究。年清淤能力可达 13 万吨左右，排浑距离最远达 221m，排沙成本为 0.85元/m3左右（按1994 年物价核算）。气力泵清淤可作为排水灌溉服务的水库综合排沙措施之一，也可适用于水库底孔、放水洞口、水库泵站压力管口淤堵的处理，但其具有成本较高，且清淤量受到一定限制等缺点。
1.2 1987 年提出了“滞洪排沙、泄空冲刷、基流冲刷和横向冲蚀相结合，为异重流排沙创造条件，以达到主槽冲淤平衡”的长期治理方案。1989 年1月开展泄空冲刷试验冲掉了放水洞周围约1万m3泥沙，1992 年8月开展了异重流排沙试验，平均出库含沙量 1236 kg/m3，35小时共排沙15.6万吨，排沙效果较好。泄空排沙既可以在汛期进行，也可以在非汛期进行，特别是若在汛期期间、洪水期之前或之后进行，冲沙效果更好。泄空冲较适合小水库，因为小水库的大部分淤积泥沙靠近水坝或在较窄的沟道内，通过放空冲沙，可能在几周内冲走大量泥沙。
1.3 2013年开展水库排沙减淤和生态清理探索研究。2013年初与福建省大尹投资有限公司合作，采用链斗式挖泥船在库区距坝轴线4km以上至库尾的马道口村段开展挖沙试验；2013年5月，与宝鸡市泽成清淤有限公司合作，采用环保绞吸式挖泥船在库区六川河支沟开展清淤试验作业；在泥沙利用方面，福建大尹投资有限公司计划建设淤泥烧结空心砖生产线2条，设计生产能力为日处理淤泥1600吨，年产淤泥可烧结空心砖3亿块。这种用淤积物制造建材的疏浚清淤方法降低了疏浚成本，同时也回复了水库库容。
2.黑松林水库
黑松林水库位于渭河二级支流冶峪河上，1959年投入运用，以防洪为主兼顾灌溉功能，总库容1430万m3，水库淤积问题十分突出，从1959年5月至1962年6月，水库运用仅3年，库内淤积泥沙达162万m3，损失库容19%。黑松林水库可持续利用技术包括“蓄清排浑”、“高渠拉沙”和“引浑淤灌”三个环节：对入库洪水挟带泥沙，采取“蓄清排浑”进行调度，排沙出库；对沉积在滩库容内的泥沙，利用“高渠拉沙”予以清除；对排出水库的泥沙，通过“引浑淤灌”充分利用，构成一套排沙、清淤、用沙为一体的水库可持续利用系统技术。
“高渠拉沙”（图1）利用淤积严重水库所特有的高滩深槽型态，依靠重力侵蚀和水力冲刷作用对淤滩进行破离和输移，具有费省效宏、操作简便、实用性强、不需要机械动力设备的特点，能扩大长期使用库容，提高水库在终极情况下的径流调节能力。
图1 高渠拉沙示意图
自1979年以来，黑松林水库实施“高渠拉沙” （图2），1979年9月～1995年3月期间，黑松林水库正常高水位以下库容一直保持在520万m3左右，实现了多年冲淤平衡。黑松林水库1980年利用高渠冲沙方式清淤40天，恢复库容11.0万m3，其成本仅为0.028元/ m3。
高渠拉沙排沙时河道主槽与输水高渠 人工开挖的横向冲刷沟
横向冲刷沟及冲刷现象
图2 黑松林水库“高渠拉沙”渠道
3.Y河水库
Y河水库位于渭河一级支流Y河中游，1963年投入运用，以城市供水、农田灌溉为主兼顾防洪功能，总库容3028.48万m3。水库多年平均输沙量为58万t，来水来沙集中在主汛期，自1960年12月大坝截流蓄水到1991年4月，水库共淤积1150万m3，有效库容下降到367.3万m3。
1965年汛期开始异重流排沙实验，涵洞进口高程比河底高9米，效果较差；1978年6月水力吸泥装置正式运行，到1986年底累计运行449天，排沙42万t，水力吸泥清淤缓解了Y河水库淤积问题，但存在范围小、见效慢的局限性，水库淤积仍在加剧。
