松林蕩排澇泵站水閘基坑支護施工設(shè)計

王翰卿

(上饒市鴻安水利水電勘測設(shè)計咨詢有限公司，江西 上饒 334000)

1 工程概況

本文所選工程建設(shè)河道干流長約13.5 km，內(nèi)部趕潮河段約長5.5 km，流域面積為61.82 km2。內(nèi)部城市建設(shè)結(jié)構(gòu)約占總體結(jié)構(gòu)的56%，大多數(shù)土地基礎(chǔ)標(biāo)高位于4.5 m之下，工程施工區(qū)的土地標(biāo)高較低，同時該地多暴雨，將受到澇災(zāi)侵蝕，區(qū)域內(nèi)澇頻繁，影響施工區(qū)域內(nèi)部的各項設(shè)施的建造與發(fā)展。設(shè)置的松林蕩排澇泵站基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)模約為150，選用7臺流通規(guī)模為37.5的縱貫排澇泵站機，水閘的基礎(chǔ)功能為排除內(nèi)澇，設(shè)置過閘通道的最大流量為240 m3/s，使其達到內(nèi)部水流流通的最大機制程度[1]。泵站水閘結(jié)構(gòu)設(shè)置為三孔結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)寬度為55 m，中部孔隙內(nèi)部含有寬度為33 m的平板式閘門，泵站水閘的最大過流性能為350 m3/s，可實現(xiàn)斷流截面水流流通，開口的寬度約占75 m，構(gòu)建截面參數(shù)如表1。

表1 截面參數(shù)

根據(jù)排澇泵站所處的地理結(jié)構(gòu)，泵站基端水流流動方向為水流順流方向，可根據(jù)不同的水流流向控制內(nèi)部水流的流通方向。結(jié)合基坑寬度構(gòu)建相應(yīng)的基坑支護安全防護裝置，保證基坑支護施工過程處于安全場景下。基坑的深度7.5～8.5 m之間，主要操作廠房的總長為22 m，其中，基坑的深度在14.0 m之上。

結(jié)合水閘的結(jié)構(gòu)布置，基坑支護的總長度約為134 m，總體寬度約為85 m，基坑深度約為7.5 m，內(nèi)部泵站水閘閘室與上下游洪段總長度為30 m，基坑內(nèi)部深度高于9.0 m。泵站水閘選址在松林蕩水流區(qū)域內(nèi)部水流流通量較大的區(qū)域，總體占地面積為62 253 m2，距離區(qū)域海岸線約5.75 m?；又ёo壓縮系數(shù)為1.57，能夠控制水閘處于安全操作范圍內(nèi)[2]。

2 土釘分布形式優(yōu)化

按照工程概況，分析土釘分布形式，同時優(yōu)化其施工形式，減少對土壤的擾動次數(shù)。首先，加強對排澇泵站的地形管理力度，劃分基坑土釘分布結(jié)構(gòu)，支撐土釘分布結(jié)構(gòu)體系的組成部分為五個部分，在實現(xiàn)土壤土釘材料的安裝后，調(diào)節(jié)土釘分布的活動范圍，同時增加預(yù)應(yīng)力的供給力度[3]。

由于傳統(tǒng)基坑支護施工設(shè)計中對于土壤的偏移掌控程度較差，本文在第一次施工后優(yōu)化偏移土壤的土釘分布層，計算土壤形變極限，并控制形變參數(shù)處于施工安全設(shè)計等級中，檢驗水平位移過程中的施工狀態(tài)，在產(chǎn)生土壤偏移時調(diào)整施工方向，并根據(jù)基坑土釘預(yù)應(yīng)力的情況調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力供給信息，在進行預(yù)應(yīng)力供給時，時刻確保土釘材料處于受力均勻的狀態(tài)中，并構(gòu)建第一次施工后的地基土壤偏移位移云圖，如圖1。

圖1 第一次施工后地基土壤偏移位移云圖

由圖1可知，在第一次施工時，土壤的最大位移產(chǎn)生于基坑底部，處于滑移面上部，高度為8.5 mm，尚位于安全施工監(jiān)測范圍內(nèi)，東側(cè)排樁土釘累計位移距離為18 mm。

