引黄济津倒虹吸工程施工降排水实例与思考

聂立忠，郑 宁，李树平，王朝娜

（华北水利水电工程集团有限公司，天津 300170）

1 前言

2010年海河流域降水量总体偏少，潘家口水库上游来水量不足, 经初步估算天津市供水缺口达到3.37 亿m3。鉴于此种情况，国务院决定实施引黄济津潘庄线路应急调水。漳卫新河倒虹吸工程是引黄济津潘庄线路的重要组成部分，是整个输水线路的控制性节点工程。

2 施工背景

倒虹吸工程于2010年7月1日正式动工，总体工程必须在2010年10月21日具备通水条件，工期紧迫。2010年8月漳卫南运河流域降雨量超出常年，水量颇丰。南运河下游因工程施工无法泄流，同时岔河也不具备导流条件。减河自7月20日起一直作为主要行洪河道泄流，高峰期经过减河闸下泄的流量达到100 m3/s。同时卫河流域降水量也偏大，直接导致泄流时间一再延长，2010年8月29日才关闭减河闸。

减河闸关闭时间晚不仅使减河段箱涵混凝土施工工期大大压缩，也使河槽土壤含水量居高不下导致施工条件严重恶化。

3 降排水方案

针对减河段施工条件、土质状况以及工期要求，减河主河槽段采取明水抽排和管井降水相结合的降水方案。

3.1 基坑明水抽排

减河闸关闭后，首先抢修上下游围堰，利用上、下游围堰封闭施工区域。下游围堰修筑的目的是拦截河道水流回灌入施工区域。根据围堰内封存的河水量，布置抽水设施尽快将河道明水抽走，及早开辟施工作业面。

3.2 基坑降水实例

常规的管井降水方案通过水力计算得出具体管井布置数量、间距及井深。降水井布设完毕后通过一定时间的抽水 （已施工的滩地段降水时间为14 d）使降水曲线顶点低于开挖基础面以下0.5 m，然后进行土方开挖施工。但是由于工期异常紧迫，只有在2010年10月5日前完成主河槽段全部12 节混凝土箱涵施工，才能满足工程通水目标。有效工作时间只有38 d，故采取常规的降水方案（如图1 所示）已不能满足工期要求。

为确保工期目标的顺利实现，同时必须保证主体混凝土的施工质量，只能压缩降水及土方开挖的工作时间，降水方案如图2-3 所示。经过认真的比选，对有利方面和不利风险的评估和权衡，最终确定了管井降水与土方开挖明排水相结合的施工方案，即围堰内存水抽排完毕后，进行管井打设。在原计算方案上加密管井数量。原计算方案管井间距为20 m，加密后间距为10 m。管井打设及降水的同时分步进行土方开挖施工。首先在开挖面中央挖设排水明渠进行土体渗水抽排，排水明渠底宽为2 m，深度为2 m。经过渗水抽排后，排水明渠两侧一定厚度的土体具备了开挖条件。随即进行开挖，同时加深排水明渠，满足下部土体渗水。待下部土体具备条件后继续开挖，如此反复，直至设计基底高程为止。

图1 常规管井降水方案

图2 减河主河槽段降水方案1

图3 减河主河槽段降水方案2

实际上，该方案就是利用排水明渠和管井同时抽排地下水，开挖与排水同时进行。开挖面保持与降水曲线同步下降，地下水降低到什么位置，开挖面高程就挖到什么位置。地下水降至基底满足设计要求后，土方开挖也基本完成。最后用碎石回填排水明渠。这样有效缩短了降水与土方开挖的施工时间，为主体混凝土施工争取了时间，顺利实现了工程按期通水的目标。

4 几点思考

工期紧迫是倒虹吸工程减河段施工最显著的特点。该段采用明水抽排和管井降水相结合的方式有效压缩了施工工期，为下道工序施工创造了有利条件，工期目标得以顺利实现。方案是成功的，但在个别环节也存在着缺陷，值得思考。

4.1 管井降水效果受到影响

减河河道土质多为砂壤土、砂土。由于降水和土方开挖同步进行，大型土方设备施工对下部土体产生扰动，土体中自然形成的渗水通道受到破坏。原本砂土与砂壤土的渗水效果应该非常好，但是50%的管井在投入使用3 d 后出水量就变得很小。这说明土体与管井之间的渗水通道被堵塞，管井的降水效果大打折扣。施工后期就主要以排水明渠作为排水途径。

4.2 管井施工工艺未能根据施工条件变化进行优化，造成管井破坏现象严重

减河河道土质多为砂性土，土体颗粒很细。当抽水时水流会携带大量土壤颗粒进入井内并淤塞在井底，同时因井壁外侧的土壤颗粒被带走，造成井壁坍塌，井点遭到破坏。在施工中，并没有根据施工条件变化进行施工工艺的调整，仍然采用常规的井管外侧包裹纱网、回填粗砂反滤的工艺，造成在排水过程中有将近20%的井点被破坏。因此，在管井施工前应根据实际情况优化施工工艺，做好管井保护工作。如，在井点管底、管壁均包裹土工布，井点管与孔壁之间分级配填灌砂石滤层等。

4.3 施工费用大幅增加

减河施工段总长为140 m，原计划打设14 个井点，井距为20 m。后因施工状况发生改变，实际打设28 个井点，井距为10 m。仅井点打设一项，施工成本就增加一倍，同时后期降水费、维护费也相应增加一倍。

施工降水与土方开挖同步进行，由于土壤含水量超高，造成开挖过程中边坡不断坍塌。原设计坡比为1∶2，到最终开挖成型后坡比变为1∶3 左右，土方开挖工程量增加，施工费用增加。

基坑开挖完毕后，排水明渠回填碎石，增加了相应的施工费用。

减河主河槽段降水和土方开挖项目总计增加费用约100 万元。

5 结语

减河主河槽的降排水施工方案取得了成功，为工程整体工期目标的实现起到了重要的推动作用。相对于经济利益上的损失，本工程能够按时通水，及时满足天津市的供水需求，其社会效益和政治意义是重大的。

在今后的工作中，对于类似的工程要吸取本工程实例的经验和教训，根据不同的施工条件调整和优化施工工艺，以达到更好的施工效果。