試論水利水電泵站基礎(chǔ)施工技術(shù)應(yīng)用

顏萬坤

中交一公局集團(tuán)水利工程有限公司 湖南 益陽 413000

引言

一般來說，泵站地基存在復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，其地質(zhì)缺陷難以發(fā)現(xiàn)。如果不進(jìn)行穩(wěn)定性分析和計(jì)算，可能會(huì)形成不可預(yù)測(cè)的滑道，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的水利事故。因此，對(duì)泵站工程進(jìn)行穩(wěn)定性分析和安全評(píng)價(jià)具有重要意義。傳統(tǒng)泵站穩(wěn)定性分析一般只是按照規(guī)范中規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算，忽略了超載、材料磨損等因素對(duì)泵站安全運(yùn)行的影響。

1 地基的主要問題

根據(jù)《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50265-2010）和大量水利工程建設(shè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，泵站地基處理概括起來主要有四個(gè)問題：①強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題；②壓縮及不均勻沉降問題；③地基的滲漏量超過容許值時(shí)，會(huì)發(fā)生水量損失導(dǎo)致發(fā)生事故；④施工中動(dòng)力荷載可能引起地基土邊坡的失穩(wěn)等危害。根據(jù)上述四個(gè)方面的問題，結(jié)合本案例的實(shí)際情況，需要重點(diǎn)解決地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題來滿足泵站的穩(wěn)定，同時(shí)還要保證施工安全[1]。

2 泵站建設(shè)施工管理的現(xiàn)狀分析

如今，在新時(shí)期發(fā)展背景的基礎(chǔ)上，我國水利工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，泵站數(shù)量大幅增加，建設(shè)泵站困難重重。泵站實(shí)際施工過程中，由于諸多因素的影響，仍存在諸多問題。這些問題不僅會(huì)影響泵站的施工質(zhì)量，而且會(huì)對(duì)水利工程的整體質(zhì)量產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。根據(jù)目前的實(shí)際情況，抽油機(jī)施工管理中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 水利工程泵站建設(shè)設(shè)計(jì)缺少合理性

該設(shè)計(jì)在水利工程泵站建設(shè)中起著非常重要的作用，泵站的規(guī)劃質(zhì)量與建設(shè)質(zhì)量之間存在著非常密切的關(guān)系。但在泵站的實(shí)際設(shè)計(jì)中，總體上不能滿足一定的合理性要求，導(dǎo)致泵站的最終施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)形式不符。同時(shí)，一些規(guī)劃單位在開工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況了解不夠，規(guī)劃工作沒有嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范和制度，對(duì)抽油機(jī)的施工質(zhì)量產(chǎn)生了很大影響[2]。

2.2 管理人員綜合素質(zhì)水平有待提升

水利工程泵站建設(shè)過程中人員流動(dòng)明顯，甚至管理隊(duì)伍也臨時(shí)組建，因此無法很好地保證泵站的建設(shè)和管理質(zhì)量。此外，還有一些經(jīng)理在就職前缺乏相應(yīng)的資格，同時(shí)也不認(rèn)識(shí)到建設(shè)和管理泵站的重要性，導(dǎo)致他們的職業(yè)責(zé)任沒有得到充分履行，這是建設(shè)和發(fā)展的一個(gè)非常嚴(yán)重的障礙。

2.3 工程規(guī)劃設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)指導(dǎo)，未掌握施工流程

節(jié)水建設(shè)的實(shí)踐表明，如果設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性不夠，缺乏科學(xué)指導(dǎo)，不符合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性就無法保證，現(xiàn)有設(shè)計(jì)的隱患很容易埋下每個(gè)人的隱患。泵站施工時(shí)，一些施工單元水平有限，一些環(huán)節(jié)的裝配質(zhì)量在施工過程本身無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。這些問題是節(jié)水項(xiàng)目中泵站建設(shè)和管理中應(yīng)注意的內(nèi)容。不僅有些建設(shè)項(xiàng)目沒有嚴(yán)格按照國家有關(guān)法規(guī)進(jìn)行施工，不了解電氣安裝工程的規(guī)格等方面，也沒有積極研究，無法保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。節(jié)水項(xiàng)目隱蔽工程中，一些建設(shè)單位存在機(jī)會(huì)心理，給整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。節(jié)水泵站施工時(shí)，一些施工人員不知道施工過程，不知道泵站的施工規(guī)格，也沒有明確泵站的施工要點(diǎn)，導(dǎo)致節(jié)水泵站施工中的盲目性和隨機(jī)性，容易導(dǎo)致施工質(zhì)量問題[3]。

