某取水泵房深基坑開挖及支護(hù)施工技術(shù)

梅繼元

摘 要：針對(duì)取水泵房深基坑地形復(fù)雜、靠近水源的特殊情況，先進(jìn)行碾壓式土方圍堰圍護(hù)，再進(jìn)行基坑開挖工作，并采用“細(xì)石混凝土噴坡防護(hù)+水泥攪拌樁止水+混凝土灌注柱支護(hù)”的基坑支護(hù)方式，取得了良好的施工效果，可為類似工程提供參考作用。

關(guān)鍵詞：取水泵房;基坑開挖;基坑支護(hù);圍堰;施工監(jiān)測(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.084

1 概述

1.1 工程概況

沃沙取水泵房位于湖南省臨澧縣沃沙水庫南岸，為臨澧縣新建水廠兩個(gè)取水泵房之一。取水規(guī)模12x104m3/d，現(xiàn)階段安裝設(shè)備規(guī)模4x104m3/d。泵房采用圓型井筒式取水泵房，為半地下式結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)一層，地上高度9.45m。本工程建筑安全等級(jí)為二級(jí)，泵房下部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu);上部為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。泵站基坑深12.5m，屬于深基坑，大槽底面最深處絕對(duì)標(biāo)高為76.4，地面根據(jù)地勘報(bào)告，基坑最深處現(xiàn)況地面最高點(diǎn)絕對(duì)標(biāo)高為88.89。泵站邊的沃沙水庫水位高度為85.75。

1.2 工程周邊環(huán)境

沃沙取水泵站區(qū)域，地形陡緩不一，地面高程為81m-104.9m，地形坡度一般為5°-15°。沃沙水庫水下區(qū)域地面高程為81m-85.75m，地形坡度為10°-15°;庫岸邊公路至水庫東側(cè)開挖形成的陡坎之間，地形平緩，地形坡度為3°-10°，地面高程為88.9m-91.8m;水庫東側(cè)開挖形成的陡坎高度一般為2m-5m，其東側(cè)為斜坡，地形坡度一般為10°-15°。取水泵站區(qū)地形總體上由南向北傾斜、由東向西傾斜。泵站區(qū)土體主要為第四系沖積層，其次為人工填土，人工填土主要分布在水庫攔水壩區(qū)和公路區(qū)，無基巖裸露。擬建地下構(gòu)筑物位置無地下線管線。料場(chǎng)，材料加工廠位于擬建泵站西側(cè)荒地，距離施工地點(diǎn)較遠(yuǎn)，不會(huì)產(chǎn)生地面負(fù)載情況。泵站臨時(shí)道路距離基坑較遠(yuǎn)，地面超載取值按15kN/m2考慮。

1.3 水文地質(zhì)條件

（1）地質(zhì)條件。沃沙泵站區(qū)域經(jīng)鉆探揭露和地面地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪、鉆探揭露，場(chǎng)地分布地層主要有第四系人工堆積物（Qml）和河湖沖積物（Qal）。由新至老分述如下：①第四系人工堆積物（Q4ml），主要由粉質(zhì)粘土、卵礫石、粉細(xì)砂等組成。②第四系河湖堆積物（Q3al）具明顯的多元結(jié)構(gòu)，主要為腐植土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂，其中粉細(xì)砂多夾于粉質(zhì)粘土中，成層性差。

（2）水文條件。施工場(chǎng)地毗鄰沃沙水庫，無法施工。因此在施工之前需先進(jìn)行圍堰的圍護(hù)工作，待隔水措施施工完畢之后，再進(jìn)行施工。雨季施工時(shí)，河水水位將進(jìn)一步上升，對(duì)工程會(huì)造成不利的影響。

2 圍堰施工技術(shù)

沃沙泵房背靠水岸，面臨水源。在進(jìn)行基坑開挖施工時(shí)需要對(duì)基坑臨水面填筑圍堰以防止水庫內(nèi)的水流入基坑。圍堰采用土方碾壓型圍堰，基坑施工前平整場(chǎng)地需要對(duì)泵房周圍的山坡進(jìn)行削平處理，能開挖出大量土方，對(duì)開挖料進(jìn)行分析，現(xiàn)場(chǎng)開挖料多為粉質(zhì)黏土，粘結(jié)強(qiáng)度較高，滲透系數(shù)小，因此采用開挖出的開挖料作為圍堰材料進(jìn)行填筑，圍堰頂部標(biāo)高88.0，上頂寬3.5m，左右邊坡坡比為1：1.5。圍堰距基坑邊1.5m，由于只要在水庫岸邊修筑圍堰，水位較淺，圍堰按高出水面1m設(shè)計(jì)，堰頂標(biāo)高為88.5。圍堰位置如圖1所示。

