姚江二通道（慈江）工程化工區(qū)3#閘站閘泵工程基坑開挖及支護(hù)淺析

賀志貞

（浙江省正邦水電建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

化工區(qū)3#閘站位于嵐山護(hù)塘河在澥浦大河的出口，澥浦大河河道中心線樁號(hào)31+560處附近，是鎮(zhèn)海平原擋洪、排澇的重要組成部分?；^(qū)3#閘站水閘總凈寬10.0 m，閘底高程-1.87 m，泵站排澇設(shè)計(jì)流量10.2 m3/s，引水設(shè)計(jì)流量2.0 m3/s。主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，圍堰臨時(shí)建筑物級(jí)別5級(jí)，站下防洪標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇。

化工區(qū)3#閘站布置型式為平面并列，通間布置排澇閘、泵站。水閘位于左岸現(xiàn)狀主河床，設(shè)2孔5.0 m開敞式水閘；泵站位于右岸，由兩臺(tái)排澇泵站和一臺(tái)引排雙向泵站組成，共設(shè)3臺(tái)1000QZB-125D立式潛水軸流泵機(jī)組。并于閘站兩側(cè)布置安裝檢修間及配電房等，閘站主入口布置于左岸，右岸設(shè)副入口，閘站場(chǎng)區(qū)內(nèi)配套瀝青路面鋪裝及景觀綠化。

2 基坑開挖與支護(hù)施工

化工區(qū)3#閘基坑最大挖深5.47 m（閘站底板），采用明挖順作法施工。圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式主要包括放坡開挖、鋼板樁支護(hù)及高壓定向噴漿，上、下游圍堰亦作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分。

基坑開挖與支護(hù)施工程序?yàn)椋簝?nèi)、外河圍堰搭設(shè)→基坑初期排水→基坑支護(hù)（FSP-IV型拉森鋼板樁，長(zhǎng)18 m）→老閘拆除→基坑開挖至1.0 m高程→9 m高壓定向噴漿施工、灌注樁基礎(chǔ)處理→基坑開挖至坑底及排水。

2.1 基坑支護(hù)施工

2.1.1 鋼板樁支護(hù)施工

施工機(jī)械采用40 T履帶吊車，配合振動(dòng)錘施工。為了保證施打的順利和提高防水效果，在施打前板樁咬口處涂抹黃油。閘站樁位布置見圖1。

圖1 閘站樁位平面布置圖

（1）鋼板樁安裝與打設(shè)

第一根邊樁的位置為左岸外江鋼板樁圍堰與岸坡的結(jié)合處開始。由于第一根樁為后續(xù)樁的基礎(chǔ)樁，為保證工程的穩(wěn)定性，故用全站儀確定其正確的位置且沒有傾斜；鋼板樁水平吊運(yùn)時(shí)采用四點(diǎn)吊，保護(hù)鎖口免受損傷；采用卡板來防止鋼板樁安裝作業(yè)過程中的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。

第一根樁打設(shè)完畢后，順著事先固定好的導(dǎo)梁依次插打其它鋼板樁，鋼板樁順前一根鋼板樁的鎖口插入，插樁到位后加塞固定，啟動(dòng)振動(dòng)錘分次沉設(shè)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。鋼板樁吊起后用人工扶持順著前一塊的鎖口下插，采用強(qiáng)迫插樁法，即樁吊起插入鎖口后快速放松樁繩，借樁自重急下插入。鋼板樁沉設(shè)時(shí)，采用全站儀跟蹤測(cè)量，隨時(shí)檢查鋼板樁的偏位情況，當(dāng)鋼板樁發(fā)生偏斜時(shí)及進(jìn)用倒鏈校正，以利及時(shí)糾集，當(dāng)偏斜過大不能用拉擠的方法調(diào)整時(shí)，則拔起重插。

（2）鋼板樁打設(shè)常見問題及處理措施

共連（施打時(shí)和已打入的鄰樁一起下沉）時(shí)，如果發(fā)生樁體傾斜要及時(shí)糾正，并先預(yù)留50 cm，合攏后再打至設(shè)計(jì)高程；

出現(xiàn)樁體扭轉(zhuǎn)時(shí)，要先安裝好樁帽，盡量保證樁體全截面受力，同時(shí)鎖口搭扣兩邊固定牢靠。

2.1.2 高壓定向噴漿施工

為了確保截?cái)喾弁翆訚B流通道，基坑周邊及閘站底板周邊布設(shè)高壓定向噴漿。樁頂操作平臺(tái)高程為1.00 m，樁頂工作面不小于4.0 m，灌漿頂高程為1.00 m，高壓定向噴漿間距2.0 m。高壓定向噴漿的滲透系數(shù)≤10 cm/s，定噴固結(jié)體設(shè)計(jì)有效厚度不小于20 cm；高噴墻體采用定噴折接型式，采用三管法進(jìn)行施工。高壓噴射灌漿采用水泥漿，其水灰比可為1.5∶1～0.6∶1，漿液密度控制在1.4 g/cm3～1.7 g/cm3。水泥采用標(biāo)號(hào)42.5普通硅酸鹽水泥。

