水下淤泥开挖施工技术

第41卷第4期　

2005年12月・施工技术・

甘肃水利水电技术

Gan su Shu ili Shu i d i a n J ishu Vol 141, No 14

　

Dec 1, 2005

水下淤泥开挖施工技术

杨　方

3

(广东水电二局股份有限公司, 广东增城　511340)

摘要:根据淤泥基础开挖的特点, 合理安排开挖顺序, 在不同部位使用不同的开挖机械、不同的开挖方法, 在不增加

成本的情况下成功地完成了水闸水下淤泥开挖。关键词:淤泥开挖; 绞吸船; 抛填砂; 垫钢板; 稻草中图分类号:T U751+12　　　文献标识码:B

1　概况

黄金闸是珠海市西区海堤乾务联围应急工程四个水闸之一, 位于珠海市斗门区乾务联围中部, 鸡啼门水道右岸。水闸基础分布厚层、巨厚层的淤泥, 土层松软, 缩性极大, 沉降变形大, 性质:含水量大, 最高达到, , 探比贯入阻力小于kPa 。黄金闸基础开挖工程量为15, 115m, 基坑最低处高程为-416m, 611m, 开口最大尺寸74184m ×47165m (长×宽) , 设计两岸边坡在-210m 高程以下为1∶5, 在-210m 高程以上为1∶3。

黄金闸基础开挖80%为淤泥, 基础承载力极低, 施工设备难以发挥作用, 因此, 如何能使施工设备在淤泥上顺利开展开挖作业而不致陷入淤泥中, 如何将开挖的淤泥运出基坑, 这两个问题曾经困扰了很多施工技术人员。通过在不同时段选择不同的开挖设备, 并且采取特别的处理措施, 使得开挖设备能够顺利地在淤泥上实施开挖作业, 并通过采用接力开挖, 将基坑最底层的开挖料转运出基坑。2　开挖施工

先在两岸岸边进行水上卸载开挖, 再采用绞吸船按设计要求尽可能多地绞吸基坑淤泥, 绞吸完成后, 立即进行抛填砂施工, 以避免引起基坑两岸边坡淤泥塌陷, 之后进行基坑抽水, 抽完水后, 采用从上到下的开挖顺序, 先水上部分边坡开挖, 后水下部分边坡开挖。开挖顺序及流程为:

水上卸载开挖→基坑绞吸→基坑抛填砂→水上边坡开挖→水下边坡开挖→边坡填砂护坡→基坑局部补挖换填211　岸边水上部分卸载开挖

绞吸船绞吸水下淤泥后, 在压重荷载不变的情况下, 边坡必然失稳。因此, 在基坑淤泥水下绞吸前, 必须进行岸边水上部分卸载开挖, 以确保边坡在绞吸过程中的稳定。开挖机械采用PC 200反铲挖掘机。212　基坑淤泥绞吸开挖

闸基淤泥主要采用绞吸能力为80m 3/h的绞吸船开挖,

:→架设吹送管→, 测定开挖范。根据绞吸船的吹距, 在水闸下游施工范围内, 利用反铲挖掘机填筑土埂形成围堰, 作为临时弃碴场, 堆放开挖弃碴, 然后由自卸汽车转运至弃碴场。在临时弃碴场附近修建污水处理池, 处理开挖碴料中的污水, 达标后排放。

(2) 绞吸船就位

围堰施工时, 先预留中间部分不填筑, 以便绞吸船能够驶入开挖水域。施工条件准备就绪后, 绞吸船即可驶入基坑, 停靠就位。

(3) 架设吹送管

河床范围内的吹送管采用浮管安装, 浮筒、锚具定位可靠, 绑扎牢固, 中间间隔使用钢丝高强橡胶软管, 方便船只在一定范围内移动。岸上布管, 按指定的线路布设, 转弯、上坡、下坡加接钢丝高强橡胶软管, 吹送管的接口应经常检查其紧密性, 确保不漏水、不漏气, 做到文明施工、保护环境。