2.1 圍堰施工

圍堰施工前先在水庫河床上放出圍堰的內(nèi)邊線，使用竹竿作為控制點(diǎn)每隔20m平均布置。開挖前使用挖掘機(jī)將河床底上的石塊、淤泥等雜物清除干凈，再在河道內(nèi)采用黃土進(jìn)行填筑。施工自上游開始至下游合龍，當(dāng)填土超過現(xiàn)況水面后，每填筑起20cm碾壓一次，逐層壓實(shí)至距圍堰頂部，壓實(shí)度保證達(dá)到95%。黃土填筑時(shí)，注意按照圍堰的底部寬度填筑，填筑時(shí)，保證供料的銜接，爭(zhēng)取圍堰一次填筑完畢，避免圍堰基礎(chǔ)散土受浸泡時(shí)間過長(zhǎng)。土車在傾倒黃土的時(shí)候，不宜分散大量?jī)A倒，導(dǎo)致散土受水流影響沖散，污染水環(huán)境?；娱_挖時(shí)，基坑上口距圍堰內(nèi)坡腳的距離不得小于1.5m。泵房及水底附屬設(shè)施施工完畢后將圍堰拆除，人工機(jī)械配合將堰體從水庫內(nèi)挖出并棄運(yùn)。

2.2 圍堰排水設(shè)施

圍堰排水采用集水井、排水明溝加潛水泵的方式排出，沿圍堰內(nèi)底距堰角0.5米處每10米設(shè)一個(gè)60cm×60cm×60cm的集水井，井底鋪設(shè)20cm厚碎石;在集水井間貼著圍堰坡腳設(shè)置一道明排水溝。寬30cm，深30cm，溝底鋪設(shè)10cm碎石;共配置5臺(tái)3KW的潛水泵，逐個(gè)將集水井內(nèi)的水抽出，為確保雨季期間施工順利，備用2臺(tái)3KW潛水泵。排水溝及集水井待水庫施工完畢后采用碎石回填至原水庫底標(biāo)高。

2.3 圍堰滲漏應(yīng)急措施

圍堰滲漏時(shí)，水庫內(nèi)的水滲入基坑，從而導(dǎo)致基坑積水，影響施工安全。因此針對(duì)圍堰滲漏的不同原因采用相應(yīng)的處理措施。圍堰滲漏的原因有兩種，一是由于填筑的防滲土料的粘度計(jì)抗?jié)B指標(biāo)未達(dá)到要求，未能起到很好的防滲效果，從而引起大面積滲水現(xiàn)象;二是由于岸坡上渣土未清除干凈，或粘土與邊坡未能較好的結(jié)合，導(dǎo)致圍堰與左右兩岸岸坡的相接處產(chǎn)生較大滲漏[1]。

針對(duì)第一種滲水情況，應(yīng)當(dāng)選用符合質(zhì)量的土料，繼續(xù)在原鋪設(shè)好的防滲粘土上填筑，減小滲漏;針對(duì)第二種滲水情況，一種處理方式是對(duì)岸坡渣土進(jìn)行進(jìn)一步處理，并填筑防滲粘土，另一種處理方式是增長(zhǎng)岸坡的粘土鋪蓋長(zhǎng)度，延長(zhǎng)滲徑，或同時(shí)使用以上兩種方式。

當(dāng)采用了相應(yīng)的處理措施后，滲漏不能得到很好處理，流量過大的情況下，需在圍堰下游增設(shè)一截水槽，增加排水設(shè)施的投入，加大排水量，對(duì)滲漏水進(jìn)行強(qiáng)排，保證基坑在干處進(jìn)行混凝土作業(yè)施工。

