地下連續(xù)墻圍護深井降水在基坑施工中的運用
——以襄樊電廠尾水電站為例

熊 毅，許方盛，李雙霞

（孝感市水利勘測設(shè)計院，湖北孝感432300）

地下連續(xù)墻圍護深井降水在基坑施工中的運用
——以襄樊電廠尾水電站為例

熊 毅，許方盛，李雙霞

（孝感市水利勘測設(shè)計院，湖北孝感432300）

襄樊電廠尾水電站利用火電廠循環(huán)水排水流量及落差回收水能，作為火電廠廠用電補充電源。工程基礎(chǔ)為砂卵石層，透水量大，存在基坑流砂、管涌、邊坡失穩(wěn)和地基承載力降低等一系列安全問題；若采取常規(guī)大開挖管井降水方案工效低、基坑易被淹沒，施工困難；經(jīng)研究采取地下連續(xù)墻圍護和深井降水的施工方案，確保了工程施工安全和工程按期建成的目標(biāo)。

尾水電站基坑；地下連續(xù)墻；深井降水

1 工程概況

襄樊電廠總裝機容量240萬千瓦，是湖北省規(guī)模最大的火力發(fā)電廠之一。根據(jù)襄樊電廠二期擴建規(guī)劃，擬建一座裝機容量3×800kW的尾水電站，利用電廠一、二期工程循環(huán)水排水流量及落差進行水能回收，作為電廠二期工程廠用電的補充電源，是電廠節(jié)能的一個重要措施。

尾水電站站址位于襄樊電廠東南角，臨近漢江右岸堤防，其工程規(guī)模為小（2）型。電站額定水頭4.00m，設(shè)計保證率80%，保證出力2431kW，多年平均發(fā)電量1728萬kW·h。電站主要建筑物有引水建筑物、壓力前池、主廠房及副廠房、溢流堰及泄水閘、出水箱涵及控制閘、出口防洪閘及消能設(shè)施等。其中主副廠房、出水箱涵段基坑距漢江較近。

2 場區(qū)水文地質(zhì)條件

工程施工場區(qū)地形平坦，地面高程62.00～63.00m，施工場地布置方便。場區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)沖積層（自上而下分別為粉質(zhì)粘土層、粉細(xì)砂層、卵礫石層），下伏花山組變質(zhì)巖。場區(qū)地下水主要為上層滯水，孔隙潛水及承壓水。枯水期（施工期）承壓水頭較小，上層滯水量也較小，地下水主要表現(xiàn)為潛水（臨近漢江），地下水平均水位58.00m，高于基坑底高程近11m。

根據(jù)廠區(qū)排水水面線及尾水電站水頭利用規(guī)劃確定的機組安裝高程，決定了主、副廠房及出水涵箱段基底標(biāo)高較低，最大深度10m以上，形成深挖基坑?；油翆訛樯奥咽瘜樱休d力較高，但砂卵石層均具強透水性，透水量較大。同時，由于開挖基坑時粉細(xì)砂含水層被切斷，在壓差作用下，地下水必然會不斷地滲流入基坑，使現(xiàn)場施工條件變差，在動水壓力作用下還可能引起基坑流砂、管涌、邊坡失穩(wěn)和地基承載力降低等一系列安全問題。

場區(qū)地下水位較高且開挖深度大，基坑部位的處理是整個工程順利施工的關(guān)鍵。

3 基坑開挖及降水方案比選

進行基坑開挖施工時，需具備以下條件:

（1）基坑在開挖期間保持干燥狀態(tài)；

（2）保持基坑邊坡的穩(wěn)定和基坑底板的穩(wěn)定；

（3）不影響鄰近建筑物及地下管線的正常使用。

施工期基坑地下水平均水位58.00m，基底標(biāo)高為47.00m，考慮超降1m，最小降深需達到12.00m?；邮┕ば杞y(tǒng)籌考慮邊坡支護及基坑降水、排水問題。根據(jù)工程地形、地質(zhì)條件及基坑排水要求考慮兩種方案比選:

（1）大開挖管井法降水方案

為保證基坑邊坡穩(wěn)定，大開挖法需放坡1∶2，局部邊坡還需放緩，且采用管井降水至少分兩層布井，排水范圍有8000m2，這樣造成基坑范圍內(nèi)管井密布，妨礙交通、影響施工，也增加了開挖方量；而且當(dāng)上層井發(fā)生故障時，下層水泵能力有限，地下水位回升，基坑有被淹沒的可能。

（2）地下連續(xù)墻圍護深井降水方案

地下連續(xù)墻具有圍護支擋及防滲的多重功能，經(jīng)測算，采用地下連續(xù)墻施工造價高于大開挖管井法降水方案89.5萬元，但開挖方量小，布井?dāng)?shù)量少，圍護可靠，風(fēng)險小。