(4) 绞吸吹送碴场布置完毕、绞吸船停靠就位、吹送管架设牢固后, 即可绞吸开挖, 清理河床底淤泥。水下开挖时, 使用全站仪和水准仪经常检测开挖底高程及开挖边线, 以避免超挖。

(5) 弃碴处理

绞吸船开挖的河床淤泥, 经导管输送至临时弃碴场, 含泥污水经三级污水排放池沉淀处理达标后排放。213　抛填砂

闸基清淤完成后, 立即进行水下抛填砂施工。一方面避免已清挖合格的基槽因泡水软化而形成流塑性土体淤填基槽, 另一方面也可尽早为粉喷桩施工及水下部分边坡开挖提供工作面, 以便于桩基础施工机械及开挖机械在基面行走进行施工作业。

抛砂作业采用皮带船进行, 砂在当地砂场用抓斗船抓

3

收稿日期:2005-05-10作者简介:杨　方(1972-) , 男, 广东梅县人, 助理工程师, 主要从事水利工程建设。

・392・

第4期杨　方:水下淤泥开挖施工技术第41卷

装, 用皮带船运至抛填基坑内。在卸砂前, 对抛砂范围划分

成多个抛砂区, 各区插上竹杆作好标记。考虑砂体水下流失、基础沉降和开挖机械在基面行走进行施工作业的需要, 适当加大抛砂量, 确保基坑排水结束后, 基坑开挖后再回填砂的基面稳定地控制在设计高程范围。抛填砂完成后, 即封堵围堰。214　岸上边坡卸载开挖

由于施工区内, 基础长期被海水浸泡, 基础大多为淤泥质土, 含水量大, 为保证基坑抽排水时基坑边坡稳定, 不至边坡土体排水过快而造成大面积塌方, 基坑排水前, 必须先开挖水上部分边坡, 以减少水下部分土体的压力, 减缓排水速度。开挖采用PC 200反铲挖掘机开挖、修整边坡规格, 8t 自卸汽车运往弃碴场堆放。215　基坑抽水

水上部分边坡开挖、卸载完毕, 即可进行基坑抽排水。控制抽水速度50c m /d,减缓水下土体的排水速度, 确保边坡的稳定。另外在基坑抽水完成后, 在基坑底, 沟, 并在排水沟末端开挖集水井, 用41521潜水泵抽出至围堰外沉淀池, 。216　在坡顶、2m 外范围将原地面降低至110m 高程, 修筑一宽6的施工平台, 先用PC 200反铲挖掘机挖除上层含水量较小的淤泥, 对于基坑下部, 因为淤泥含水量大, 承载力非常低, 挖掘机底垫10mm 厚的钢板仍然陷入淤泥当中, 先在淤泥上铺垫20c m 厚的稻草, 再在其上铺设1c m 厚的钢板。这样挖掘机就可以平稳地在其上行走并进行开挖作业, 而不会深陷淤泥。开挖采用2台PC 200反铲挖掘机, 使用后退接力法开挖, 边开挖边回填。1台PC 2000反铲挖掘机下基坑开挖、修整规格和回填砂垫层, 挖掘机开挖时底垫10mm 厚的铁板; 另1台PC 220反铲挖掘机在坡顶、距离坡顶开挖边线2m 外范围装车。开挖时先将原来抛填的砂料挖开放在一边, 再将预留泥层挖除, 再回填砂垫层。