1993年7月，Y河水库排沙底洞建成， 1993年7月至1994年8月，进行了基流冲刷、人造洪峰冲刷、高渠拉沙清淤实验，排沙底洞冲刷淤积量为35.47万m3，18.5万m3的进库泥沙直接排出库外，在排沙底洞前形成了一条过流量100m3/s的导流槽。自2000年至2012年，共来沙36.65万t，经排沙底洞排沙16.42万t，减缓了水库泥沙淤积。
4.小华山水库
小华山水库位于渭河南山支流遇仙河支流金堆峪河上，1959年投入运用，以灌溉为主兼顾防洪功能，总库容176.8万m3，控制流域面积17.5km2，至1976年有效库容仅为55.0万m3，为原有效库容的51.7%，严重影响灌区农作物的用水。1977年大坝加高3m，溢流坝加高2.8m，暂时满足灌区用水要求。
面对日益严重的水库淤积，从1978年开始，采取水力吸泥装置及异重流等措施处理库区淤沙。1985年小华山水库水力吸泥清淤年排沙量11万t，满足了小华山水库的“当年清”，而且也满足了逐步恢复淤废的52万m3库容的要求。
三、存在的主要问题
1.水库“测管研” 联动缺失
水库大多基本资料陈旧（大部分都为2000年以前），缺乏开展科研项目的相关资料，与水库防洪减淤相关的水文监测工作开展较少；水库管理部门更多关注水库淤积状况及临时处理办法，缺乏对水库基本数据量测和对水库问题采用科研手段解决的思路；同时，科研部门在水库可持续利用技术方面的研究工作滞后于水库本身的发展，导致中小水库“测管研” 联动缺失。
2.水库管理维护薄弱
水库普遍存在着工程设计标准较低，工程设施普遍存在老化和损坏，缺乏必要的维护管理，没有专门针对水库清淤及泥沙利用的管理部门及相关制度，许多水库长期缺乏必要的维护管理及泥沙处理经费等问题，影响了工程的安全运行和经济效益的发挥。
3.水库可持续利用技术筛选及推广不够
随着科技的高速发展，多级排沙洞排沙、自吸式管道排沙、泄空排沙、异重流排沙、机械清淤等水库可持续利用技术逐渐成熟，在理论上和工程装备上都有了大幅度的提高，目前，缺乏对现有水库可持续利用技术适用条件、运行特点、关键技术的系统总结和分析，无法为其他水库清淤提供基础信息支持和前期技术支撑。
四、解决措施及建议
1.提高认识，加强防治
一是要把保持已成水库可持续利用问题放在与新建水库同等甚至优先的位置对待；二是在今后的水库建设、改建、除险加固等规划设计中，要充分考虑水库排沙减淤功能和调度方式；三是要加强水库库区及周边地区的水土保持和环境整治，坚持生物措施与工程措施相结合，减少进入水库的泥沙量。
2.开展水库淤积及可持续利用技术调研总结，加强水库排沙清淤技术的试验研究和推广工作
目前，水库淤积状况不够明晰，可持续利用技术因水库各异而多种多样，建议对水库淤积及可持续利用技术进行系统调研，总结已建典型水库的排沙方式、实施条件以及排沙效果，通过开展数学模型计算和实体模型试验等技术手段，甄别不同类型水库可持续利用技术的适用条件、运行特点、实施方案和预期效果，探索因地制宜的清淤模式，提出可推广应用的水库泥沙处理技术和利用方案。
3.深度提炼典型水库存在问题，促进基础研究向应用研究转化
建议在系统调研水库淤积及可持续利用技术基础上，选择具有代表性的典型水库，总结水库运用以来出现的问题及解决的办法、已出现的问题及未解决的原因，结合目前管理现状，深度提炼水库可能出现的状况。在水库存在问题搞清楚的前提下，申请立项，以解决科研工作滞后实际生产需求的问题。
4.拓宽泥沙利用市场途径和科研经费渠道，建立“测管研”长效机制
水库泥沙是可利用资源，要想办法变废为宝，建议分析泥沙资源利用现状，研究淤沙造田、粗沙制砖、含金属泥沙陶冶等技术，发展淤积泥沙资源化产业；从国家公益性事业经费、水库泥沙利用效益、水库兴利效益等方面拓宽水库清淤技术研究及实施的经费渠道，研究建立水库量测服务于科研、科研适用于管理、管理促进科研和基础量测的长效机制，提出实施水库泥沙处理利用及维护循环运行模式的保障机制及措施。