（1）造孔

高噴灌漿造孔均按2序孔進(jìn)行，先造1序孔并灌漿，再造2序孔。施工前進(jìn)行鉆孔編號(hào)，鉆孔孔位與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于50 mm；孔徑大于噴射管外徑20 mm以上，孔深超過設(shè)計(jì)深度0.3 m；鉆孔采用泥漿護(hù)壁。如果灌漿孔遇到泥漿漏失、孔口不返漿時(shí)，采用加大泥漿濃度（譬如泥漿中摻砂）進(jìn)行處理，泥漿嚴(yán)重漏失時(shí)則直接采用向孔內(nèi)填充堵漏材料進(jìn)行處理。高壓頂噴灌漿孔布置見圖2。

圖2 高壓定噴灌漿孔布置圖

（2）制漿

選用轉(zhuǎn)速為400 r/min～700 r/min的普通攪拌機(jī)且攪拌時(shí)間不少于90 s，漿液自制備至用完的時(shí)間保證在2h以內(nèi)，防止凝結(jié)影響施工效果；另外為了防止防止?jié){液沉淀，采用容積大于500 L儲(chǔ)漿桶的，桶內(nèi)安設(shè)低速攪拌裝置。

（3）灌漿

高噴灌漿采用三重管法，灌漿機(jī)具采用高壓泵、高壓水泵、空氣壓縮機(jī)和普通攪拌機(jī)。

灌漿按分序加密的原則進(jìn)行，先鉆灌第一序孔，然后鉆灌第二序孔；下噴射管前，采用地面地面試噴進(jìn)行調(diào)試，確保調(diào)準(zhǔn)噴射方向和擺動(dòng)角度；當(dāng)噴頭下至設(shè)計(jì)深度，先按規(guī)定參數(shù)進(jìn)行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后開始提升噴射；高噴灌漿全孔作業(yè)方式是自下而上不間斷作業(yè)，為了避免產(chǎn)生施工縫：如果中途需要拆卸拆卸噴射管時(shí)，搭接段需要進(jìn)行復(fù)噴，長(zhǎng)度不能低于0.2 m，；施工因故中斷時(shí)間超過30 min，重新開始施工時(shí)，中斷孔段要進(jìn)行復(fù)噴，搭接長(zhǎng)度大于0.5 m；在進(jìn)漿正常的情況下，如果發(fā)現(xiàn)孔口回漿量增大且密度變小，采用降低氣壓并加大進(jìn)漿密度或進(jìn)漿量進(jìn)行處理；高噴灌漿結(jié)束，利用回漿或水泥漿及時(shí)回灌，直至孔口漿面不下降為止。灌漿完畢采用圍井法檢測(cè)高噴墻的防滲性能。

（4）灌漿特殊情況的處理

情況一：孔內(nèi)嚴(yán)重漏漿

灌漿過程中，若孔內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重漏漿，采取以下措施處理：①孔口不返漿立即停止提升；孔口少量返漿時(shí)降低提升速度；②降低噴射壓力、流量，進(jìn)行原位灌漿；③在漿液中摻入速凝劑；④加大漿液密度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿等；⑤向孔內(nèi)填入砂、土等堵漏材料。

情況二：串漿處理

高噴灌漿時(shí)，若發(fā)現(xiàn)相鄰孔串漿，可用木塞堵住串漿孔或向孔內(nèi)回填砂及粘土，待灌漿孔高噴灌漿結(jié)束，盡快對(duì)串漿孔掃孔，進(jìn)行高噴灌漿，或繼續(xù)鉆進(jìn)。

情況三：地層劈裂或地面抬動(dòng)

灌漿過程中，若出現(xiàn)噴射管被埋住而孔口不能返漿，造成地層劈裂或地面抬動(dòng)，可采取大幅度降低水壓、氣量，注入濃水泥漿充滿鉆孔等措施來解決。

2.2 老閘拆除

拆除工程的主要工藝流程：采取自上而下逐層拆除方法。先拆除金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備，再自上而下逐層拆除。拆除施工工序：金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備拆除→閘門拆除→交通橋及啟閉機(jī)平臺(tái)拆除→閘墩拆除（邊墩背側(cè)土方開挖）→底板拆除。