一段开挖完成后, 立即进行修坡, 做到一次开挖一次完成。修坡利用挖掘机的反铲进行。

在基坑开挖完成后, 沿坡脚修筑通长的排水沟, 以利于基坑排水。沿坡脚堆放砂包、小型钢板桩或木桩护坡、护脚, 防止边坡土体在排水过程中, , 造成塌方。3　结语

。在, 在基坑淤泥开挖时, 充分利, 完成了基坑大部分的淤泥开挖量。在淤泥基础上铺设低成本的稻草, 再在稻草上铺设钢板, 增强淤泥基础的承载力, 使得开挖设备能够顺利在淤泥上开展开挖作业, 从而顺利解决利用普通开挖机械完成在淤泥基础上的开挖作业。本工程在整个开挖过程中, 未出现开挖机械深陷淤泥及边坡塌方的现象。实践证明, 本工程淤泥基础的开挖方法和处理措施合理有效, 值得推广应用。

(上接第391页)

　　E s p ———实体基础变形模量(kPa ) ;

E p ———水泥土桩的变形模量(kPa ) ; E s ———桩间土的变形模量(kPa ) 。

E p 实测数据平均值为60118MPa, E s 实测数据平均值为3158MPa, m 设计值为15%。则

E s p =12107MPa S c =145mm 412　实侧沉降量

经粉体搅拌桩处理后, 该路段于2001年4月底填筑完毕, 在K 25+620处设置2个断面进行竖向沉降观测。经周期为1个月, 连续半年观测, 累计沉降量见表4。

从表4可以看出, 在上土的过程中(即加载) , 地基的瞬时沉降已趋于完成, 固结沉降在加载后的头3个月完成了总沉降的95%以上, 与计算结果比较, 计算值大于实侧值, 则可以认为残余沉降量(S =S 计-S 实) 为17～52mm 。5　结论

(1) 现场实际与设计在桩长、桩径数值上是一致的, a w 值可以优化为10%, 这样可以节约1/3的水泥用量。

(2) 对饱合黄土地基处理, 采用粉体搅拌桩是适宜的。(3) 经处理后的地基完全满足公路荷载的要求。

表4　K 25+620沉降观测

观测点位观测日期

2001-05-13

06-1306-1506-1706-2006-2507-0907-1607-2508-0208-1008-2611-032002-03-28

[***********]9292939393

[***********]9797979898

[***********][**************]13

累计沉降值/mm

[***********][**************]09

[***********][***********]

[***********][**************]14

[***********][**************]8

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第41卷第4期　

2005年12月・施工技术・

甘肃水利水电技术

Gan su Shu ili Shu i d i a n J ishu Vol 141, No 14

　

Dec 1, 2005

水下淤泥开挖施工技术

杨　方

3

(广东水电二局股份有限公司, 广东增城　511340)

摘要:根据淤泥基础开挖的特点, 合理安排开挖顺序, 在不同部位使用不同的开挖机械、不同的开挖方法, 在不增加

成本的情况下成功地完成了水闸水下淤泥开挖。关键词:淤泥开挖; 绞吸船; 抛填砂; 垫钢板; 稻草中图分类号:T U751+12　　　文献标识码:B

1　概况

黄金闸是珠海市西区海堤乾务联围应急工程四个水闸之一, 位于珠海市斗门区乾务联围中部, 鸡啼门水道右岸。水闸基础分布厚层、巨厚层的淤泥, 土层松软, 缩性极大, 沉降变形大, 性质:含水量大, 最高达到, , 探比贯入阻力小于kPa 。黄金闸基础开挖工程量为15, 115m, 基坑最低处高程为-416m, 611m, 开口最大尺寸74184m ×47165m (长×宽) , 设计两岸边坡在-210m 高程以下为1∶5, 在-210m 高程以上为1∶3。

黄金闸基础开挖80%为淤泥, 基础承载力极低, 施工设备难以发挥作用, 因此, 如何能使施工设备在淤泥上顺利开展开挖作业而不致陷入淤泥中, 如何将开挖的淤泥运出基坑, 这两个问题曾经困扰了很多施工技术人员。通过在不同时段选择不同的开挖设备, 并且采取特别的处理措施, 使得开挖设备能够顺利地在淤泥上实施开挖作业, 并通过采用接力开挖, 将基坑最底层的开挖料转运出基坑。2　开挖施工