2.4 超標(biāo)洪水時(shí)的應(yīng)急措施

當(dāng)圍堰上游出現(xiàn)超標(biāo)設(shè)計(jì)水位洪水，必須發(fā)布緊急撤離通知，對(duì)在圍堰及基坑內(nèi)施工的所有人員及設(shè)備進(jìn)行緊急轉(zhuǎn)移。汛期圍堰在設(shè)計(jì)洪水沖刷下可能發(fā)生集中滲漏、局部坍塌等險(xiǎn)情。當(dāng)圍堰發(fā)生集中滲漏情況，首先在圍堰迎水側(cè)找出滲流進(jìn)水口，及時(shí)堵塞，截?cái)酀B水來源。同時(shí)，在背水側(cè)滲流出口采用反濾料壓填，降低水流流速，延緩圍堰土料的流失，防止險(xiǎn)情擴(kuò)大。采用蓋堵法對(duì)圍堰滲漏部位進(jìn)行搶護(hù)，采用篷布蓋堵，再用土袋或石渣袋拋投壓腳，直到斷流為止。圍堰出現(xiàn)局部塌方時(shí)，及時(shí)對(duì)塌方范圍拋填塊石進(jìn)行修補(bǔ)完善，恢復(fù)圍堰斷面尺寸，防止圍堰斷面減小、險(xiǎn)情擴(kuò)大。

3 基坑開挖施工

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，沃沙泵房區(qū)域土質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土構(gòu)成，但在實(shí)際開挖過程中發(fā)現(xiàn)，地層中夾雜了大量的砂層，需要對(duì)邊坡支護(hù)體系進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情，場(chǎng)地面積廣闊，根據(jù)土質(zhì)情況，考慮施工便利，并保證質(zhì)量和安全的前提下，本著少挖方、少占空間、節(jié)約成本的原則。在標(biāo)高85.3m及以上采用1：1.5的坡度放坡開挖，在標(biāo)高85.3至82.3之間采用1：2.的坡度放坡開挖，82.3至76.3之間采用水泥灌注樁雙排樁支護(hù)。

3.1 制定基坑開挖方案

土方開挖前依據(jù)施工圖紙，測(cè)放出基坑上口線、下口線，上口線在土方開挖過程中，測(cè)量員隨時(shí)測(cè)量，以防基底超挖。土方開挖采取分級(jí)開挖方式，由于基坑深度超過5m，開挖時(shí)采用分層的方法，每層步道寬2m，開挖完成后進(jìn)行噴坡支護(hù)，支護(hù)完成后繼續(xù)進(jìn)行下一步開挖施工?；臃秩龑娱_挖，第一層開挖2-10m，第二層開挖3m，第三層開挖至基坑底部。基坑內(nèi)距坡腳0.5m處設(shè)置一趟300*300的明溝，同時(shí)沿明溝在基坑底部的南部和北部設(shè)置集中排水井，井頸500*500mm深1m。同時(shí)在基坑上口線外沿0.5m處設(shè)置一道0.5m高的擋水墻，擋水墻靠基坑外底部設(shè)一道0.3*0.3m的截水溝。同時(shí)，在基坑?xùn)|部位置設(shè)置一道人員上下的便梯，便梯為預(yù)制裝備式鋼梯采用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)整體焊接，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間采用螺栓組裝或采用定型構(gòu)配件承插連接。

3.2 基坑土方開挖施工

基坑開挖采用土方機(jī)械開挖同時(shí)人工配合，基坑開挖作業(yè)在支護(hù)措施達(dá)到要求強(qiáng)度后開始著手進(jìn)行。在標(biāo)高82.3m以上的基坑采用機(jī)械開挖+土車沿馬道運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行開挖，在82.3m至76.3m的位置則采用吊斗垂直運(yùn)輸土方。土方開挖挖至設(shè)計(jì)基底以上300mm，余下的300mm由人工清挖。清挖過程中及清挖完成后嚴(yán)禁重型機(jī)械駛?cè)氩鄣??；馗鞲叱潭夹枰獓?yán)格按設(shè)計(jì)高程控制，不同高程之間的接茬處按設(shè)計(jì)要求處理。挖槽過程中，隨挖槽隨由人工削坡，削坡完畢后立即進(jìn)行噴砼護(hù)坡。沿基坑頂線四周距邊1m處用F48管做欄桿，欄桿高1.2m，立柱間距3m，立柱入土0.6m以上，欄桿設(shè)兩道橫桿，立柱外側(cè)設(shè)500mm高擋水埂。在基坑開挖過程中，如遇不明地下障礙物，或地基出現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符現(xiàn)象，及時(shí)與監(jiān)理單位及建設(shè)單位有關(guān)人員聯(lián)系，征求設(shè)計(jì)單位處理意見，確定適當(dāng)?shù)姆椒ú⒔?jīng)實(shí)施處理后，可進(jìn)行下一步施工工序。

4 基坑邊坡支護(hù)

