水庫高水位情況下的基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊 帥

（德州市水利局水利施工處，山東 德州 253000）

擬建入庫泵站位于德州市陵城區(qū)丁東水庫北側(cè)，基坑為閥門池、泵站主體、前池、引水閘等建筑物的開挖空間，基坑大致呈長方形，其中南北長（基坑開挖上邊線間距）約58 m，東西方向?qū)捈s21～39 m，基坑四周地形平整，基坑開挖深度根據(jù)基底標(biāo)高的不同為5.50～6.50 m。工程基坑開挖為自然放坡，安全等級為3級，其結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為0.9，設(shè)計(jì)使用期限為1年。

1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

該泵站工程基坑深度6.5 m，達(dá)到深基坑標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合該區(qū)域水文地質(zhì)、周邊環(huán)境條件和現(xiàn)有施工力量，提出了基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案，并通過專家論證。

基坑北側(cè)，基底標(biāo)高13.8 m，現(xiàn)狀渠道基底標(biāo)高14.05 m，高差0.25 m，施工時可不采取支護(hù)措施。

其他三側(cè)采用自然放坡，坡比1∶1，坑壁掛鋼絲網(wǎng)片噴射混凝土，泵站主體段基坑深度6.5 m，前池段基坑開挖深度自南向北漸變?yōu)?.5 m，支護(hù)做法如下：

1）坑壁噴射60 mm厚的混凝土面層，面層鋼筋網(wǎng)采用單層鋼絲網(wǎng)片，網(wǎng)片型號1.8 mm×50 mm×50 mm；2）上口外翻根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)置2.0 m，每隔1.50 m砸入HRB400級14 mm鋼筋，用以掛網(wǎng)，強(qiáng)度等級C20；3）噴射混凝土面層骨料選用含泥量不大于3%的中粗砂和粒徑小于20 mm的級配礫石，水泥與砂石的重量比宜取1∶4～1∶4.5，砂率宜取45～55%，水灰比宜取0.4～0.45，鋼筋與坡面的間隙應(yīng)大于20 mm。

2 地下水及地表水控制方案

根據(jù)《德州市潘莊引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設(shè)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告》和現(xiàn)場踏勘顯示，多年來地下水埋深為地面以下4.3 m左右，豐水期或庫區(qū)蓄水量大時，水庫滲流作用明顯，地下水位最高可達(dá)2.3 m。為了保證基坑安全，地下水處理采用“坑外截水+坑內(nèi)降排水”相結(jié)合的降水方案，從而為施工創(chuàng)造干地條件。

2.1 止水帷幕設(shè)計(jì)

考慮到擬建引水閘上空有高壓線，攪拌樁施工時，機(jī)械設(shè)備應(yīng)與其保持10 m以上的安全距離，基坑坡頂四周設(shè)置U字型止水帷幕，采用單排雙軸水泥土攪拌樁，兩噴四攪施工工藝，套接一孔法搭接。止水帷幕長度應(yīng)按底標(biāo)高3.0 m（絕對標(biāo)高）控制，樁長16.0 m，直徑600 mm，間距400 mm，臨樁搭接長200 mm。水泥土攪拌樁采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥做固化劑，水泥摻入量不小于20%，單位被攪拌土體中的水泥用量不小于360 kg/m3。

2.2 管井設(shè)計(jì)

止水帷幕內(nèi)，基坑四周設(shè)置降水井，內(nèi)部設(shè)置疏干井，井間距10.0 m左右，井深約12 m（自現(xiàn)狀地面19.0 m算起），擬建建筑物墊層施工前需對疏干井進(jìn)行封井。止水帷幕外側(cè)設(shè)置觀測井和回灌井，井深均為9 m，根據(jù)帷幕四周觀測井水位變化程度判斷是否施工回灌井，若觀測井水位變幅較大，應(yīng)該停止降水并及時回灌。

管井成孔施工工藝依據(jù)該地區(qū)地層特點(diǎn)，采用水沖反循環(huán)鉆機(jī)成孔，確?？讖讲恍∮?00 mm，濾水管使用外徑為400 m，內(nèi)徑為300 mm的無砂混凝土管，外層濾水網(wǎng)采用雙層60目濾網(wǎng)或土工膜，濾水管與孔壁間填充中粗砂，井底需設(shè)置井托。成井完成6 h內(nèi)洗井，洗井要時刻觀測水位變化和出水量大小，并抽水檢驗(yàn)濾水效果。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和地層條件，在基坑內(nèi)降水的同時應(yīng)進(jìn)行坑外明溝排水。在邊坡坡腳外0.3 m處設(shè)置400 mm×300 mm的明溝，明溝內(nèi)填入2～4 cm碎石，明溝坡度不小于0.3%，溝底抹水泥砂漿防滲。明溝排水時，要控制流速和強(qiáng)度，減少長期降水和繞滲對周邊環(huán)境的不利影響。

3 工程監(jiān)測

基坑監(jiān)測是基坑工程中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)從基坑開挖前開始到地下工程完成為止，本工程采用儀器和巡視檢查相結(jié)合的手段進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測?；颖O(jiān)測頻率綜合考慮了周邊環(huán)境、自然條件、基坑的類別和安全等級以及各施工階段情況而確定，能夠系統(tǒng)反映監(jiān)測對象的變化情況。在無數(shù)據(jù)異常和存在事故征兆的情況下，通過提高監(jiān)測頻率，加強(qiáng)預(yù)警、制定突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案等手段來確保基坑的安全穩(wěn)定。

4 風(fēng)險(xiǎn)分析

深基坑工程實(shí)施前，要充分考慮可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，并據(jù)此設(shè)立嚴(yán)格的操作程序及補(bǔ)救方案來避免和減少風(fēng)險(xiǎn)。

1）來自巖土層結(jié)構(gòu)及參數(shù)方面的風(fēng)險(xiǎn)。由于巖土工程勘察本身局限性（剖面以點(diǎn)代面），場地中某一地段可能存在未查明的軟弱土層；或?qū)嶋H揭露的地質(zhì)情況與資料提供的相關(guān)參數(shù)不符，導(dǎo)致放坡和穩(wěn)定性計(jì)算失真，支護(hù)安全度不夠。

2）來自施工方面的風(fēng)險(xiǎn)。沒有嚴(yán)格按照支護(hù)方案實(shí)施；基坑周邊2 m范圍堆土堆料或停放機(jī)械；基坑超挖；協(xié)調(diào)關(guān)系處理不當(dāng)，開挖中間間歇時間過長，暴露巖土層強(qiáng)度降低；不重視信息化施工等。

3）基坑降水的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)勘察報(bào)告，場地內(nèi)砂土及砂壤土地層內(nèi)地下水具有微承壓層，若降水井打穿上部相對隔水層－壤土，基坑降水效果會有影響。

5 結(jié)語

通過采用止水帷幕阻斷水庫補(bǔ)給、基坑內(nèi)管井降水、坑外排水、坑壁噴砼支護(hù)相結(jié)合的施工方法，解決了靠近水庫滲水量大、地下水位高的問題。本工程實(shí)例得到了良好的應(yīng)用，對類似工程具有一定的指導(dǎo)意義。