受潮汐影響的深基坑放坡開挖與回筑施工技術(shù)

姜利清 趙新宇 陳 安

1. 中建港航局集團(tuán)有限公司 上海 200433；

2. 臺州市港航事業(yè)發(fā)展中心 浙江 臺州 318001

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對沿海地區(qū)的開發(fā)力度不斷加大，尤其是臨海區(qū)域的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，更是發(fā)展的重中之重。沿海地區(qū)多為海積淤泥地區(qū)，地下水位變化受潮汐影響較大，在此類臨海建（構(gòu)）筑物的深基坑施工過程中，會面臨地下水位難以降低，而施工完成后，沿海地下水位的變化可能會受到潮汐的影響，引起海水倒灌，使得地下水位系統(tǒng)改變。因此，如果有足夠的施工面，采用放坡開挖深基坑，并利用趕潮施工的方法進(jìn)行開挖與回筑，將是最為經(jīng)濟(jì)的一種方案[1-4]。本文依托臺州港頭門港區(qū)某項目的煤污水池深基坑，在不具備基坑降水的條件下，采用趕潮施工的方式，完成基坑開挖與結(jié)構(gòu)回筑。

1 項目概況

背景工程位于浙江省臺州港頭門港區(qū)，當(dāng)?shù)爻蔽惶卣髦禐椋鹤罡吒叱蔽?.44 m、最低低潮位－0.06 m，年平均高潮位5.19 m、年平均低潮位－1.51 m，年平均潮位3.24 m。設(shè)計水位：設(shè)計高水位5.97 m、設(shè)計低水位0.71 m，極端高水位7.27 m、極端低水位－0.09 m。設(shè)計采用的高程系統(tǒng)為理論最低潮面，與85高程0點相差－3.04 m。本文中標(biāo)高采用理論最低潮面為高程的起算面。

本工程有1#、2#煤炭污水池共2座，為緊鄰結(jié)構(gòu)，單座煤炭污水池長42.0 m、寬20.0 m，結(jié)構(gòu)總高度為6.55 m，底板采用筏式壁板，厚度1 000 mm，池壁為剪力墻結(jié)構(gòu)，厚度500 mm。煤污水池結(jié)構(gòu)邊線距離南側(cè)海堤的堤頂約32 m。擬建的2座煤污水池作為一個整體單位工程進(jìn)行基坑開挖，單座煤污水池開挖量12 500 m3，回填量6 000 m3。

本工程煤污水池的基坑位于在建港區(qū)靠近南側(cè)大堤的開闊區(qū)域，如圖1所示。場地內(nèi)土層以回填開山石及素填土為主，具有較好的黏聚力及較大內(nèi)摩擦角，使本工程基坑具備明挖施工的地質(zhì)條件。因此，本工程最有效的開挖方式為放坡開挖?；釉O(shè)計開挖深度為6.55 m（局部落低深度為7.05 m），坑底平面尺度為48.5 m×50.5 m，采用1∶1.5放坡。

圖1 工程基坑與南側(cè)海堤的位置關(guān)系示意

2 施工技術(shù)措施

2.1 施工難點

本工程基坑開挖深度為6.55 m，屬于深基坑，位于回填開山石及回填素填土（宕渣碎石為主）中，滲透系數(shù)較大，且基坑鄰近大堤，坑內(nèi)地下水受潮汐影響顯著。根據(jù)本工程地質(zhì)特點，按勘探點顯示及陸域形成標(biāo)段項目部的表述，該位置至少有3.82 m厚回填開山層及11.7 m厚素填土（宕渣碎石）。

根據(jù)以往經(jīng)驗，越接近海邊（即往南），原土層頂標(biāo)高越低，回填開山石層越厚，無法有效打入止水鋼板形成帷幕，只能采用放坡開挖乘潮施工。

2.2 應(yīng)對措施

根據(jù)當(dāng)?shù)爻毕?，基坑開挖采取大開挖趕潮施工，基坑四周布設(shè)集水坑，集水坑的水匯入集水井，集水井內(nèi)布設(shè)的水泵在退潮時進(jìn)行抽水趕潮施工，低潮位坑內(nèi)水位低于1.5 m時采用抽水泵組進(jìn)行降水，形成干地施工條件，可實現(xiàn)每日3～4 h的施工作業(yè)時段。

針對上述難點，提出以下應(yīng)對措施。

1）基坑采用1∶1.5坡度進(jìn)行二級放坡，開挖后邊坡表面加蓋土工織物防護(hù)，并在土工織物上加設(shè)砂袋以保證土工織物完整性，以防止坑內(nèi)水位受到潮汐作用而引起邊坡擾動。

2）根據(jù)潮汐表對施工人員進(jìn)行合理化配置，趁（低）潮施工時配置較多人數(shù)，漲潮后調(diào)到其他施工區(qū)域。

3）布置若干臺水泵在落潮至漲潮期間進(jìn)行抽水，延長可作業(yè)時間。

4）底板混凝土澆筑量大，因潮汐問題導(dǎo)致可作業(yè)時間短。在落潮前安排混凝土就位，待滿足澆筑條件后進(jìn)行澆筑，確保混凝土的供應(yīng)量，增加泵送設(shè)備，加速進(jìn)行混凝土澆筑。