穩(wěn)定基坑支護地形邊坡，縮減表面流沙的流動速率，降低地形隆起的出現(xiàn)率，實現(xiàn)在干燥環(huán)境下的軟土地基基坑開挖操作，設(shè)置第二次施工后地基土壤偏移位移云圖，如圖2。

由上述圖示可知，在第二次施工后，土壤的最大水平位移處于挖掘?qū)拥牡撞课恢?，深度?0.5 mm，尚且位于安全監(jiān)測施工范圍內(nèi)，東側(cè)排樁土釘累計位移距離為17 mm。

在實現(xiàn)多次施工檢驗后，獲取土壤偏移量參數(shù)，根據(jù)參數(shù)信息優(yōu)化基坑土釘分布結(jié)構(gòu)，執(zhí)行基層處理土釘設(shè)置，在施工的狀態(tài)下對基坑土釘?shù)木唧w施工材料進行分析，并設(shè)置土釘材料板，將土釘材料板由基坑底部向上平鋪粘貼，同時搭建接縫點，將接縫點與基坑自動連接，并結(jié)合水平操作機制，控制接縫點的連接方向與土釘材料板處于水平方向中[4]。

在優(yōu)化設(shè)計過程中根據(jù)土釘材料特性進行施工操作，針對材料的鋪設(shè)方向處理土釘分布方向，選擇與施工方向相垂直的方向，同時在施工中盡量減少土釘材料內(nèi)部的接連數(shù)量，搭接縫按照標(biāo)準(zhǔn)公式進行運算連接處理。改善土釘材料選取數(shù)據(jù)，較長土釘寬度為1 cm，土釘材料的有效寬度在0.3 cm以下，縮減土釘分布距離，控制分布距離在2.5 cm以下。

本文開挖深度約為3.5 m的基坑，同時清除堵塞淤泥，挖掘外部轉(zhuǎn)換層土壤，將土壤空間擴展到基坑土釘層的陰影面外1.2 m寬的位置，并設(shè)置偏移后的土釘結(jié)構(gòu)圖，如圖3。

圖3 偏移后結(jié)構(gòu)

在實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)整后，管理土壤的偏移數(shù)據(jù)，并根據(jù)土釘分布結(jié)構(gòu)進行方案創(chuàng)新，選擇單網(wǎng)鋼筋片。管理基坑土釘與基坑表層土壤關(guān)系，控制土層水流方向為水平方向。根據(jù)水平層次進行土釘材料板結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，同時利用水流疏導(dǎo)裝置進行整體引導(dǎo)，混合基坑土釘與土壤表層，并調(diào)節(jié)表層土層的混合比例。實現(xiàn)對松林蕩排澇泵站水閘基坑的土釘分布形式優(yōu)化。

3 松林蕩排澇泵站水閘基坑支護施工優(yōu)化設(shè)計方案實施

構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)值模型，基于基坑樁體直徑為0.7 m，整體模型的構(gòu)件尺寸偏小，須在地基土壤表層設(shè)置固定模塊節(jié)點，分解排樁模型結(jié)構(gòu)，減少擾流情況的出現(xiàn)次數(shù)，將排樁深度控制在30 m之下，同時根據(jù)松林蕩的實際地形情況確定施工設(shè)計的方案參數(shù)，設(shè)置施工操作結(jié)構(gòu)圖，如圖4。

圖4 基坑支護數(shù)值模型 (單位：m)

結(jié)合圖4模擬施工數(shù)值參數(shù)，施工進程中實現(xiàn)對外部區(qū)域環(huán)境的調(diào)節(jié)操作，并選用監(jiān)控裝置監(jiān)控施工區(qū)域施工情況。由于施工地段土層厚度可達到35.78 m，且性質(zhì)黏軟，土層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較為松散，需要按照優(yōu)化方案需求，劃分基坑支護的地基狀況。在計算理論分析的基礎(chǔ)上調(diào)整基坑支護的表層地基調(diào)試狀態(tài)[5]。在支護施工過程中，由于砂石及黏土的土質(zhì)層層理較為特殊，需特別注意操作的有效性，選擇土質(zhì)層結(jié)構(gòu)較為簡單的支護施工地基作為數(shù)值模擬的主要分析對象，保持土層的穩(wěn)定性，避免土壤的二次偏移，并獲取模擬數(shù)值參數(shù)[6]。

