土方开挖：不用挖机用水冲？“水力冲挖”见识一下！

源自 | 建筑工程鲁班联盟

基坑土方开挖，我们所见的都是机械开挖方式，在施工过程中容易产生噪音及扬尘污染，同时需要大量的土方运输车，极易造成交通压力。那么，有一种 新型土方开挖方式“水力冲挖” ，你见过吗？中建三局二公司曾在武汉长江航运中心项目上开行业之先河，结合工程特点，创新采用“水力冲挖”方式，一起来见识一下吧！

土方开挖“水力冲挖”

水力冲挖土方的施工原理是根据自然界水流冲刷原理，借水力的作用来进行挖土、输土和填土，即水流经高压泵产生压力，通过水枪喷出一股密实的高速水柱，切割，粉碎土体，使之湿化，崩解，形成泥浆和泥块的混合物，在由立式泥浆泵将泥浆吸入管道输送到指定的场地内沉淀，解析出的水可以重复利用，而沉淀下来的泥土可作为场地回填土或外运。

土方开挖“水力冲挖”

本工程基坑长207m，宽171m，面积32200㎡，普遍挖深18.8m，局部电梯井挖深24.9m，基坑土方量约68万m3，基坑支护采取地连墙+四道混凝土内支撑的形式。

本工程基坑距离长江仅50米，施工过程又历经长江汛期和到江城看海的季节，而且项目地处闹市， 若采用传统机械开挖方式，难度极大：

（1）场地狭小： 无渣土堆场，出入口少，周边都是居民区。

（2）交通管制： 土方车辆每天运输时间仅有六小时且运输距离长，跨越武汉多个行政区域（江岸、江汉、硚口、东西湖），土方工程形势严峻。

（3）效率低下： 项目总土方量约68万m3，土方施工时间为151天，计划每天出土量达5150m3，根据测算在最高效率下每天仅能完成4000m3，不能满足土方要求。

（4）环境影响： 土方施工过程中易产生噪音、扬尘，对现场文明施工及周边居民均会造成影响。

针对上述客观因素和工程现状，项目部积极探索新型土方开挖方式以及土方绿色施工工艺，创新地将土方水力冲挖技术应用于房建工程，项目部通过深入调研和周密策划，基于 ①适当减少机械开挖②合理利用船运技术 两点考虑：

（1）地理优势：基坑栈桥板正对江边运输码头，有独特的地理优势。

（2）有效措施：现场噪音主要来自挖机及渣土车，扬尘主要来自土方运输积土积灰处理不及时，可通过适当减少挖机、渣土车降低污染。

形成 “机械开挖+水力冲挖” 的创新方案，采用水力冲挖配合机械开挖的形式，实现了良好效益。

实施过程

进场前场地实景

施工流程图

一

土方分区及施工

表层为杂填土，以碎石、砖块、块石为主，由于水力冲挖无法完成杂填土石块清运，采用单纯机械开挖方式。下层以粉质粘土、砂土为主，土质较好，采用水力冲挖与机械开挖相结合。

项目地勘报告

除表层杂填土采用机械开挖以外，圆环外支撑区域采用水力冲挖，圆环内区域采用机械中心岛式开挖，由外而内退挖，始终保持圆环土方机械开挖面高于撑下土方水力冲挖面1m，确保机械开挖与水力冲挖施工进度接近。机械开挖产生的土方采用自卸汽车通过栈桥板进行外运至46.4公里外东西湖。

表层土方开挖

阴影部分为水力冲挖区域，圆环内为机械开挖区域

二

管线及设备布设

由于项目与长江仅有一路之隔，整个冲挖工艺无论是抽水冲挖，还是排出泥浆均需均需穿越沿江大道，管线布设方案采用埋设地下管线。

1、道路开槽，铺设钢板

2、埋设管道

3、道路复原

4、江边放置抽水泵

5、场内连接、布置管道

6、放置水箱及加压泵

7、安装高压水枪及浮筒泥浆泵

三

水流冲挖土方

每台浮筒泥浆泵配置两个高压水枪，两名施工人员进行施工；先冲挖环撑下方土方，冲挖完成后冲挖环撑外土方；土方被高压水柱打碎混合为泥浆后由泥浆泵抽取。

四

泥浆船体改造及运输

水力冲挖产生的大量泥浆需船体运输，对泥运沙船进行改造使用。

1、改造了三艘货船用以装载并运输泥浆，最大装载量可达3000m3。

2、泥浆通过排泥管输送至泥浆船，将表面沉淀的清水抽取回基坑循环利用，同时提高运输效率。

五

泥浆运至弃土场

1、弃土处租用70T趸船用以泥浆船停靠

2、到达弃土码头后将泥浆吹填至岸上的泥浆池

3、泥浆晾晒干后运送至弃土场

综合效益

【环保效益】

通过对比分析，活动后日均土方开挖量由4000m3增加到了5500m3，扬尘也降到了0.83mg/m3以下，噪声昼间降到60dB(A)以下、夜间降到48dB(A)以下，土方施工效率以及绿色施工环境指数得到有效提高。

【工期效益】

常规单一机械开挖效率为4000/5150=77.6%。排除其他因素影响，在项目的精心组织下，项目采用水力冲挖土方船运结合传统机械开挖，提高了土方开挖的效率，开挖效率在原基础上提高（5500-4000）/5150=29%，项目土方施工实际进度快于计划进度，原计划工期172天，实际土方开挖工期151天，节约工期约为21天。

【经济效益】

相比传统机械土方仅能在夜晚（22:00~04:00）运土，水力冲挖可以24小时不间断工作，不间断运输，提高了土方施工的效率，同时由于机械开挖难以施工处可由水力冲挖完成，减去了大量的机械挖土及人工掏土时间及费用，格构柱共计300根，按每根费用300元来计，可节约9万元。原计划工期172天，实际土方开挖工期151天，节工期约21天，综合费用每天需1万元计算，共节约30万元。

【社会效益】

“机械开挖+水力冲挖”方式对周边环境影响小，在保证施工进度的同时，得到了业主、环保部门、政府主管单位的一致认可。当然也为同行在土方施工中提供可参考依据，亦为相似工程拓展了一条绿色施工之路。