為確保基坑施工安全，不能僅局限于工程造價影響，必須采取可靠的基坑支護及降水、排水措施，故決定采用地下連續(xù)墻圍護深井降水的方案。

4 地下連續(xù)墻深井降水設(shè)計

4.1 總體布置及要求

為最大限度地降低工程造價，采用鋼筋混凝土地下連續(xù)墻作為支擋結(jié)構(gòu)，后期兼作尾水電站廠房、出水涵管段外墻。故地下連續(xù)墻圍護范圍與廠房、出水流道等建筑物結(jié)構(gòu)外輪廓尺寸相同，詳見圖1（圖中標(biāo)注單位為mm）。

4.2 地下連續(xù)墻及基坑降水排水設(shè)計

4.2.1 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)工程使用要求、支護造價、結(jié)構(gòu)重要性等綜合分析，確定支護的安全等級為一級?？紤]基坑開挖期和使用期兩種工況，分別采用極限平衡等值梁法、彈性抗力法計算地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。經(jīng)計算，地下連續(xù)墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻，墻厚600mm，混凝土強度等級為C 30，抗?jié)B等級為W8，鋼筋為Ⅱ級，廠房段墻體高度為16m，在高程58.20m和高程54.00m處作兩道水平內(nèi)支撐，出水涵洞段、穿堤段墻高為14m，在高程58.20m和高程56.00m處設(shè)置兩道水平內(nèi)支撐。

4.2.2 基坑降水設(shè)計

（1）降深要求

為保證施工的正常進行，基坑內(nèi)要求降深應(yīng)低于開挖基底不少于1.00m。綜合考慮廠房段最小降深為12.00m，出水涵洞段最小降深為10.00m。

（2）降水方案

由于基坑降水深度較大，采用深井降水，同時基坑開挖設(shè)置明溝，以收集基坑中和坑壁局部滲出的地下水和其它施工時的地下水。

（3）深井布置

深井均設(shè)置在基坑內(nèi)。計算廠房段出水量約15400m3/d，采用群井排水方法計算群井?dāng)?shù)，共需布井15口，其中3口觀測井（兼?zhèn)溆镁?。出口涵洞段出水量約24300m3/d，布置22口井，其中3口觀測井（兼?zhèn)溆镁?。井?nèi)徑250mm，外徑500mm，井深35m，濾管長13m。

（4）抽水設(shè)備選擇

每個降水井單獨用一臺水泵進行抽水以降低地下水位。由于工程降水深度較大，考慮潛水泵安裝簡單、耗能少、效率高、成本低，根據(jù)管井井點的進水量，選用200Q J 80-44/4型潛水泵，單泵排水流量80m3/h、設(shè)計揚程44m、電機功率15kw。

4.2.3 基坑排水設(shè)計

排水溝和集水井分別設(shè)置在基坑邊、角處，并隨基坑的不斷開挖而逐步加深，明溝斷面采用梯形，溝底寬度0.3m。集水井設(shè)置在基坑角，直徑0.5m，深約1.0m；井壁用擋土板作臨時支護，井底鋪0.3m厚的礫石，以防泥砂堵塞水泵。為便于排水，排水溝與集水井保持一定高差，集水井比排水溝低0.5～1.0m，排水溝比基坑開挖面低0.3～0.5m。用抽水設(shè)備將集水井中的水排至基坑外部劃定受水區(qū)（漢江），防止排水回流于基坑內(nèi)。雨期施工前檢查現(xiàn)場的排水系統(tǒng)，保證水流暢通。降水以管井降水為主，輔以樁孔內(nèi)污水泵明排抽水，邊抽邊挖。

圖1 地下連續(xù)墻圍護范圍圖

4.3 地下連續(xù)墻深井降水施工

4.3.1 施工方式

采用沖抓成槽，泥漿護壁，槽段式水下現(xiàn)澆混凝土。

4.3.2 施工工序

放坡開挖自然地面完成后，進行地下連續(xù)墻的施工，之后立即進行深井降水，且降水時間應(yīng)早于土方開挖時間至少2周。當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻的混凝土達到設(shè)計強度后，開始基坑開挖，開挖完成后搶澆水下混凝土。

水下混凝土工程主要包括地下連續(xù)墻、出口消能混凝土，合計6733m3。由于出口消能段直接泄入漢江，做施工圍堰難度大，此部位采用水下混凝土澆筑施工。地下連續(xù)墻在地下水位以下，采用槽段式現(xiàn)澆水下混凝土，水下混凝土采用泵送混凝土澆筑，混凝土添加水下不分散劑提高水下混凝土的各項性能。

5 結(jié)語

本工程施工場區(qū)基坑透水量大，可能引起基坑流砂、管涌和邊坡失穩(wěn)等一系列的安全問題?；娱_挖前經(jīng)技術(shù)研判，果斷采取地下連續(xù)墻圍護和深井降水的施工方案，雖然施工造價有所提高，但能確保工程施工安全和工程的有序推進。工程自2007年6月竣工投產(chǎn)以來，年平均發(fā)電量1728萬kW·h，年發(fā)電收益500余萬元。工程的建成為襄樊電廠實現(xiàn)了節(jié)能減排目標(biāo)，同時還創(chuàng)造了較好的社會經(jīng)濟效益。

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TV551.4

A

1672-2469（2015）10-0070-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2015.10.21

熊 毅（1978年—），男，工程師。