聯(lián)石灣船閘工程基坑支護方案分析

周作勝

摘 要：聯(lián)石灣船閘位于中山市坦洲鎮(zhèn)中珠聯(lián)圍坦洲堤段聯(lián)石灣涌入口處，是目前進出前山水道的唯一船閘，至今已有28年的歷史，目前船閘存在較嚴重的安全隱患，需拆除重建。由于船閘主體建筑物（閘首、閘室）的建基面較深，根據(jù)工程總體布置，新建船閘與現(xiàn)狀船閘相距較近，為不影響現(xiàn)狀船閘的運行，必須對新建船閘基坑進行支護。而本工程基坑深度較深，淤泥層厚，基坑支護結(jié)構(gòu)型式的選擇對工程的安全及投資影響非常大，因此有必要對聯(lián)石灣船閘工程的基坑支護工程進行研究。

關(guān)鍵詞：船閘工程 基坑支護 設計 施工

1.工程概況

本項目為改擴建工程，建設內(nèi)容主要包括拆除回填舊船閘、新建船閘及配套工程等。通航標準為Ⅲ級；設計最大船舶等級為珠江干線1000t級；船閘閘室有效尺寸：166m×16m×4.5m（長×寬×門檻水深）。

新建船閘軸線南側(cè)為舊船閘，北側(cè)為聯(lián)石灣水閘，西側(cè)為磨刀門水道，東側(cè)為前山水道。在新船閘建設工程中，舊船閘仍需保證正常運行以及舊船閘、水閘的穩(wěn)定，因此，必須對新建船閘基坑進行支護。

2.基礎(chǔ)資料

2.1工程地質(zhì)

工程主要地質(zhì)特征如表1。

2.2墻前、墻后水位

基坑墻前水位按基坑底高程以下0.5m考慮，即-7.356m（1985國家高程基準，下同）?；訅笏桓鶕?jù)勘察結(jié)果：地下水位高程一般為0.5m～2.1m（相應埋深為0.1m～3.5m），因基坑施工整平高程為0m，所以墻后水位取0m。

3.基坑支護設計

3.1建筑物級別

由于本基坑周邊建筑物為現(xiàn)狀船閘，基坑邊與舊船閘相距28m，大于3倍基坑深度，根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012表3.1.3，本基坑支護結(jié)構(gòu)的安全等級取三級。重力式水泥墻的安全系數(shù)見表2，基坑變形控制值見表3。

經(jīng)計算，基坑水平位移控制值為150mm，周圍沉降控制值為120mm。

3.2結(jié)構(gòu)方案

基坑工程支護方案很多，目前比較常見的支護方案有：無圍護放坡開挖、樁墻支護、錨噴土釘支護、重力式支護結(jié)構(gòu)、中央開挖施工法、開槽施工法、墻前被動區(qū)土體改良加固法、逆作法、沉井法、組合型支護等。

本工程船閘主體結(jié)構(gòu)區(qū)域淤泥層和淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層較厚，層底高程在-26m～-33m之間，淤泥呈流塑狀～軟塑狀，錘擊數(shù)N<4擊，具有含水率高、壓縮性高、孔隙比大、靈敏度高、強度低和壓密固結(jié)時間長等不良特征。淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層下為粉質(zhì)粘土、中粗砂、全風化花崗巖、強風化花崗巖。

根據(jù)本工程地質(zhì)情況、工程總體布置和基坑開挖深度等因素，本著“安全適用，經(jīng)濟合理”的原則，本工程基坑支護方案選用采用重力式水泥墻與灌注樁連續(xù)墻結(jié)構(gòu)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

3.2.1方案一 水泥土攪拌樁格柵支護墻方案

基坑頂高程為原地面整平高程0.0m，底高程為-6.856m。支護主體結(jié)構(gòu)采用水泥攪拌樁格柵，支護墻攪拌樁直徑為φ700，攪拌樁相互搭接，搭接寬度不小于200mm，形成厚度為10.2m的封閉的格柵狀水泥土擋墻，可將攪拌樁和樁間土視為一個可以共同作用的整體，用水泥土重力式擋土墻進行計算。為增加支護墻的整體性，兩側(cè)支護墻頂均設C20厚200mm的砼壓頂。為增加墻前被動土壓力，基坑內(nèi)也作攪拌樁處理，采用直徑為φ700攪拌樁，2.5m×2.5m格柵布置。格柵結(jié)構(gòu)布置圖見圖1～3。

3.2.2 方案二 灌注樁連續(xù)墻+水泥土攪拌樁格柵支護墻方案

本方案閘首與閘室采用不同的支護方案。閘首與方案一相同，采用水泥土攪拌樁格柵支護。閘室采用灌注樁連續(xù)墻作為基坑支護結(jié)構(gòu)，灌注樁連續(xù)墻同時也作為閘室墻結(jié)構(gòu)的一部分，以節(jié)省工程投資。

上下閘首基坑支護采用水泥土攪拌樁格柵支護墻，具體布置同方案一。

閘室基坑頂高程為現(xiàn)狀地面0.0m，基坑底高程為-6.256m，基坑高度6.256m。閘室基坑兩側(cè)均采用直徑φ1800mm灌注樁連續(xù)墻支護，樁間距2.0m，灌注樁樁頂高程為-1.40m，樁底高程為-48.0m，樁底入強風化巖不小于3.6m。灌注樁頂現(xiàn)澆3.6m（寬）×1.4m（高）帽梁，每隔4m設一道1.0m（寬）×1.4m（高）橫撐。為減小土壓力，灌注樁連續(xù)墻前后施打φ700水泥攪拌樁，間距1.3m，梅花型布置?；娱_挖且閘室底板砼澆筑后拆除橫撐，基坑支護斷面見圖4～5。

3.2.3方案比較

上述兩種結(jié)構(gòu)方案在技術(shù)上均是可行的，優(yōu)缺點比較見表4。

根據(jù)以上方案比較，推薦結(jié)構(gòu)方案一水泥土攪拌樁格柵支護墻方案。

4.施工方法

4.1施工工藝

（1）工程水泥攪拌樁施工工藝采用漿液拌法（簡稱濕法），水泥攪拌樁采用雙向攪拌頭成樁。

（2）水泥攪拌樁的水泥強度等級選用42.5級及以上的水泥，本工程水泥土試塊28天齡期、邊長為70.7mm的立方體無側(cè)限抗壓強度平均值不小于800kPa。

（3）水泥攪拌樁的水泥漿水灰比選用0.5～0.6。

（4）采用“四攪四噴”工藝施工，且最后1次提升攪拌宜采用慢速提升。

（5）攪拌樁施工時，停漿（灰）面應高于樁頂設計標高0.5m。

（6）在開挖基坑時，應將水泥攪拌樁樁頂以上土層及樁頂施工質(zhì)量較差的樁段采用人工挖除。除上述部位外，基坑其余部位的樁頭不需挖除。

（7）水泥攪拌樁成樁的樁徑和樁長不得小于設計值。