（1）拆除方式

化工區(qū)3#老閘共4孔，兩孔泵室，兩孔閘室，閘底板高程為-2.2 m，交通橋高程為4.5 m，閘門為平板閘門。用吊車將閘門吊到汽車上運(yùn)至臨時(shí)堆放地點(diǎn)；交通橋及啟閉機(jī)平臺(tái)拆除采用220破碎錘，按照從中間到兩側(cè)破碎拆除；化工區(qū)3#老閘閘墩為4個(gè)，2個(gè)中墩，2個(gè)邊墩。拆除前先用挖掘機(jī)將邊墩背側(cè)土方挖除，以免邊墩拆除時(shí)土方坍塌，利用開挖的土方在河道上游連接段修坡，能使破碎錘等機(jī)械下到河道中，對(duì)閘墩、底板進(jìn)行破碎。再將閘墩破碎的建筑垃圾裝車運(yùn)到指定位置。

（2）土方回填

老閘拆除完成后，利用開挖土方作為回填土將閘泵底板和進(jìn)水池段回填至0 m高程，用于C30砼鉆孔灌注樁的鉆機(jī)平臺(tái)。

2.3 基坑開挖

沿基坑開挖面放好開挖邊線，臨基坑圍護(hù)線放坡，放坡系數(shù)1∶3。沿工作面周邊做300 mm×300 mm排水溝，并做好集水井；采用PC200型及臂長(zhǎng)在18 m～24 m的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)；土方運(yùn)輸機(jī)械采用20 t的自卸汽車。

開挖施工作業(yè)順序見圖3。

圖3 基坑開挖順序圖

土方開挖前，采用PC200挖掘機(jī)暴力表層的淤泥和植被，對(duì)基坑四周的場(chǎng)地進(jìn)行平整，并確保平整后的場(chǎng)地在2.5 m高程以內(nèi)。以避免引起對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不利為原則，①②③層土方開挖采用機(jī)械，開挖至④層即開挖坑底20 cm～30 cm采用人工進(jìn)行開挖，挖至坑底標(biāo)高后盡量在24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行墊層施工，盡快盡早施工底板，盡量減少基坑暴露時(shí)間，以有效控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)、土體的變形。

2.4 基坑降排水

基坑表水采用明排方案，明溝沿基坑四周布置并設(shè)集水井，隨土方開挖同步下移。

2.4.1 明溝、集水井布置

排水明溝：沿基坑頂及坑底四周布置30 cm×30 cm的排水溝，溝底坡度3‰，溝底做好防滲措施。排水明溝的底面比基底底0.3 m～0.4 m，使基坑滲出的地下水通過排水明溝匯集于集水井內(nèi)。

集水井：在基坑四角、周邊每隔20 m設(shè)置集水井，集水井底面比溝底面低0.5 m以上，并隨基坑的挖深而加深，以保證水流暢通。集水井尺寸為1 m×0.5 m×0.5 m，用潛水泵將坑底水抽排至工程外側(cè)的內(nèi)河或外江。

2.4.2 基坑排水方法

考慮基坑暴雨日最大降雨量坑內(nèi)積水要當(dāng)天排完，配備潛水泵10臺(tái)；污水泵4臺(tái)；離心式水泵1臺(tái)?；优潘捎脛?dòng)力水泵，排水量為基坑涌水量的1.5～2倍。當(dāng)基坑開挖后涌水量Q＜20 m3／h，采用潛水泵；當(dāng) Q 在 20 m3／h～60 m3／h，采用污水泵；當(dāng)Q＞60 m3／h，采用離心式水泵。

（1）基坑初期排水：防止圍堰及兩側(cè)邊坡因排水速度過快而產(chǎn)生坍坡，基坑內(nèi)初期積水采用水泵抽排，水位下降速度不超過在0.5 m/晝夜～0.7 m/晝夜，水位無明顯變化時(shí)，須增加抽水設(shè)備，找出滲漏通道，予以堵塞；水位降到一定深度后不再下降，說明此時(shí)排水與滲透相等，增大排水設(shè)備容量，堵塞滲漏通道，將積水排盡。

（2）經(jīng)常性排水

經(jīng)常性排水階段指的是基坑內(nèi)積水抽干后。利用原低洼地帶，挖成排水溝，在基坑底部邊挖幾個(gè)集水井，用以匯集基坑滲水，每個(gè)集水坑各安排1臺(tái)水泵及適量抽水機(jī)進(jìn)行排水。經(jīng)常性排水階段的排水設(shè)備延用初期排水的設(shè)備。

3 結(jié)論

姚江二通道（慈江）工程-堤防整治及沿線閘泵（鎮(zhèn)海段）Ⅱ標(biāo)段化工區(qū)3#閘站閘泵基坑開挖與支護(hù)2018年3月2日開始施工，至2018年4月15日完成，試運(yùn)行至今未發(fā)生滲漏、沉陷事件。