閘站工程基坑開挖及降水施工技術(shù)分析

臧俊才

（東臺市水利建設(shè)有限公司，江蘇 東臺224200）

1 引言

閘站工程是水利樞紐工程的重要組成部分，承擔(dān)著防洪抗?jié)?、水路運輸、調(diào)水抗旱、水產(chǎn)養(yǎng)殖等多項重要作用。對于一個城市而言，閘站工程不僅能阻擋洪水，還能防止內(nèi)澇，因此，往往在城市建設(shè)中，處于優(yōu)先發(fā)展的重要地位[1]。

基坑開挖和降水施工是閘站工程的基礎(chǔ)性建設(shè)項目，在整個工程建設(shè)過程中具有重要的作用[2]。本文基于光榮河閘站工程，重點探討分析了該工程基坑開挖和降水施工的技術(shù)措施，以期為類似工程項目提供借鑒和指導(dǎo)。

2 項目概況及工程特點

2.1 項目概況

光榮河閘站設(shè)計流量10m3/s，采用鋼筋混凝土箱涵輕型結(jié)構(gòu)，閘站設(shè)抽排孔4 孔（凈寬3.0m），自排孔1 孔（凈寬3.0m），抽排孔共設(shè)4 臺套900ZLB-160 型軸流泵，配套電機功率132kW，總裝機功率528kW；站身底板面高程-1.5m，底高程-2.3m，底板順?biāo)鞣较蜷L14.8m，垂直水流方向長20.2m。站墩頂高程4.5m，墩厚0.7m。閘站上設(shè)凈寬4.0m、總寬4.6m 交通橋1 座。基坑開挖設(shè)計坡比為1∶3.0，在高程0.0m 處為4m 寬戧臺。

2.2 工程特點

工程特點包括以下3 部分：

1）該工程所處地區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。根據(jù)相關(guān)資料記載，該地區(qū)50 年一遇防洪水位為3.5m，20 年一遇防洪水位為3.0m；根據(jù)現(xiàn)場勘察場地內(nèi)鉆孔的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果，土層自上向下為素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾壤土、粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)壤土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)砂壤土。

2）該地區(qū)周邊地理環(huán)境復(fù)雜。該站位于光榮河支河北側(cè)、川東港丁溪河南岸，東側(cè)為丁溪河排泥倉，距離站身底板60m，北側(cè)為丁溪河，距離站身底板70m，西側(cè)為南北交通便道，距離站身板60m，南側(cè)為2.5m 寬交通便道，距離站身底板100m。

3）該工程施工要求較高。閘站地面開挖高程以河道兩側(cè)現(xiàn)狀地面平均高程4.0m 控制，按1∶3 坡比閘塘處先統(tǒng)一開挖至0.0m，設(shè)4m 寬戧臺。閘站基坑降水采用明溝結(jié)合輕型井點和管井降水，管井根據(jù)滲透條件確定。

3 施工設(shè)備簡介

根據(jù)施工進(jìn)度計劃及現(xiàn)場條件，需配置1m3液壓反鏟挖掘機3 臺，滿足生產(chǎn)及工作場面調(diào)配要求。需配置自卸汽車（10t）5 輛，滿足施工強度要求。同時，需配置推土機1 臺，高壓潛水泵4 臺（用于車輛清洗），潛水泵（0.75kW）45 臺，裝載機1 輛，全站儀（KTS-442LC）1 臺，水準(zhǔn)儀（DS32）2 臺，柴油發(fā)電機（50kW）1 臺，泥漿泵（15kW）2 臺，污水泵（3kW）2 臺。

4 基坑開挖及施工降水主要施工技術(shù)

4.1 圍堰填筑

攔河圍堰填筑前，先以挖掘機對壩址雜質(zhì)、淤土等進(jìn)行清除。壩體筑以推土機為主，采用“進(jìn)占法”進(jìn)料，利用推土機進(jìn)行碾壓，局部地方采用人工電夯壓實。壩體填料就近利用基坑水面上部位開挖土方填筑。

4.2 測量放樣

開挖前，對開挖區(qū)域重新進(jìn)行地形及斷面復(fù)測，并設(shè)置施工測量平面和高程控制網(wǎng)。對開挖工作面進(jìn)行范圍框定、高程標(biāo)志、軸線定位。開挖時，利用挖掘機從開挖面一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)。

