哈達(dá)山輸水干渠工程施工難點(diǎn)分析

馬建國，田春玲

（吉林省水利水電勘測設(shè)計研究院，吉林 長春 130021）

1 工程概況

哈達(dá)山水利樞紐工程（一期）輸水干渠工程輸水渠道長96.84km，渠首引用流量175m3/s，渠尾入花道泡流量100m3/s，渠道底板高程136.54～131.15m；渠道底寬由80m漸變?yōu)?0m；渠道邊坡比1∶2.5；渠道樁號33+623.18段之前底坡為1/25 000，樁號33+623.18段之后底坡為1/20 000。渠道大部分為全挖方，只有少部分為半填半挖。輸水干渠樁號0+000～2+094段為新開挖渠道，樁號2+094～32+765段渠軸線與現(xiàn)有前郭灌區(qū)一總干及四引干渠道相重合，在原有老渠道上擴(kuò)建。樁號32+765～96+838段均為新開挖渠道。

2 工程地質(zhì)條件

區(qū)域內(nèi)地勢較平坦，微有起伏，沿渠道地面高程最高為海拔149.0m，最低為133.3m，相對高差較小。渠底巖性從上至下依次為淤泥質(zhì)壤土、黃土狀壤土、粘土和壤土層，局部為細(xì)砂，透水性弱。地下水位高程在133.60～140.46m之間。淤泥質(zhì)壤土、黃土狀壤土層近粉土，抗沖刷能力弱，渠道開挖最大深度20m，施工時存在高邊坡的穩(wěn)定問題。

3 施工難點(diǎn)

（1）渠道開挖時降水排水問題。本工程施工的主要難點(diǎn)是工程沿線長，地下水位高，根據(jù)試驗段施工經(jīng)驗，如果不降水主要存在以下幾方面問題：一是坡腳嚴(yán)重失穩(wěn)，無法形成設(shè)計邊坡及腳槽開挖，無法有效保證護(hù)坡工程施工質(zhì)量；二是土方機(jī)械無法在渠底行走、清坡，渠道設(shè)計斷面難以形成；三是土方開挖及運(yùn)輸效率低。

（2）開挖料棄渣問題。渠道主要為開挖渠道，棄渣量較大，總棄渣量達(dá)3 745.40×104m3，如果采取臨時占地，涉及占地面積較大，征地及恢復(fù)均較困難。

（3）穿越泡塘施工。渠道沿線多次穿越泡塘，而且泡塘面積較大，施工難度較大。

（4）輸水干渠利用前郭一總干及四引干段渠道，施工工期短。受前郭灌區(qū)灌田期渠道輸水限制，即在每年的4月末至9月上旬期間，此渠道擔(dān)負(fù)向前郭灌區(qū)輸水灌溉任務(wù)，施工只能在輸水前及停水后才能進(jìn)行，有效工期縮短。同時此段渠道為半填半挖渠道，土方填筑需利用開挖料，而9月份渠道停水后渠底土含水量大，地下水位高，短時間內(nèi)開挖料含水率很難達(dá)到填筑要求，另外此段渠道交叉建筑物較多，主要為分水閘、節(jié)制閘及農(nóng)道橋工程，施工干擾特別大。

4 解決方案

（1）渠道開挖時降水排水方案

為了便于工程開工后能順利進(jìn)行，主業(yè)單位于2008年末邀請國內(nèi)有經(jīng)驗降水專家在試驗段附近進(jìn)行了降水試驗，參照降水試驗成果，提出降水方案設(shè)計。

根據(jù)試驗段的情況，設(shè)計的降水范圍定在地下水位高于設(shè)計渠道底高程1m以上部分，低于1m以下部分采用明排方式，降水試驗主要針對小井降水方法進(jìn)行，參照小井降水試驗成果進(jìn)行渠道降水設(shè)計：渠道樁號28+200以前為利用前郭一總干及四引干老渠道擴(kuò)建，而且此段地下水位大部分低于設(shè)計渠底，可采用明排方式解決；從樁號28+200以后均為新開挖渠道，地下水位也相對較高，設(shè)計采用小井降水，小井均布置在渠道內(nèi)坡腳處，兩行井采取品字形布設(shè)。地下水位高于渠道底高程1～2m之間時井距取40m，地下水位高于渠道底高程2～3m之間時井距取30m，地下水位高于渠道底高程3m以上時井距取20m。小井深均取37m，井內(nèi)徑為100mm，填礫厚度100mm，井孔直徑為300mm。井管采用DN100PVC塑料管，壁厚3mm，接頭為承插粘接，井管除上部4m為實管、下部2m為沉淀管外，其余均為濾水管。濾水管進(jìn)水孔采用φ12圓孔，每延米240孔，品字型布孔，孔隙率為9％～10％。包網(wǎng)采用100目尼龍籮底兩層，管壁外回填100mm厚粗砂至管頂。電機(jī)選用小井用三相潛水電泵，設(shè)計流量5m3/h，設(shè)計揚(yáng)程48m，電機(jī)功率1.5kW，渠道沿線需打井4 416眼，總臺班397 440個。

在打降水井之前首先開挖地下水位以上的土方，挖到地下水位時停止開挖，打井降水，待地下水位降到設(shè)計高程時再開挖至標(biāo)準(zhǔn)斷面。

（2）開挖棄渣堆放方案

渠道沿線涉及水田及旱田區(qū)域較少，主要為草地及泡塘，吸取南水北調(diào)施工經(jīng)驗，本工程棄渣占地采取永久占地方式，沿渠道每隔2km左右征一處棄渣場，征地盡量選在荒地、草地及泡塘。同時為盡量減少占地面積，結(jié)合施工難度，設(shè)計棄渣堆放高度平均為7m，沿線共設(shè)41處棄渣場，棄渣場邊緣與渠道相接。這種棄渣方案既減少了占地面積，也消除了因臨時征地難以恢復(fù)的原因而與沿線百姓之間所產(chǎn)生的矛盾，為工程順利實施創(chuàng)造了有利條件。

（3）穿越泡塘施工方案

輸水干渠沿線穿越3個大小不等的泡溏，分別為有字泡、陶字泡和唐字泡，其中有字泡和陶字泡在渠道穿越地段沒有集水，可按正常施工方法施工，即先降水后開挖。在穿越唐字泡處水位較高，泡子底最低處地面高程在133.1m左右，施工時水位在136.0m左右，跨越泡子處渠道長度約2 100m。通過對水下開挖和修圍堰兩個方案進(jìn)行比較，最后采取了從兩端進(jìn)占修筑圍堰，形成封閉基坑的施工方法，形成基坑后進(jìn)行基坑排水，采用井點(diǎn)降水后進(jìn)行開挖至標(biāo)準(zhǔn)斷面，進(jìn)行渠道襯砌。圍堰頂寬15m，邊坡比1∶5，圍堰頂高程137.0m，圍堰填量 27×104m3。

（4）利用前郭一總干及四引干段渠道施工方案

施工方案確定在4月末老渠道通水前將渠道內(nèi)土方開挖清運(yùn)到渠堤外進(jìn)行降水晾曬，在秋季進(jìn)行填筑時達(dá)到填筑要求，通過實踐證明此施工方案達(dá)到預(yù)想效果，此段渠道及交叉建筑物施工期均安排在渠道通水前及停水后進(jìn)行施工。