论文部分内容阅读
【摘 要】 文章从工程概况、机械、劳动力安排计划、水冲法项目施工方案等方面论述了水冲法施工方法。旨在为同类工程施工提供参考和借鉴。
【关键词】 土方开挖；水冲法；节约成本；节能环保
【中图分类号】 TU745.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2011）04-040-01
通常情况下建构筑物工程基坑土方开挖施工采用人工、机械或人工配合机械进行开挖作业，但是如果所开挖的基坑土质为淤泥质土、粉土、砂性土的情况，基坑周边有开阔闲置的场地可做为开挖土方的弃土场且附近有沟塘时，可以利用河水进行水冲法开挖施工。结合本市开发区某工程地下室工程土方开挖实例，工程基础采用PHC桩基基础形式，结构形式为框架—剪力墙，地上19层，地下一层，建筑总高度85.4米，框架结构裙房两层，高度10.0米，地下室人防工程平时作为停车场、战时为二等人员掩蔽部。本工程的+0.000相当于黄海工程5.900米，地下一层基础标高为-6.200米，挖土深度在4米左右，局部在7米，挖土量约为4.5万立方米（其中本次水冲法施工的土方量约为8000立方米）。
1 水冲法概述
水冲法是模拟自然界水流冲刷原理，利用水力的作用进行挖土、输送土、填土施工的方法。水经过高压清水泵产生压力水，通过水枪的喷嘴射出高速水流，将泥（砂）土切割、粉碎，湿化形成泥浆液体。利用泥浆泵的压力将泥浆通过输送管道运送到指定的弃土场。水力挖土冲填机组能同时完成挖、装、运、填、夯等工序施工，具有功效高、成本低、工程质量好、施工不受气候影响等优点。水冲法只对表层土形成冲击，工作面范围可控制、可分层开挖，能有效避免对原土的扰动。
2 周边环境以及地质环境分析
本工程基坑所处位置相对较为空旷，周边无建筑物分布。东侧距基坑开挖面在30米左右有一条排洪沟、水深在2.0米左右。根据地质报告提供的资料显示，拟建场地地基表层1.8米左右为填土及可塑的粘土，大致在埋深1.8~11.7米为海积淤泥（淤泥层含水量在80%左右），其下未性质较好的硬塑粘性土。
3 水冲法施工工艺
3.1 工艺流程。确定施工方案（施工准备）—潜水泵抽水—送水入高压泵—喷枪冲刷土体—形成泥浆—泥浆泵吸泥水外排—泥水堆砌淅水—人工修挖。
3.2 施工准备。
3.2.1 确定施工方案。水冲法施工方案可以根据现场一次开挖的平面大小、深度，工期的长短以及弃土场的大小来确定具体的施工方案，本工程的工期比较紧张、主要考虑在雨季来临前完成基础工程施工确定施工方案。
3.2.2 确定弃土场的范围。在距基坑边一定的安全距离（一般为6H）外25米的空地上用土围砌出约1万平方米的弃土堆场。在弃土堆周边开挖一条环形的排水沟将泥水沉淀后析出的水汇集并回流到河中。
3.2.3 机械设备。高压水枪头4个（HP100），最大工作压力100bar，增压泵4台（MD～380V～15KW/台）；泥浆泵4台（ISG～380V～15Kw/台）；清水泵4台泵（IB～380～5.5Kw/台）；耐压软管（管径2寸）200m；普通塑料软管（管径4寸）800m；铁丝过滤网片8块（孔径2×2mm）。
3.2.4 人员配备。为了满足工期要求，本工程采用24小时全天候不间断作业，准备了三班人员轮流作业。每班6人，4名工人操纵水枪负责冲土，另外1名工人负责管道疏通、清除障碍，另有电工1人负责线路及机械维护，施工管理人员1人。
3.3 施工工艺。
3.3.1 潜水泵抽水。本工程采用的潜水泵抽水的取水口必须距河底大于30cm以上，水泵的扬程为75米，河水比较清澈，要求水泵置于编织筐内。
3.3.2 冲刷土体。喷枪冲水压力一般要求达到0.6MPa以上，冲击水流与所开挖土面呈30~60度角方向冲向土体，连续均匀冲刷，泥水流向冲刷点向泥浆泵部位行进，使冲刷下来的泥水向泥浆泵部位呈锅底状集中外排，要避免同一部位冲刷时间过长使高差过大。土方冲挖基底标高可用打入式钢管纵横向拉线量侧控制。
3.3.3 泥水外排。一般每m3土用水量约3~4m3，泥水含泥量（按体积）20%左右，泥水吸取用11~22KW泥浆泵，泥浆泵距冲刷点5~10m为宜，在坑内“锅底”部位放置，为使泥浆顺利外排，应用浮筒法固定泥浆泵，即用两只?准600铁皮筒2?准48钢管焊接成井字格构架，泥浆泵放置在井字架上，使吸泥口距基底30cm以上。
3.3.4 泥水堆砌析水。抽排出的泥水用DN150水管由泥浆泵排出到弃土堆场内，泥水经沉淀后析出清水，清水经开挖的沟槽回流到河中再重复利用。堆土高度控制在2米以内，放坡坡度（高宽比）不宜大于1:0.33。