3 提升水利工程中泵站建設(shè)施工管理水平的相關(guān)策略

3.1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

開挖基坑時(shí)，如地質(zhì)條件及周圍環(huán)境許可，采用放坡開挖時(shí)較經(jīng)濟(jì)的，考慮到開挖的土均為淤泥質(zhì)黏土，含水量高，承載力低，同時(shí)工程基坑開挖深度達(dá)到5.2m，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，屬于深基坑開挖，故必須進(jìn)行基坑支護(hù)，以保證施工的順利和安全。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）中強(qiáng)制性條文3.1.2規(guī)定，基坑支護(hù)應(yīng)滿足下列功能要求：①保證基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線、道路的安全和正常使用；②保證主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間。同時(shí)根據(jù)規(guī)程的3.1.3條規(guī)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為三級(jí)?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)的主要作用是支撐土壁。目前水利工程的基坑支護(hù)根據(jù)受力狀態(tài)主要分為三大類，第一類是橫撐式支撐，第二類是重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)，第三類是板式支護(hù)結(jié)構(gòu)。該工程屬于深基坑，泵站工程基坑工作面很大，故該工程采用第三類板式支護(hù)結(jié)構(gòu)。板式支護(hù)結(jié)構(gòu)有槽鋼、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、鉆孔灌注樁及地下連續(xù)墻等結(jié)構(gòu)，根據(jù)土層情況，該工程采用鉆孔灌注樁結(jié)構(gòu)。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）中“支擋式結(jié)構(gòu)”的規(guī)定，鉆孔灌注樁采用樁徑800mm、間距1.6m、長度10m的C30鋼筋混凝土，同時(shí)為使所有鉆孔灌注樁連在一起，在樁頂部設(shè)置混凝土冠梁，冠梁尺寸為1000mm×1000mm?；又ёo(hù)的同時(shí)，必須處理好地下水的控制，否則基坑支護(hù)必然會(huì)出現(xiàn)不安全的因素。根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）中7.1.1條，“地下水控制應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、基坑周邊環(huán)境要求及支護(hù)結(jié)構(gòu)形式選用截水、降水、集水明排方法或其他組合”。地下水控制包括截水和排水，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）中7.2.1條的規(guī)定，同時(shí)結(jié)合該工程地基處理采用水泥土深層攪拌樁，為施工方便，截水采用直徑為500mm的水泥土攪拌樁，長度與鉆孔灌注樁相同?；永锏姆e水采用明排法，由于地基土層為黏土，滲透系數(shù)較小，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012）中7.3.1條的規(guī)定，在基坑周邊采用真空井點(diǎn)進(jìn)行降水。綜上所述，該工程基坑支護(hù)采用的方法為：第一排為樁徑800m的鉆孔灌注樁，間距為1.6m，樁后采用500mm的12%水泥土攪拌樁作為截滲樁，樁長均為8.4m。同時(shí)嚴(yán)格控制排水，采用明排水先排除基坑內(nèi)積水，同時(shí)采用輕型井點(diǎn)降低基坑周邊的地下水位，保證為基坑創(chuàng)造一個(gè)干燥的施工環(huán)境，保證施工安全[4]。

3.2 地基處理及基礎(chǔ)方案

地基是工程建設(shè)的根基，地基的穩(wěn)固與否關(guān)系到整個(gè)工程的安危。地基具有特殊性質(zhì)，泵站的運(yùn)行存在水泵振動(dòng)、閘門升降、流水沖刷等復(fù)雜動(dòng)力荷載作用，兩種因素共同作用，對(duì)建筑物地基及基礎(chǔ)的可靠性造成影響。構(gòu)筑物的地基及基礎(chǔ)處理方式有多種，如天然地基、樁基礎(chǔ)、深基礎(chǔ)、人工處理地基等，各有優(yōu)缺點(diǎn)和適應(yīng)性，地基及基礎(chǔ)方式的選擇要貼合現(xiàn)場(chǎng)條件和荷載、構(gòu)筑物功能等實(shí)際。當(dāng)土質(zhì)均勻、堅(jiān)實(shí)、工程性質(zhì)良好時(shí)，可以利用天然地基作為持力層，一般要求承載力特征值不小于120KPa，當(dāng)持力層以下還有軟弱下臥層時(shí)，需要驗(yàn)算軟弱下臥層的承載力是否符合。天然地基技術(shù)簡單、施工量小、經(jīng)濟(jì)性好、施工操作方便，能滿足使用條件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用。漫灘區(qū)的上層天然地基工程質(zhì)性差，且一般還有軟弱下臥層，不應(yīng)采用天然地基。人工處理地基是指遇到軟弱、壓縮性高、強(qiáng)度低土層時(shí)采取人工加固處理的辦法，用處理過后地基作為基礎(chǔ)持力層，加固方法包括機(jī)械碾壓法、強(qiáng)夯法、換填法、預(yù)壓法、擠密法、化學(xué)固結(jié)法等，人工加固地基需要耗費(fèi)較高的成本，且工序較繁雜，如換填法需要考慮開挖支護(hù)、降水、棄土堆放、取土來源等多種因素以及夯實(shí)施工配合，強(qiáng)夯等簡單的處理方法適用范圍窄。當(dāng)擬建建筑地下部分有特殊作用時(shí)，可考慮采用深基礎(chǔ)。在漫灘區(qū)建設(shè)的一般泵站，地下空間的開發(fā)利用受到場(chǎng)地條件、成本、使用要求等約束，因此，除管涵等必須埋入地下的結(jié)構(gòu)外，其余構(gòu)筑物一般不利用地下空間進(jìn)行布置。樁基礎(chǔ)適用于含各種類型土層地基，樁基礎(chǔ)穿透的軟弱地層不需經(jīng)過特別處理，是一種方便實(shí)用且安全性、耐久性有保證的典型處理方法。其主要缺點(diǎn)是施工過程中對(duì)場(chǎng)地空間要求高，需要專業(yè)的設(shè)備，經(jīng)濟(jì)代價(jià)較直接以天然或簡單人工處理地基大。根據(jù)工程巖土勘測(cè)結(jié)果，顯然工程所處位置天然地基不能滿足要求，必須進(jìn)行地基處理。雖地表填土下的粉質(zhì)黏土層有較大承載力且工程性質(zhì)好，但其下的軟弱下臥層如果采用人工加固處理，要對(duì)厚度達(dá)20多米的土層進(jìn)行換填、夯實(shí)或者人工固結(jié)，施工難度和經(jīng)濟(jì)代價(jià)非常大。工程所處場(chǎng)地開闊，施工條件好，適合用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)直接穿透軟弱層，持力層設(shè)在下部承載能力大、工程性質(zhì)好的土層，實(shí)現(xiàn)地基安全有保證，沉降可控，耐久性好且建設(shè)成本可控[5]。