4.3 閘塘積水排除

為保證圍堰在基坑初期明排期間穩(wěn)定，排水時控制基坑水位下降速度不大于0.5m/d，選用型號為13.3cm 的泥漿泵（流量80m3/h，功率15kW）1 臺，另配備1 臺備用。

4.4 基坑降排水

確定基坑降排水基本方案是：坑外截水溝排水和基坑內(nèi)集排水、基坑管井降水的基坑排水方案。

基坑坡肩：在基坑外1.5m 外整平地面設(shè)置30mm×50mm的排水溝，在最低點設(shè)置集水井，井點比溝底深50cm，并配置潛水泵，不讓地面水流入基坑內(nèi)。

基坑內(nèi)：基坑四周距坡底角線1m 位置開挖寬0.6m 深0.5cm 的環(huán)形壟溝，坡度為1%，坡向集水坑，集水坑為1.5m×1.5m，集水坑較排水溝深0.5m。

井點布置：在基坑內(nèi)部四周均勻布置管井降水，管井底高程-9.0m，內(nèi)徑400mm，間距為6m?；涌偛贾眉s32 口管井。在基坑開挖前3d 開始預(yù)降水，地下水降至底板下0.5～1m。

4.5 基坑支護(hù)

在土方開挖過程中，按照既定坡比進(jìn)行開挖施工。對于開挖工作面較小的、地質(zhì)條件較差的盡可能放到最大坡度、同時采取6m 長梢徑不小于0.16m 圓木樁支護(hù)措施。

4.6 土方開挖

基坑土方開挖采用干法施工方法，基坑開挖設(shè)計坡比為1∶3.0，閘站基坑在高程0.0m 處為4m 寬平臺?；油练介_挖自上而下臺階開挖法施工。先從閘站上游西側(cè)翼墻段開始開挖，逐步向下游翼墻段開挖至0.0m，后再開挖閘站底板基坑，再向兩側(cè)連接翼墻段延伸開挖分層交叉流水施工，直到設(shè)計基坑底。

為防止機械開挖撓動結(jié)構(gòu)物的地基原狀土，機械開挖需預(yù)留40cm 厚的保護(hù)土層由人工挖除。

4.7 開挖區(qū)圍擋

在基坑四周固定時可采用鋼管并打入地面，沿開挖區(qū)兩側(cè)設(shè)立封閉圍擋，在出口及進(jìn)口兩側(cè)采用防欄網(wǎng)封閉圍護(hù)，其余部分圍擋采用鋼管做立桿。

5 基坑開挖及施工降水技術(shù)特點分析及穩(wěn)定性計算

5.1 技術(shù)特點分析

本閘站工程的基坑開挖及施工降水施工技術(shù)的特點：（1）在開挖過程中，實行“多測多復(fù)”施工方針，水平標(biāo)高和邊坡坡度要確保符合設(shè)計要求；（2）加強土方開挖時的標(biāo)高和邊坡測量，控制開挖質(zhì)量，做到不欠挖，不超挖，確?；A(chǔ)土的質(zhì)量。

5.2 穩(wěn)定性計算

基坑開挖后，一般需要進(jìn)行穩(wěn)定性計算。本工程中，重點關(guān)注基坑邊坡穩(wěn)定性。邊坡在抗滑樁作用下處于極限平衡狀態(tài)，此時邊坡穩(wěn)定性系數(shù)K=1，根據(jù)力學(xué)公式：

式中，F(xiàn)s為下滑力；γ 為取重度，取19.8kN/m2；G為邊坡滑體自重；V為滑體體積；c為黏聚力，L為滑面長度；φ 為碎石塊內(nèi)摩擦角；T為下滑力；α 為可能滑動面坡角；Q為上部載荷；κ 為抗滑樁穩(wěn)定效果等效系數(shù)，一般取κ=0.57。

根據(jù)實際觀測，取c=18kPa，φ=19°，Q=19.8kN/m3，代入式（1）～式（3），可以計算得到K=0.867＜1，因此，可以判定邊坡穩(wěn)定性良好，基坑開挖穩(wěn)定性滿足要求。

6 結(jié)語

通過以上施工措施，光榮河閘站施工項目順利完成，各種力學(xué)性質(zhì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均達(dá)到了設(shè)計要求。因此，本文所論述的施工工藝，具有一定的科學(xué)性和合理性?？梢詾轭愃乒こ添椖康氖┕さ於ɑA(chǔ)。