4 施工过程中的安全、环保措施
4.1 安全注意事项。
4.1.1 水冲法施工的机械较多而且操作人员离不开水，因此如何保证作业人员的安全的重点控制集中到用电设备上，要求必须保证一机一闸一漏保并保持良好的状态。同时要求施工单位申报应急救援预案。
4.1.2 当施工到开挖基坑边缘以及基底土体时应严格注意，确保预留30cm以上土体用于人工开挖、修边，修边完成后及时安排人员进行混凝土喷浆护坡等施工。
4.1.3 高压水流冲刷土体时，要控制被冲刷部位，土体高差不宜大于2米，施工人员要与潜在的坍落土体保持一定安全距离。
4.1.4 施工前已将基坑周边用砖砌筑挡水墙并在上部安装护栏，在基坑安全距离外置设置警示标志，在基坑周围设置三处上下人的坡道。
4.2 环保措施。水冲法土方开挖本身是一项节能环保的施工工艺，水冲法施工工艺噪音小、无污染。主要确保泥浆的流动以及析出的水控制在施工方案确定的范围内。
5 水冲法与机械、人工挖土比较
5.1.1 人工挖土。根据工作面，宜安排140人，8000÷100×38.4÷140≈22天。根据江苏省04定额，每100立方米基价为1479元，则8000÷100×1479≈118320元。
5.1.2 机械挖土。假设采用两台挖掘机（履带式液压反铲挖掘机，斗容量1立方米），运距为1公里，自卸式汽车（8t）为八辆，对地下室实施挖运土。总方量为8000立方米，需时为8000÷1000÷2×2.264≈9天。根据江苏省04定额，每1000立方米基价为9778元，则需8000÷1000×9778≈78224元。
5.1.3 水冲法施工。计算工期为20天。据现场了解情况，每天按24小时分三班工作，每班6人，20天，共耗电为24×20×2×1.2×(15+15+5.5)=40896千瓦。
工日为：20×6×3=360工日
则人工费：360×75=27000元
电费：40896×1.3=53165元
材料费：塑料水管2500元
总计：27000+53165+2500=82665 元
三种方法经过比较，水冲土法经济、安全，施工方便，而且
施工过程中噪音小，基本不受天气和时间限制，工期较短。
6 结束语
水冲法施工工艺在本工程的施工中对基桩起到保护作用，施工方便、安全，主要是能够节约工程施工成本，加快了工程的施工进度，提倡在淤泥质土、粉土、砂性土等的地下室土方开挖中使用水冲法。
【关键词】 土方开挖；水冲法；节约成本；节能环保
【中图分类号】 TU745.3 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2011）04-040-01
通常情况下建构筑物工程基坑土方开挖施工采用人工、机械或人工配合机械进行开挖作业，但是如果所开挖的基坑土质为淤泥质土、粉土、砂性土的情况，基坑周边有开阔闲置的场地可做为开挖土方的弃土场且附近有沟塘时，可以利用河水进行水冲法开挖施工。结合本市开发区某工程地下室工程土方开挖实例，工程基础采用PHC桩基基础形式，结构形式为框架—剪力墙，地上19层，地下一层，建筑总高度85.4米，框架结构裙房两层，高度10.0米，地下室人防工程平时作为停车场、战时为二等人员掩蔽部。本工程的+0.000相当于黄海工程5.900米，地下一层基础标高为-6.200米，挖土深度在4米左右，局部在7米，挖土量约为4.5万立方米（其中本次水冲法施工的土方量约为8000立方米）。
1 水冲法概述
水冲法是模拟自然界水流冲刷原理，利用水力的作用进行挖土、输送土、填土施工的方法。水经过高压清水泵产生压力水，通过水枪的喷嘴射出高速水流，将泥（砂）土切割、粉碎，湿化形成泥浆液体。利用泥浆泵的压力将泥浆通过输送管道运送到指定的弃土场。水力挖土冲填机组能同时完成挖、装、运、填、夯等工序施工，具有功效高、成本低、工程质量好、施工不受气候影响等优点。水冲法只对表层土形成冲击，工作面范围可控制、可分层开挖，能有效避免对原土的扰动。
2 周边环境以及地质环境分析
本工程基坑所处位置相对较为空旷，周边无建筑物分布。东侧距基坑开挖面在30米左右有一条排洪沟、水深在2.0米左右。根据地质报告提供的资料显示，拟建场地地基表层1.8米左右为填土及可塑的粘土，大致在埋深1.8~11.7米为海积淤泥（淤泥层含水量在80%左右），其下未性质较好的硬塑粘性土。
3 水冲法施工工艺
3.1 工艺流程。确定施工方案（施工准备）—潜水泵抽水—送水入高压泵—喷枪冲刷土体—形成泥浆—泥浆泵吸泥水外排—泥水堆砌淅水—人工修挖。
3.2 施工准备。
