近日,第二十一届中国土木工程詹天佑奖颁发,杭州萧山国际机场三期项目荣誉上榜,对于这个项目印象最为深刻的一项技术是中建三局华东公司在陆侧交通中心基坑施工中采用的水冲法土方开挖运输,当时也属实颠覆了我对土方施工的常规认知!在传统印象中,土方开挖往往离不开挖掘机的轰鸣和渣土车的穿梭,尘土飞扬、道路拥堵似乎是难以避免的“标配”。然而,杭州萧山国际机场三期项目的实践却让人们看到,土方施工完全可以换一种方式——用水来完成。
陆侧交通中心工程采用逆作法施工且空间受限,基坑土方量高达190万方,高峰期日出土量高达1.6万方,常规机械开挖渣土车外运的方式,不仅施工难度大、效率低,而且对机场项目周边交通带来压力。逆作法施工意味着作业空间被大幅压缩,大型机械难以充分展开,而机场周边对交通组织和环境要求又极为严格,渣土车频繁进出不仅容易造成拥堵,还会带来扬尘和噪声问题。面对如此巨大的土方量和严苛的施工环境,传统开挖方式显然难以满足要求。
针对这一工程难题,项目团队经过反复论证确定了水冲法土方开挖运输新方案,基于项目土质情况,研发水土比例及泵送系统,铺设40km长距离管道,水冲法结合机械法,实现了日出土量1.6万方外运能力。这一方案的核心,在于充分利用项目所在地粉砂土遇水易崩解的特性,通过高压水流冲击土体,使其迅速瓦解并形成泥浆,再借助泵送系统将泥浆通过管道输送至场外。相比传统机械开挖加车辆运输的方式,水冲法不仅减少了对大型机械和渣土车的依赖,还大幅降低了现场作业对周边交通和环境的干扰。
水冲法土方开挖运输,充分发挥了粉砂土遇水易崩解的特性,工艺原理顾名思义,加压水流喷射冲击土体制成泥浆,通过现场泥浆泵及沿途增压泵长距离管道输送至场外。具体而言,高压水枪或水炮对准开挖面进行持续冲击,土体在水力作用下迅速崩解、分散,并与水混合形成具有一定流动性的泥浆。随后,泥浆泵将泥浆抽送至管道系统,沿途设置增压泵以克服长距离输送中的压力损失,确保泥浆能够稳定、连续地输送至场外指定区域。整套系统将“开挖”和“运输”两个环节合二为一,省去了装车、转运等中间环节,效率显著提升。
泥浆排至场外专门设置的牢固且防渗的围堰,经自然沉淀后外抽进行第二次沉淀排放,或通过泥浆资源二次利用等方式处置,施工全流程绿色环保,无扬尘、减碳排,项目也已荣获中国施工企业管理协会绿色建造施工水平“三星”评价。泥浆处理是水冲法施工中不可忽视的一环。排入场外围堰的泥浆,首先经过自然沉淀,使土颗粒逐渐沉降分离,上层清水可外抽进入二次沉淀处理,确保排放达标;沉淀后的泥饼则可根据实际情况进行资源化利用,如回填、制砖或其他用途。整个过程避免了传统渣土车运输带来的尾气排放、道路遗撒和扬尘污染,真正实现了绿色施工。
目前,杭州市已有多个大型项目采用了水冲法土方开挖运输,方案成熟、技术可靠,提升施工进度的同时,减少施工现场扬尘污染,缓解场外交通压力,收到环保部门及住建部门的一致认可。从杭州的实践来看,水冲法土方施工并非个案尝试,而是已经形成了一套可复制、可推广的技术方案。对于城市中心、机场周边、交通繁忙区域以及空间受限的深基坑工程而言,水冲法提供了一种兼顾效率、环保和交通组织的施工新路径。
从更深层次看,水冲法土方施工的意义不仅在于替代了挖机和渣土车,更在于它代表了一种施工理念的转变。传统土方施工往往以“机械力量”为核心,强调设备投入和运输能力;而水冲法则是顺应土质特性,借助自然力量完成开挖和输送,以更少的机械、更低的能耗、更小的环境扰动实现同样的目标。这种“以水代机”的思路,为土方施工打开了一扇新的窗口。
当然,水冲法并非适用于所有工程。它的应用需要结合土质条件、周边环境、泥浆处理能力和管道铺设条件综合判断。粉砂土、砂性土等遇水易崩解的土层更适合采用水冲法,而黏性土或含水量较低的硬塑土层则可能效果有限。此外,泥浆处理场地和管道输送距离也是影响方案可行性的重要因素。因此,在实际应用中,仍需根据项目具体条件进行技术经济比选,不能盲目照搬。
但无论如何,杭州萧山国际机场三期项目的成功实践,已经为土方施工提供了一条值得关注的新思路。它让我们看到,在城市化进程不断加快、环保要求日益严格的今天,土方施工完全可以摆脱“尘土飞扬、车流不息”的旧形象,走向更加绿色、高效、安静的新模式。随着技术不断成熟和经验持续积累,水冲法土方施工有望在更多城市和项目中落地生根,为工程建设与城市环境的和谐共生提供有力支撑。