开封市黑岗口引黄灌区调蓄水库施工组织设计变更

□刘 磊(开封市引黄管理处)

1.工程概况

开封市黑岗口调蓄水库位于开封市老城区与开封新区的结合部，连霍高速公路以南、郑开大道以北、开封新区1号路以东、连霍高速公路连接线和护城堤西侧。工程占地面积355.13 ha（郑开大道以北），总库容910万m3，水库工程等别为Ⅳ等，规模为小(1)型水库。水库校核洪水位75.37 m，相应库容910万m3;正常蓄水位75.00m,相应库容830万m3，其中兴利库容630万m3；死库容200万m3，水库正常蓄水位下平均水深3.4 m，最大水深4.0 m。本工程主要工程量为土方开挖量1192万m3，土方填筑量38万m3。建成后，可新增开封市引黄灌溉面积1670千ha，同时还可以向城市供水3000万m3，对缓解开封市水资源的短缺局面，提高应对水资源突发事件的能力，提高农业灌溉保证率，发展农业生产，改善环境，提高城市品位具有重要意义。

2.土方开挖方式介绍

《开封市黑岗口引黄灌区调蓄工程初步设计报告》2009年7月完成，报告设计土方开挖方式：是在防渗墙施工完毕后进行的，首先利用推土机进行土方清基，然后结合管井排水，分块机械开挖，先开挖周边（留出必要的交通通道），逐步向库内推进的开挖程序。周边开挖到位后，顺序进行护岸工程施工。库区开挖土方水上部分可直接作为回填料使用，不再临时堆料，余土堆弃与规划弃土场（库区周围1 km内）。表层土采用74k W推土机铲除，弃土距离较近采用2.75 m3铲运机运输，大于500 m的采用2 m3挖掘机15 t自卸汽车运输。

3.土方工程施工环境变化

2011年4月4日土方开挖工程正式开工。两年时间，开封城市框架的迅速扩大，《开封市黑岗口引黄灌区调蓄工程初步设计报告》中规划的弃土场地已经被基建项目所占，弃土条件已不具备，需要重新选定弃土场。根据工程实际情况，结合土地平整，改善土地质量，最终重新选定了开封市黑岗口引黄灌区南干渠两侧的坑塘洼地做为新的弃土场。新选定的弃土场地距离黑岗口水库土方开挖区平均达15 km。由于弃土场地变化，运送弃土距离较远，若沿用挖掘机开挖自卸汽车运输弃土，会造成运输路线道路损坏，施工安全难以保证等问题。因此，根据工程实际情况，需要重新设计施工方案。经考察调研，采用水力机组开挖大功率泥浆泵管道加压运送弃土的施工方案符合工程现状。下面在相同条件下，从施工工期，工程造价，现场条件适宜性，方案可靠度及安全性等方面就两种土方开挖弃土运送方案进行阐述比较。

施工条件：土方开挖及弃土运送工期240 a，挖运土方800万m3，弃土运送至距离开挖区平均15 km处。

4.弃土挖运方案对比

4.1 挖掘机开挖、自卸汽车运输方案

按照工期要求，若用20 m3自卸汽车运输，每日需2100车次。每车按照每天往返10次计算，每日需要自卸汽车210台连续运行。

4.1.1 工程安全：车辆分布密度：平均每公里14台自卸汽车，即每150 m公路两侧各1台自卸汽车，严重影响，运土沿途交通秩序，极易出现追尾、撞车等安全事故。

4.1.2 对公路的损害：本方案，施工期间50万次的运输对沿途所经道路路面造成严重损坏。

4.1.3 环境影响：运输过程中飞尘和散土将严重影响周边环境，将增加城市环卫工作量。

4.1.4 工程施工：因库区范围较大，施工作业面较广，建设期水库周边环境又相对复杂，存在干扰施工的因素较多，因此，难以保证正常的施工秩序。

4.1.5 工程投资：按照水利部[2002]部颁定额分析计算，每立方米土单价40.49元，外运南干道1000万m3土费用约4.049亿元。

4.2 水力机组开挖泥浆泵输送方案

水力机组开挖大功率泥浆泵管道加压运送弃土方案，施工有利条件为：土方开挖区和弃土区都紧邻开封市黑岗口引黄灌区干渠，施工用水从黑岗口引黄闸引用黄河水可以得到保证；泥浆管道及高压线路可铺设或架设到现有干渠内，弃土区紧邻开封市马家河河道，便于排水。拟采用6 PNL-265水力冲挖机组，经考察调研，该机组在200M—600 M时对应泥浆浓度为26%～30%，计算取平均值28%，水力冲挖机组日生产能力计算详见表1。

表1 6PN L-265水力冲挖机组日生产能力计算表

经计算，1台大功率泥浆泵与13台水力冲挖机组相匹配，每条管线每天可开挖输送土方6796 m3，铺设6条管道，按照工期要求可完成土方开挖任务。管道布置在现有的干渠渠底，输送距离平均15 km计，每条管线需要5次加压完成输送。

4.2.1 工程安全：经考察调研，本方案在黄河机淤固堤工程中广泛采用，安全性能高。把输泥管道具体布置在现有的西干渠渠底，一方面减少了施工中协调的工作量，另一方面不会影响到交通秩序，安全可行。

4.2.2 对公路的损害：本方案采用输泥管道运送弃土，且管道布置在现有干渠渠底，因此对公路不会造成损害。

4.2.3 对环境的影响：泥浆输送过程在封闭的管道中，不会影响周边环境。

4.2.4 工程施工：相对方案一，本方案施工干扰因素少，保障措施完善。

4.2.5 工程造价：按照黄委会[2004]定额计算，若采用电动力，每立方米土方23.35元，1000万m3土方费用约为2.335亿元；若采用油动力，每立方米土方29.09元，1000万m3费用约为2.909亿元。

综上所述，黑岗口引黄灌区调蓄工程土方开挖及运送方式若仍采用原设计报告中的挖掘机开挖自卸汽车运输弃土至南干道两侧的坑塘和低洼地，对周边环境影响大，工程投资高。相对而言，泥浆泵（电动力）输送弃土，有安全高效，节省大量投资等优点。从水利工程施工方案选择的实际出发，水力机组开挖泥浆泵（电动力）管道输送弃土的施工方案更为合理可行。