先在两岸岸边进行水上卸载开挖, 再采用绞吸船按设计要求尽可能多地绞吸基坑淤泥, 绞吸完成后, 立即进行抛填砂施工, 以避免引起基坑两岸边坡淤泥塌陷, 之后进行基坑抽水, 抽完水后, 采用从上到下的开挖顺序, 先水上部分边坡开挖, 后水下部分边坡开挖。开挖顺序及流程为:

水上卸载开挖→基坑绞吸→基坑抛填砂→水上边坡开挖→水下边坡开挖→边坡填砂护坡→基坑局部补挖换填211　岸边水上部分卸载开挖

绞吸船绞吸水下淤泥后, 在压重荷载不变的情况下, 边坡必然失稳。因此, 在基坑淤泥水下绞吸前, 必须进行岸边水上部分卸载开挖, 以确保边坡在绞吸过程中的稳定。开挖机械采用PC 200反铲挖掘机。212　基坑淤泥绞吸开挖

闸基淤泥主要采用绞吸能力为80m 3/h的绞吸船开挖,

:→架设吹送管→, 测定开挖范。根据绞吸船的吹距, 在水闸下游施工范围内, 利用反铲挖掘机填筑土埂形成围堰, 作为临时弃碴场, 堆放开挖弃碴, 然后由自卸汽车转运至弃碴场。在临时弃碴场附近修建污水处理池, 处理开挖碴料中的污水, 达标后排放。

(2) 绞吸船就位

围堰施工时, 先预留中间部分不填筑, 以便绞吸船能够驶入开挖水域。施工条件准备就绪后, 绞吸船即可驶入基坑, 停靠就位。

(3) 架设吹送管

河床范围内的吹送管采用浮管安装, 浮筒、锚具定位可靠, 绑扎牢固, 中间间隔使用钢丝高强橡胶软管, 方便船只在一定范围内移动。岸上布管, 按指定的线路布设, 转弯、上坡、下坡加接钢丝高强橡胶软管, 吹送管的接口应经常检查其紧密性, 确保不漏水、不漏气, 做到文明施工、保护环境。

(4) 绞吸吹送碴场布置完毕、绞吸船停靠就位、吹送管架设牢固后, 即可绞吸开挖, 清理河床底淤泥。水下开挖时, 使用全站仪和水准仪经常检测开挖底高程及开挖边线, 以避免超挖。

(5) 弃碴处理

绞吸船开挖的河床淤泥, 经导管输送至临时弃碴场, 含泥污水经三级污水排放池沉淀处理达标后排放。213　抛填砂

闸基清淤完成后, 立即进行水下抛填砂施工。一方面避免已清挖合格的基槽因泡水软化而形成流塑性土体淤填基槽, 另一方面也可尽早为粉喷桩施工及水下部分边坡开挖提供工作面, 以便于桩基础施工机械及开挖机械在基面行走进行施工作业。

抛砂作业采用皮带船进行, 砂在当地砂场用抓斗船抓

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收稿日期:2005-05-10作者简介:杨　方(1972-) , 男, 广东梅县人, 助理工程师, 主要从事水利工程建设。

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第4期杨　方:水下淤泥开挖施工技术第41卷

装, 用皮带船运至抛填基坑内。在卸砂前, 对抛砂范围划分

成多个抛砂区, 各区插上竹杆作好标记。考虑砂体水下流失、基础沉降和开挖机械在基面行走进行施工作业的需要, 适当加大抛砂量, 确保基坑排水结束后, 基坑开挖后再回填砂的基面稳定地控制在设计高程范围。抛填砂完成后, 即封堵围堰。214　岸上边坡卸载开挖

由于施工区内, 基础长期被海水浸泡, 基础大多为淤泥质土, 含水量大, 为保证基坑抽排水时基坑边坡稳定, 不至边坡土体排水过快而造成大面积塌方, 基坑排水前, 必须先开挖水上部分边坡, 以减少水下部分土体的压力, 减缓排水速度。开挖采用PC 200反铲挖掘机开挖、修整边坡规格, 8t 自卸汽车运往弃碴场堆放。215　基坑抽水