5.建立排沙减淤长效机制，实现清淤工作与水库日常运行维护相结合
清淤施工方案 篇二
长沙湾牵引变电所规划建筑在海滩的鱼塘内，淤泥深度达21米左右；设计方案为：鱼塘底部挖出淤泥2米，换填砂砾土和粘土至设计标高，房屋基础及变电设备构筑物基础采用φ800预制静压钢筋混凝土管桩；施工过程中发现场坪填土后，土方挤压淤泥向四周鼓起，场坪处于不稳定状态；后改变施工方案：利用鱼塘塘埂做挡淤泥墙，不破坏原貌，用填土形成的“壳”体封闭住淤泥，解决了淤泥外鼓。
关键词：海滩鱼塘 变电所场坪 地基 处理
1、 变电所工程概况
1.1、变电所地理及地质情况
长沙湾牵引变电所位于厦（门）深（圳）高铁汕尾市城区的汕尾车站――海丰县的门车站之间，中心里程为DK371+956，功能是将地方220KV超高压电变为2.75KV铁路电力牵引机车用高压电，送上铁路接触网作为牵引用电。下图（图 1-1）：变电所位于长沙湾大桥边，占用二口养虾塘大部，周围均为虾蟹塘，塘深为2.5米。
根据中铁第四设计院地质钻探：变电所所在为沉积海滩地质，沉积层主要海洋淤泥层，表面承载力小于50KPA，地质如下：滨海相沉积淤泥质黏土，软-流塑，厚15.6-22.0m，以下为粉质黏土，软塑，厚0-5.2m，以下为粉砂，松散-稍密，厚1.8-5.8m，以下为粉质黏土，硬塑，厚0-4.5m，以下为砾砂，稍密-中密，厚0-6.2m，以下为细圆砾石，稍密-中密，厚0-2.2m，以下为残积粉质黏土，硬塑，厚2.5-5.2m，下伏基岩为燕山期花岗岩。
1.2、变电所主要设计
房屋采用φ800预制静压钢筋混凝土管桩，桩长度32米桩上部用钢筋混凝土承台连接，上面为钢筋混凝土大梁圈梁，钢筋混凝土柱主筋插入承台；主变压器和其他设备及构架基础全部采用φ800预制静压钢筋混凝土管桩，上部用钢筋混凝土承台或杯型基础；道路、围墙及电缆沟等基础采用钢筋混凝土带状基础。
场坪设计：如图二塘中间有大小二矩形框，大框为征地面积14.88亩（含从桥边到场坪内的进场道路），小框为围墙范围（90X85），将征地范围内的塘底淤泥换填2米，淤泥挖出放桥下堆放，场坪填到塘埂标高，向四周自然排水。
2、原设计出现的问题
2.1、土方沉降问题
施工开始，我方根据批复的施工组织设计，运来了挖掘机、震动轧路机和自卸汽车等大型土方施工机械，边清挖淤泥边换填土方；发现挖淤泥的机械很容易就下陷，表皮的淤泥开挖2m后，下面的淤泥颜色更黑，承载力比上面还差；换填的泥土下去后根本占不住，没有碾压就下沉，傍边的淤泥却鼓起来。
2.2、淤泥处理问题
大量的黑色淤泥倾倒于大桥下，晴天蚊蝇满天飞舞，气味刺鼻；雨天污水遍地，流入周围鱼塘，鱼塘水黑一片，老乡索赔，地方环保部门勒令整改，施工环境糟糕透顶。
2.3、静压桩机械问题
静压桩施工机械自重大（120吨），首先是在施工过程中场坪承受不起，桩还没打完场坪就坑坑洼洼，打出来的桩也是东倒西歪，不能保证质量和安全；其次是从主干道到工地有10KM的村道，村道质量差不说，上面有3座限重10吨的小桥，据说已经被站前单位用成了危桥，正在扯皮赔偿。
3、调整施工组织设计
3.1、现场办公会议确定施工方案
根据施工中出现的问题，我方及时停止该套施工方案，并以工作联系单的形式通知了业主、设计及监理单位，业主马上组织现场办公，并形成四方变更纪要：①扩大征地范围：把二口塘和塘埂一征用；②不开挖淤泥，直接将二口塘填满，利用塘埂作挡泥墙，填土作覆盖体，形成一个封闭体，将淤泥包裹封闭起来；③为了减少施工对“壳”体的破坏，设计院将φ800预制静压钢筋混凝土管桩改为φ600预制锤击钢筋混凝土管桩。
