土方機械配合水利機械土方開挖

1。主要技術內容

在不同開挖深度上佈置推土機、挖機與水力機械，在整個現場形成土方短駁、翻土與鬆土、衝土與泵送泥漿連續工作面，加快衝土、出土效率。將衝土泵送泥漿工序與基坑圍護、降水、破樁頭、清底、防水與底板施工等各道工序按總體施工組織設計的要求，合理組織有序穿插形成流水施工。

衝土泵送泥漿的工藝原理是：在現場基坑合適處佈置一處蓄水池，蓄水池中的水可以是迴圈水、河水或市政水，蓄水池透過泵體加壓打入現場待挖區土方，土體遇水制配成泥漿，待挖區泥漿坑放置抽漿泵，對泥漿進行增壓，基坑外鋪設泥漿管至卸土點，泥漿透過鋪設管道輸送至卸土點，完成場內土方外運工作。考慮卸土點距離專案距離較遠，為保證泥漿增壓穩定，每 5 公里位置設定 1 臺增壓泵。

2。技術指標

確定止水帷幕與圍護結構開始施工的工期，在止水帷幕與圍護結構開始施工的同時就可以根據總體施工組織設計的要求在需要先行施工的區域開始衝土泵送泥漿施工，衝土泵送泥漿開始時就在基坑的一端一次性衝到設計基地標高以上 1m，然後沿直線往基坑另一端衝土施工，在衝出一定面積（100m2左右），開始在衝出的面積內進行降水施工，降水施工結束後緊接進行破樁頭、清底、墊層、防水、底板結構施工，隨著衝土泵送土方的向前推進，後道工序依次在衝出的區域流水進行，周邊 20m 與坑底 1m 使用短駁的方式運到衝土處出土。

1）可泵泥漿水土比例的確定

為確定泵送衝土的出土效率，需確定本工程地質條件及開挖工況下，砂土與粉質砂土在高壓水槍沖刷作用下形成沖刷泥漿的比重，用於計算泵出泥漿的水與土比例，從而確定泵送衝土的施工效率。

2）泥漿泵功率及泵送管線數目確定

根據泥漿泵功率要求設定配電櫃與機房確保泥漿泵正常運轉，根據水與土的比例選擇清水泵流量，一般清水泵流量為泥漿大泵流量的一半，清水泵用於泵送清水到高壓水槍或清水池。

3）泵路佈置與增壓泵設定

為方便布管及減小對地面交通的阻礙，根據現場周邊環境的特點，把運輸管道全部佈置在河道中。為把泥漿泵送到 10Km 以外的區域去，需考慮泥漿的沿途輸運壓力損失，根據分析計算與試驗可得泥漿在管道內沿途水頭損失為 0。012m/m～ 0。016m/m，根據選定泵 56m 揚 程， 10Km 的運輸管道需要沿途增設兩增加泵。

4）接收泥漿圍堰修建

泥漿運到指定地點後需修建圍堰集中處理，讓泥漿沉澱，沉澱後的粉砂做其它相關用途，清水則重新打回到現場再次利用，圍堰的容量根據泥漿日輸送量及沉澱後粉砂處理速度確定為 6 萬 m3。

5）泵管防滲防爆設計

泵管採用聚乙烯壓力管，經檢測在 20℃時 14Mpa 靜液壓強作用 100h 可不裂不滲，而泥漿泵在管內產生的最大壓強為 1。08 Mpa，泵管本身具有較大安全係數，法蘭採用 10 個φ16mm 高強螺絲相連，可保證在 14Mpa 靜液壓強作用下接頭不漏不滲。

6）壓力水槍與泥漿小泵佈置

高壓水槍可直接接在與清水泵相連的管道上，一般一臺清水泵可接 6 ～9 個水槍，3 個水槍為一組在一個衝土地點進行衝土施工，3 個水槍衝出的泥漿由一臺放在現場的泥漿小泵抽至與泥漿大泵相連的泵管中，一般三臺泥漿小泵的流量加起來為一臺泥漿大泵的流量，三臺泥漿小泵可同時向一臺泥漿大泵的泵管內抽送泥漿，再由泥漿大泵加壓後向場外運輸。

高壓水槍也可透過水泵從清水池中取水進行衝土，現場泥漿小泵也可把泥漿先抽至一個泥漿池中，再使用泥漿大泵從泥漿池中抽走泥漿，只要做到清水池、高壓水壓、泥漿小泵、泥漿池、泥漿大泵間的流量平穩即可。

7）泥漿泵防堵控制

為防止泥漿泵被泥漿中的垃圾堵塞造成停機可跳閘，需在泥漿流經的道路上設定過濾鐵欄柵，使用周邊帶過濾網的浮箱水泵，並派專人定時清理欄柵周圍垃圾。

8） 挖機與水力機械配合衝土方式

為加快泵送衝土的施工效率，加快泥漿的形成速度，可使用挖機配合高水槍形成泥漿，具體做法是在開挖深度的一半處形成一臺階，在臺階上停一挖機，工人在基坑的最深處衝土，挖機一方面幫助把最低層處土翻鬆方便水槍衝成泥漿，另一方面可把高處的土直接翻倒至高壓水槍形成的水流中形成泥漿，這種配合方式可加快出土速度 3～5 倍。

9 ）預留土體厚度的確定

為防止衝土破壞槽底標高基層土，以及為防止衝土對邊坡穩定造成不利影響，對沖土的範圍進行規定：

1、衝土達到的標高在槽底標高以上 1m；

2、距離邊坡 20m 的範圍採用常規挖機配合土方車出土，邊出土邊修理成為設計的邊坡。

10）衝土標高控制

衝土過程中，為防止土方超衝超挖破壞槽底基層、增加額外成本、延緩施工進度，必需嚴格控制衝土的標高。具體作法是：

1）每個承臺的選一根樁，樁身用紅油漆塗刷控制線；

2）塗刷完油漆後，樁身用反光帶纏繞並固定；

3）每間隔 20m，在樁身設定標識牌，註明區域位置、軸線、標高。

11）衝土方向與衝土總體開挖方法

結合體育游泳館施工組織設計，先行施工兩館部份，且最先施工兩館周邊有勁性鋼管柱部分，衝土方向確定為兩臺泵分別沿著兩館周邊有勁性鋼管性的區域部分從西向東進行衝土施工，衝土的方式為“一次到底，一線到項”，一次到底即衝土一次直接衝到設計高度，一線到項即沿著一條直線一直衝到端部，這種衝土方式可以提高衝土的出土效率與減小來回布管的時間。

3。經濟、環境效果分析

（1）本專案為亞運三館專案，其社會關注度高，超遠距離土方泵送衝土標高誤差控制的成功運用，使得在日後同類工程的施工管理及質量控制有了借鑑經驗。

（2）成功研製 “超大面積深基坑挖機配合水力機械泵送出土開挖方法” ，比“傳統挖機配合土方車出土方法”節約成本約 37。5%，節約工期約 25%。

（3）採用超大面積深基坑土方機械配合水力機械開挖施工技術，有效進行了基坑圍護、場內短駁土、衝土區翻土鬆土、衝土稀釋、泵送泥漿、基坑降水、破樁清底、防水及底板結構施工，不僅加快了工程施工進度、降低了成本且 90%的土方採用泵送泥漿方法出土，實現了現場土方施工階段的綠色環保，無土方車外運，場內揚塵少。

4。適用範圍

適用於各種粉土、砂土、粉砂土、淤泥質土的超大面積深基坑開挖。