2.3 工藝流程

為確?；娱_挖施工安全，基坑采取分段分層臺階式放坡開挖。因基坑受潮汐影響嚴(yán)重，故采取趕潮施工措施，基坑邊設(shè)置集水溝，并于基坑南側(cè)設(shè)置集水井，待退潮開始時采用抽水泵進(jìn)行抽水，雨季期間基坑排水連續(xù)進(jìn)行。工藝流程如下。

1）煤污水池基坑開挖工藝流程：場地整平→測量放線→機(jī)械分層開挖→隨挖隨修坡→集水溝、集水井施工→預(yù)留土層、人工鏟挖→機(jī)械隨挖隨退。

2）煤污水池工藝流程：測量放線→第1層土石方開挖→第2層土石方開挖→第3層土石方開挖→第4層土石方開挖→宕渣換填→混凝土墊層→基礎(chǔ)底板施工→墻板施工→回填土。

2.4 施工方法

2.4.1 測量放線

利用在施工現(xiàn)場設(shè)置的測量控制網(wǎng)，采用全站儀進(jìn)行測量施工控制，精確放樣出開挖輪廓，畫出輪廓線。邊坡控制放樣偏差不大于±10 cm，經(jīng)確認(rèn)后進(jìn)行下一步工作。

2.4.2 開挖施工

1#、2#煤污水池土方采用2臺PC360型挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，2臺挖掘機(jī)分南北2個工作區(qū)分開開挖，開挖順序為自北往南、由西向東進(jìn)行（圖2）。

圖2 基坑開挖順序示意

本工程基坑深度較深，開挖共分為4步：第1步開挖至自然地面下1.5 m；第2步開挖至自然地面下1.5～3.0 m（二級平臺位置）；第3步開挖至自然地面下3.0～4.5 m；第4步開挖至基底。

根據(jù)施工場地情況，采用順次挖土，挖掘機(jī)后退施工，12 t自卸汽車位于挖掘機(jī)兩側(cè)順序裝土，自卸車運至指定的棄渣場地堆放。在開挖過程中，應(yīng)隨時檢查邊坡的狀態(tài)，以防坍塌。開挖相鄰?fù)翆痈卟畈淮笥? m，坡度不大于1∶1.5。

當(dāng)機(jī)械開挖至設(shè)計坑底標(biāo)高上30 cm時，采用人工修底挖土的方法平整基坑，不得超挖與擾動基底土，利用挖掘機(jī)隨挖隨退，清理多余土石方。

根據(jù)當(dāng)?shù)爻毕?，明確施工當(dāng)日高潮位與低潮位的時間。設(shè)置施工潮位觀測站，當(dāng)觀測到潮位由高潮位向低潮位落潮至低于開挖面時，打開水泵開始抽水，并安排施工機(jī)械及人員由馬道下坑出土；待觀測到低潮位回漲到開挖面以下0.5 m時，施工機(jī)械及人員由馬道撤離回地面。由此往復(fù)開挖至見底。

2.4.3 混凝土底板澆筑

本工程基坑大底板采用趕潮澆筑，確保澆筑時位于地下水位以上，并且底板初凝時不能被水淹。根據(jù)潮汐表，從落潮水位低于坑底標(biāo)高開始到漲潮水位高于坑底標(biāo)高，每天有3～4 h可澆筑時間，配合抽水泵工作，可將施工時間延長至5 h。

底板混凝土強(qiáng)度等級C40，抗?jié)B等級P6，底板厚度1 m，澆筑底板時采用分層澆筑到頂后斜坡推進(jìn)的方式，分層厚度30～40 cm。大底板分層布置如圖3所示，澆筑順序為1—9。

圖3 大底板分層澆筑示意

混凝土采用泵送混凝土的方式澆筑。根據(jù)潮汐表選擇混凝土的澆筑時間?；炷翝仓x擇在退潮的時候，要確?；炷脸跄安皇艹彼蜎]或者漲潮的高潮位不高于底板上口。

3 結(jié)語

臺州港頭門港區(qū)某項目的煤污水池深基坑受到潮汐影響顯著，無法進(jìn)行有效排水而形成長時間的干地施工條件，因此需合理利用潮汐表，精細(xì)化安排開挖時間，在落潮至低潮位及漲潮淹沒坑底標(biāo)高前，使用抽水泵不間斷地從集水坑抽水到場外，盡可能延長干地施工的時段。從潮汐作用的研究開始，在考慮潮汐作用時間性與空間性的同時，利用趕潮施工的技術(shù)組織措施，實現(xiàn)對基坑的分層開挖與結(jié)構(gòu)回筑。

本文經(jīng)工程實踐，形成了一套適用于受潮汐影響顯著的臨海地區(qū)深基坑施工技術(shù)，為同類項目的施工提供了一定的經(jīng)驗。