3.2.1 确定施工方案。水冲法施工方案可以根据现场一次开挖的平面大小、深度，工期的长短以及弃土场的大小来确定具体的施工方案，本工程的工期比较紧张、主要考虑在雨季来临前完成基础工程施工确定施工方案。
3.2.2 确定弃土场的范围。在距基坑边一定的安全距离（一般为6H）外25米的空地上用土围砌出约1万平方米的弃土堆场。在弃土堆周边开挖一条环形的排水沟将泥水沉淀后析出的水汇集并回流到河中。
3.2.3 机械设备。高压水枪头4个（HP100），最大工作压力100bar，增压泵4台（MD～380V～15KW/台）；泥浆泵4台（ISG～380V～15Kw/台）；清水泵4台泵（IB～380～5.5Kw/台）；耐压软管（管径2寸）200m；普通塑料软管（管径4寸）800m；铁丝过滤网片8块（孔径2×2mm）。
3.2.4 人员配备。为了满足工期要求，本工程采用24小时全天候不间断作业，准备了三班人员轮流作业。每班6人，4名工人操纵水枪负责冲土，另外1名工人负责管道疏通、清除障碍，另有电工1人负责线路及机械维护，施工管理人员1人。
3.3 施工工艺。
3.3.1 潜水泵抽水。本工程采用的潜水泵抽水的取水口必须距河底大于30cm以上，水泵的扬程为75米，河水比较清澈，要求水泵置于编织筐内。
3.3.2 冲刷土体。喷枪冲水压力一般要求达到0.6MPa以上，冲击水流与所开挖土面呈30~60度角方向冲向土体，连续均匀冲刷，泥水流向冲刷点向泥浆泵部位行进，使冲刷下来的泥水向泥浆泵部位呈锅底状集中外排，要避免同一部位冲刷时间过长使高差过大。土方冲挖基底标高可用打入式钢管纵横向拉线量侧控制。
3.3.3 泥水外排。一般每m3土用水量约3~4m3，泥水含泥量（按体积）20%左右，泥水吸取用11~22KW泥浆泵，泥浆泵距冲刷点5~10m为宜，在坑内“锅底”部位放置，为使泥浆顺利外排，应用浮筒法固定泥浆泵，即用两只?准600铁皮筒2?准48钢管焊接成井字格构架，泥浆泵放置在井字架上，使吸泥口距基底30cm以上。
3.3.4 泥水堆砌析水。抽排出的泥水用DN150水管由泥浆泵排出到弃土堆场内，泥水经沉淀后析出清水，清水经开挖的沟槽回流到河中再重复利用。堆土高度控制在2米以内，放坡坡度（高宽比）不宜大于1:0.33。
4 施工过程中的安全、环保措施
4.1 安全注意事项。
4.1.1 水冲法施工的机械较多而且操作人员离不开水，因此如何保证作业人员的安全的重点控制集中到用电设备上，要求必须保证一机一闸一漏保并保持良好的状态。同时要求施工单位申报应急救援预案。
4.1.2 当施工到开挖基坑边缘以及基底土体时应严格注意，确保预留30cm以上土体用于人工开挖、修边，修边完成后及时安排人员进行混凝土喷浆护坡等施工。
4.1.3 高压水流冲刷土体时，要控制被冲刷部位，土体高差不宜大于2米，施工人员要与潜在的坍落土体保持一定安全距离。
4.1.4 施工前已将基坑周边用砖砌筑挡水墙并在上部安装护栏，在基坑安全距离外置设置警示标志，在基坑周围设置三处上下人的坡道。
4.2 环保措施。水冲法土方开挖本身是一项节能环保的施工工艺，水冲法施工工艺噪音小、无污染。主要确保泥浆的流动以及析出的水控制在施工方案确定的范围内。
5 水冲法与机械、人工挖土比较
5.1.1 人工挖土。根据工作面，宜安排140人，8000÷100×38.4÷140≈22天。根据江苏省04定额，每100立方米基价为1479元，则8000÷100×1479≈118320元。
5.1.2 机械挖土。假设采用两台挖掘机（履带式液压反铲挖掘机，斗容量1立方米），运距为1公里，自卸式汽车（8t）为八辆，对地下室实施挖运土。总方量为8000立方米，需时为8000÷1000÷2×2.264≈9天。根据江苏省04定额，每1000立方米基价为9778元，则需8000÷1000×9778≈78224元。
5.1.3 水冲法施工。计算工期为20天。据现场了解情况，每天按24小时分三班工作，每班6人，20天，共耗电为24×20×2×1.2×(15+15+5.5)=40896千瓦。
工日为：20×6×3=360工日
则人工费：360×75=27000元
电费：40896×1.3=53165元
材料费：塑料水管2500元
总计：27000+53165+2500=82665 元
三种方法经过比较，水冲土法经济、安全，施工方便，而且
施工过程中噪音小，基本不受天气和时间限制，工期较短。
6 结束语
水冲法施工工艺在本工程的施工中对基桩起到保护作用，施工方便、安全，主要是能够节约工程施工成本，加快了工程的施工进度，提倡在淤泥质土、粉土、砂性土等的地下室土方开挖中使用水冲法。