3.2 做八口降水井
为了在施工的前期机械好展开，我方将二口塘分为八份，在每份的中央开挖2*2*2的集水井，用15天不定期的抽水降低泥土含水，同时通过晾晒，使淤泥表面形成一层“硬皮”，避免填土倒下就沦陷。
3.3 第一层填土
第一填土很重要，也很有讲究，就因为它是一个“壳”体，我们选择了填土厚度1米，一是这层相当于是找平层，二是怕薄了压破“壳”体；填土的方向是以四周向中央，尽量不要走重复的路；实现全覆盖后才用推土机推平，再才上压路机碾压，碾压要均匀；不施工或施工完成时，重型机械都不能停放在填土场坪上。
3.4、场坪排水
第二层开始就每30CM一层，边填边压；填到与塘埂平，整个场坪还要填一层找坡层：这层四边比塘埂高30CM，按2%的上坡向中央，这样场坪的水就会自然坡排出；接下来填土的面积就缩小到原征地范围内，还要填高1米，边坡按45度坡，场坪还是2%坡，这主要是变电所场坪内有80CM深的电缆沟，同样也存在排水问题。
3.5、桩施工的调整
桩径由800改为600，施工机械由静压改为柴油锤击，桩数量相应增加，解决了运输和施工过程中场坪过度受压下陷的问题。
参考文献
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清淤施工方案 篇三
关键词：淤泥；软土质；路基处理；石灰桩加固方式；质量控制
中图分类号：O231 文献标识码： A
前 言：该文通过对淤泥与软土质路基的特性进行分析，指出路基施工方案的制定原则，然后以实际工程为例，介绍常用的路基处理措施，并着重阐述石灰桩加固方式。其施工技术可为此类软土路基的施工提供一定的参考。
1 淤泥及软土质路的特点
淤泥与软土质地段的含水量比较大，故承载能力比较低，在淤泥与软土质地段修建路基时，由于荷载的作用，可能出现严重的沉降问题；或者基底的土体受到挤压之后，会产生相应的水平位移，进而出现坍塌问题。这就需要对软弱路基进行加固处理，提高路基的承载力、强度，保证路基的稳定性，避免路基出现沉降等问题。
2 淤泥和软土质路基的一般处理措施
在淤泥和软土质路基的处理过程中，常用的有换填法、强夯法、爆破排淤法、竖向排水板法、设置砂井法、土工布软基处理法等。淤泥与软土质路基处理措施的适用范围和施工方法如表 1 所列。
表1 淤泥与软土质路基处理措施的适用范围和施工方法一览表
处理措施 适用范围和施工方法
换填法 适用于淤泥与软土层的厚度在 2 m 以内土体， 可以将淤泥与软土清除，在渗水性较强的土层上修建路堤
强夯法 适用于淤泥或者饱和度数值较大的粘土， 采用回填碎石、夯击软土的方法， 在路基中构建碎石墩
爆破排淤法 适用于淤泥与软土层厚度非常大、施工周期比较短，同时周边环境比较空旷的路基施工中
竖向排板法 适用于饱和度比较大的淤泥与软土层， 使用塑料板和土工布， 实现横向排水和竖向排水， 加快路基固结的速度， 改善路基强度
设置砂井法 适用于淤泥与软土层厚度大于 5 m 的土体， 砂井的直径在 25 cm 左右， 砂井的间距在 3 m 左右， 平面布局为梅花型或者矩形
土工布软基处理法 适用于地下水位较高的土体中，在底层摊铺土工布，并设置防护坡，确保载荷均匀分布，以提高路基的稳定性
3 淤泥和软土质地基处理流程
3.1 初选处理方案
根据工程所在地的地质条件、工程的使用要求等因素，并参考施工技术和工程成本，初步制定淤泥和软土质地基的处理方案。在路基施工之前，需要对工程所在地的地质条件进行勘测，得出地质状态，但是，勘测数据只能对土质进行一般性描述，缺乏土质的具体指标参数。所以，还要采取相应的措施，得出土质的实际情况，全面了解淤泥和软土质地段的埋深、块度、硬性杂质、有机质，以及粘土的含量，从而使路基施工得以顺利进行。比如，土体中含有的硬性杂质较多，且粒径不小于 8 cm，当采用振冲碎石桩施工技术时，可能会对振冲器造成一定的损坏，进而影响施工进度。又如采用高压旋喷桩路基施工技术时，如果土体中的空隙较大，严重情况下，可能导致浆液的泄漏，降低工程的质量。