水上部分边坡开挖、卸载完毕, 即可进行基坑抽排水。控制抽水速度50c m /d,减缓水下土体的排水速度, 确保边坡的稳定。另外在基坑抽水完成后, 在基坑底, 沟, 并在排水沟末端开挖集水井, 用41521潜水泵抽出至围堰外沉淀池, 。216　在坡顶、2m 外范围将原地面降低至110m 高程, 修筑一宽6的施工平台, 先用PC 200反铲挖掘机挖除上层含水量较小的淤泥, 对于基坑下部, 因为淤泥含水量大, 承载力非常低, 挖掘机底垫10mm 厚的钢板仍然陷入淤泥当中, 先在淤泥上铺垫20c m 厚的稻草, 再在其上铺设1c m 厚的钢板。这样挖掘机就可以平稳地在其上行走并进行开挖作业, 而不会深陷淤泥。开挖采用2台PC 200反铲挖掘机, 使用后退接力法开挖, 边开挖边回填。1台PC 2000反铲挖掘机下基坑开挖、修整规格和回填砂垫层, 挖掘机开挖时底垫10mm 厚的铁板; 另1台PC 220反铲挖掘机在坡顶、距离坡顶开挖边线2m 外范围装车。开挖时先将原来抛填的砂料挖开放在一边, 再将预留泥层挖除, 再回填砂垫层。

一段开挖完成后, 立即进行修坡, 做到一次开挖一次完成。修坡利用挖掘机的反铲进行。

在基坑开挖完成后, 沿坡脚修筑通长的排水沟, 以利于基坑排水。沿坡脚堆放砂包、小型钢板桩或木桩护坡、护脚, 防止边坡土体在排水过程中, , 造成塌方。3　结语

。在, 在基坑淤泥开挖时, 充分利, 完成了基坑大部分的淤泥开挖量。在淤泥基础上铺设低成本的稻草, 再在稻草上铺设钢板, 增强淤泥基础的承载力, 使得开挖设备能够顺利在淤泥上开展开挖作业, 从而顺利解决利用普通开挖机械完成在淤泥基础上的开挖作业。本工程在整个开挖过程中, 未出现开挖机械深陷淤泥及边坡塌方的现象。实践证明, 本工程淤泥基础的开挖方法和处理措施合理有效, 值得推广应用。

(上接第391页)

　　E s p ———实体基础变形模量(kPa ) ;

E p ———水泥土桩的变形模量(kPa ) ; E s ———桩间土的变形模量(kPa ) 。

E p 实测数据平均值为60118MPa, E s 实测数据平均值为3158MPa, m 设计值为15%。则

E s p =12107MPa S c =145mm 412　实侧沉降量

经粉体搅拌桩处理后, 该路段于2001年4月底填筑完毕, 在K 25+620处设置2个断面进行竖向沉降观测。经周期为1个月, 连续半年观测, 累计沉降量见表4。

从表4可以看出, 在上土的过程中(即加载) , 地基的瞬时沉降已趋于完成, 固结沉降在加载后的头3个月完成了总沉降的95%以上, 与计算结果比较, 计算值大于实侧值, 则可以认为残余沉降量(S =S 计-S 实) 为17～52mm 。5　结论

(1) 现场实际与设计在桩长、桩径数值上是一致的, a w 值可以优化为10%, 这样可以节约1/3的水泥用量。

(2) 对饱合黄土地基处理, 采用粉体搅拌桩是适宜的。(3) 经处理后的地基完全满足公路荷载的要求。

表4　K 25+620沉降观测

观测点位观测日期

2001-05-13

06-1306-1506-1706-2006-2507-0907-1607-2508-0208-1008-2611-032002-03-28

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累计沉降值/mm

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