4.1 基坑支護(hù)方案

沃沙泵房基坑安全等級(jí)側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)，基坑側(cè)壁的重要性系數(shù)為0.9，圍護(hù)結(jié)構(gòu)最大位移≤0.6%H。根據(jù)地勘報(bào)告，基坑邊坡為黏土層內(nèi)夾粉砂層，邊坡穩(wěn)定性一般，邊坡在82.3m及以上位置采用噴砼防護(hù)形式加固。由于內(nèi)含粉砂層滲透性大，因此沿基坑標(biāo)高85.3的位置打設(shè)一圈三層水泥攪拌樁止水，基坑內(nèi)的降水采用集水坑明排的方式進(jìn)行降水。基坑在標(biāo)高82.3至76.3之間采用雙排灌注樁支護(hù)進(jìn)行支護(hù)。基坑支護(hù)方案如圖2所示。

4.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

基坑在標(biāo)高88.85-85.3之間，深度3.5m，采用噴砼防護(hù)，坡比為1：1.5放坡（34°）;坡面噴50mm厚的細(xì)石混凝土面層，噴射混凝土的強(qiáng)度為C20，添加適量速凝劑，混凝土采用人工攪拌的細(xì)石混凝土。

基坑在標(biāo)高85.3-82.3之間，深度3m，采用噴砼防護(hù)，坡比為1：2.0放坡（26.6°）;坡面噴50mm厚的細(xì)石混凝土面層，噴射混凝土的強(qiáng)度為C20，添加適量速凝劑，混凝土采用人工攪拌的細(xì)石混凝土。

基坑在標(biāo)高82.3-76.3之間，深度6m，采用雙排水泥灌注樁支護(hù)，坡度為90°，在基坑開挖時(shí)清理邊坡面上的浮土。

雙排水泥灌注樁為直徑1mC30水泥灌注樁，樁深12m，采用旋挖成孔，樁的軸向間距為2m，排間間距為4m。每排水泥灌注樁樁樁頂設(shè)一道1.2*1m環(huán)形冠梁，冠梁之間采用連梁連接。連梁混凝土強(qiáng)度同水泥灌注樁。樁間坡面采用掛網(wǎng)噴坡支護(hù)。

5 施工監(jiān)測(cè)

5.1 監(jiān)測(cè)目的

為保證基坑體系、周邊建筑的安全及主體結(jié)構(gòu)施工的順利進(jìn)行，及時(shí)獲取基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊土體的變形信息，做出安全預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)信息化施工非常重要，因此采取對(duì)基坑施工進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)[2]。

5.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)布置

結(jié)合本工程的特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，本工程重點(diǎn)基坑的內(nèi)外觀察、周圍地表沉降、坡頂水平位移、坡頂垂直位移、深層水平位移、地下水位、坑底隆起等項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（1）基坑內(nèi)外觀察：隨時(shí)進(jìn)行，含地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)、周圍地面裂縫、塌陷、滲漏、超載等;（2）基坑周圍地表沉降：在基坑長(zhǎng)短邊垂直坑邊設(shè)置監(jiān)測(cè)剖面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn);（3）坡頂水平及垂直位移：在基坑短邊的中點(diǎn)，基坑陽角處、基坑深度變化處以及基坑長(zhǎng)邊每20m設(shè)一測(cè)點(diǎn);（4）深層水平位移及地下水位監(jiān)測(cè)：基坑短邊的中點(diǎn)，基坑陽角處、基坑深度變化處以及基坑長(zhǎng)邊每40m設(shè)一測(cè)點(diǎn);（5）坑底隆起：基坑縱向或橫向剖面，間距20m設(shè)置。

5.3 監(jiān)測(cè)警報(bào)值

施工監(jiān)測(cè)各項(xiàng)目報(bào)警值見表1。

6 結(jié)語

根據(jù)本工程結(jié)構(gòu)的特殊性和施工工期短的要求，結(jié)合地質(zhì)水文條件及周邊環(huán)境情況，先進(jìn)行碾壓式土方圍堰圍護(hù)，再進(jìn)行基坑開挖工作，并采用“細(xì)石混凝土噴坡防護(hù)+水泥攪拌樁止水+混凝土灌注柱支護(hù)”的基坑支護(hù)方式。在實(shí)際施工過程中取得了不錯(cuò)的施工效果。本工程中的圍堰施工、基坑開挖和基坑支護(hù)等施工技術(shù)問題，對(duì)湖泊水庫型水源地型取水泵站新建工程具有一定的普遍性，在今后類似工程施工過程中，有許多值得借鑒的地方。

參考文獻(xiàn)：

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