3.2 经济性比较
初选方案之后，应该针对选择的路基处理方案，根据不同的指标，对方案进行经济性比较。比如：工程成本、环境影响因子、施工周期、施工设备、材料管理、材料使用、竣工效果等，选择技术可行性好、经济性最佳的方案。此外，在经济性的基础上，还应该注意路基的承载能力、强度、刚度、稳定性等参数，避免路基的沉降、变形现象。在实际工程中，可以根据相关规范的要求，尽可能地选择能够同时加强上部结构的整体性能的措施，实现技术性和经济性的双重价值。
3.3 现场试验
针对已经确定的路基处理方案，可以选择一个典型路段，按照实际施工的要求，进行现场试验，便于调试施工设备，验证混凝土配合比、施工工艺和流程能否达到实际工程的需要，为路基处理方案的实施打下基础，提高施工效率。检验路基处理的效果，可以等到施工结束，以地质条件为依据，并考虑时间的影响，经过一段时间的休止恢复之后，检查路基处理的效果，这是因为路基处理之后，路基的模量和强度在一段时间内会随着时间的增加而增大。一般情况下，在路基处理的整个施工过程中，都应该现场勘测路基的实际状态，比如取芯试验、荷载试验、十字板试验、钻孔取样试验等，进而对路基处理效果进行全面的评价。
4 实际工程的石灰桩法处理方案
当前，石灰桩法还没有形成完善的施工体系，也没有特定的施工规范作为指导，在该项工程中，施工单位自行组建了一套打桩设备，以套管法为主要的施工方法，进而完成了石灰桩的施工。首先，将套管打入到土体中，在套管的上口位置采用分层填料、分层夯实的方法，每添加一次混合料，就向上提一段距离的套管。套管法施工流程简单，施工质量容易控制，但是，套管法施工的工作量比较大，并且孔洞直径、桩体之间的距离、石灰桩打入深度、石灰使用量等都属于隐蔽工程，需要配置专门的工作人员进行管理，以保证石灰桩的施工质量。在施工过程中，如果发现路基的土质条件和勘测数据不一致，要暂时停止施工，弄清楚原因之后，采取相应的措施，才能够继续施工。
6 路基处理的管理和检测
在施工过程中，施工单位需要设置相应的管理部门和检测部门，从总体上控制施工的质量。路基处理的施工质量取决于施工管理的水平，同时，还应该适当考虑路基处理的测试工作，通常情况下，还需要针对路基处理的实际情况，制定相应的检测方法，以减少不良施工问题的出现。路基处理工程的大多数施工环节都属于隐蔽施工，一定要对施工过程的质量进行全面的监测，一旦发现问题，立即采取相应的措施，及时解决问题。此外，还要明确工程监理的目的，各部门互相配合、协调工作，以保证淤泥与软土质路基的施工质量。
路基是否出现沉降或者变形，需要采用相应的观测方法，判断路基是否随施工的进行而发生变化，是否因为基础的变形而产生结构开裂现象。观测之后，得出观测数据，对数据进行分析，将其作为科学研究、质量检测，以及工程设计的依据。在观测周期内，对于位移和沉降观测工作，可以视情况而定，参照变形速率、使用要求等参数，适当地降低观测任务量，得到更多的观测数据，正确反映路基的变形情况。如果路基沉降周期比较长，同时，路基的沉降值需要控制在一定的范围内的情况下，可以将观测时间延续到使用期中，直到沉降数值稳定为止。一般情况下，沉降和位移的限定值和精度要求需要根据实际情况进行综合分析之后，才可以确定下来，考虑沉降周期、变形速率、上部结构特征等因素，为了观测的方便，可以将观测精度控制在 5 mm以内。
7 结语