3.3 結(jié)合工程質(zhì)量要求，制定施工管理制度

任何工作的有效發(fā)展都離不開科學(xué)工作體系，因此在泵站施工管理的早期階段制定合理的施工管理體系尤為重要。在泵站施工過程中，為了在施工管理中發(fā)揮積極作用，提高工程施工質(zhì)量，需要制定科學(xué)、系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化的施工管理制度，確保各項(xiàng)施工管理都能按規(guī)定進(jìn)行?？紤]到不同泵站施工目標(biāo)的差異，各泵站施工應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工需要制定特殊管理制度。在管理制度中，除了對(duì)建筑人員、材料和設(shè)備的基本要求外，還包括管理人員的管理和監(jiān)督，以確保建筑管理人員的工作能夠科學(xué)有效地進(jìn)行。在實(shí)際工作中，為了確保施工管理能夠科學(xué)有效地進(jìn)行，管理者必須在保證其工作科學(xué)性的基礎(chǔ)上克制、管理和監(jiān)督施工人員的工作行為。鑒于施工人員（包括施工管理人員）的工作失誤和失誤，將根據(jù)結(jié)果的程度進(jìn)行處罰，包括減薪和福利扣減等。情節(jié)嚴(yán)重的，可以直接駁回，依法追究責(zé)任[6]。

3.4 地基失效后的綜合加固措施

從基坑邊坡的滑動(dòng)情況及對(duì)復(fù)合地基造成的影響可知：①不管是地基補(bǔ)強(qiáng)還后續(xù)工程施工，都需要盡快解決邊坡持續(xù)滑動(dòng)問題；②需要結(jié)合地基現(xiàn)狀和上部結(jié)構(gòu)型式采取適當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC地基滿足上部建筑安全運(yùn)行?？紤]到基坑內(nèi)已倒伏的管樁方向和位置不確定，基坑淤泥質(zhì)土膨出，若重新回填平臺(tái)補(bǔ)樁，重型機(jī)械無法進(jìn)出及施工，補(bǔ)樁（包括其他樁型）工作實(shí)施困難。為保證泵站按既定工期完成、汛前具備排澇抽水能力，應(yīng)盡快控制邊坡滑動(dòng)，采取工期短、見效快的方案進(jìn)行地基補(bǔ)強(qiáng)處理及上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。站身尚有西側(cè)一半管樁完好，考慮現(xiàn)狀條件，結(jié)合泵站結(jié)構(gòu)型式、施工單位根據(jù)經(jīng)驗(yàn)提出的建議，補(bǔ)強(qiáng)加固主要從以下三個(gè)方面入手：①維持臨時(shí)邊坡穩(wěn)定，保證后續(xù)施工安全；②補(bǔ)強(qiáng)加固復(fù)合地基，提高擾動(dòng)地基承載力，③優(yōu)化站身底板結(jié)構(gòu)，減小基底應(yīng)力[7]。

4 結(jié)束語

在水利項(xiàng)目建設(shè)中，在提高泵站建設(shè)質(zhì)量的同時(shí)，不僅可以對(duì)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到非常重要的作用，而且可以為人們的日常生活和生產(chǎn)提供非常重要的保障。目前，國家逐步重視水利項(xiàng)目建設(shè)，逐步加大資本投入，有利于節(jié)水抽油機(jī)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，但同時(shí)也逐漸出現(xiàn)了一些問題。面對(duì)這種現(xiàn)象，在水利泵站建設(shè)中有必要充分實(shí)施相應(yīng)的建設(shè)線路工程，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)的合理利用，進(jìn)一步提高水利泵站建設(shè)質(zhì)量。