基坑支護的構(gòu)建區(qū)域多為支護管理區(qū)域，在進行結(jié)果分析的同時需提升對支護填充物的要求，避免因支護構(gòu)建材料的質(zhì)量問題導(dǎo)致的計算失誤現(xiàn)象的產(chǎn)生。根據(jù)計算結(jié)果分析圖繪制結(jié)果數(shù)據(jù)如表2。

表2 偏移結(jié)果數(shù)據(jù)

根據(jù)上述計算結(jié)果，需加強對西側(cè)與北側(cè)的排樁深度處理，減少其對土壤偏移程度的影響?；诖耍瑴p少對基坑支護的材料設(shè)置程度，管理不同區(qū)域基坑支護的材料填充狀況，及時躲避填充物回沖狀況，由此改善基坑支護施工情況，將基坑支護的范圍擴展至地面保護區(qū)域，同時分析松林蕩的內(nèi)部水流情況，考慮具體水流的流動方向，由于在雨季，施工區(qū)域會產(chǎn)生較強的降水，導(dǎo)致該河段內(nèi)徑流量暴漲，影響施工作業(yè)過程，為此，需在此時段內(nèi)加快施工速度，同時分析發(fā)生偏移的土層表面土壤狀態(tài)，查詢偏移結(jié)果參數(shù)，管理排樁深入深度與土壤偏移間的關(guān)系，設(shè)置偏移結(jié)果圖，如圖5。

圖5 偏移結(jié)果

由圖5可知，當(dāng)排樁深入深度減少1 m時，土壤水平位移將與初始基坑施工方案土壤位移數(shù)據(jù)一致，最大位移數(shù)值為14.6 mm，處于預(yù)警值范圍內(nèi)。由此可以分析出在施工過程中需縮減排樁深入深度，降低周圍土壤擾動率，在固有的施工模型的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)土壤的施工程度，實現(xiàn)偏移結(jié)果檢驗。

調(diào)節(jié)原有的基坑施工地表信息處理方式，通過對基坑排樁的地基表面基礎(chǔ)狀況、外部區(qū)域環(huán)境情況、基坑構(gòu)建選址需求、施工的配置裝置等執(zhí)行綜合確認指令。確?；优艠短幱诹己玫纳疃裙芸貭顟B(tài)下，加強對基坑排樁的深度開挖的控制。當(dāng)外部區(qū)域環(huán)境處于較為松散的狀態(tài)下時，選用土釘墻以及重力式擋土墻的排樁施工方式；當(dāng)外部區(qū)域環(huán)境的形式較為緊張時，基坑排樁的開挖深度較深，選用基坑內(nèi)部懸臂式支護結(jié)構(gòu)或拉錨式支護結(jié)構(gòu)實現(xiàn)基坑排樁的維護與管理；在基坑排樁開挖深度過大的情況下，外部區(qū)域環(huán)境的狀態(tài)過于緊張且基坑地基表層條件較差時，選擇內(nèi)支撐型式執(zhí)行基坑排樁構(gòu)建指令。

分類進行基坑排樁深度結(jié)構(gòu)選擇的施工操作，同時集中施工力度加強對基坑排樁深度開挖的施工管理，引導(dǎo)排樁內(nèi)部水流在防澇原則下實現(xiàn)水體流通操作，完成對松林蕩排澇泵站水閘基坑支護的施工優(yōu)化設(shè)計方案實施操作。

4 結(jié) 語

(1)構(gòu)建基坑排樁模型是需注重對工況的確認程度，并調(diào)整原有排樁的插入深度，確保其深度處于預(yù)警值范圍內(nèi)，并經(jīng)過調(diào)節(jié)插入深度減少其對土壤偏移量的影響程度，根據(jù)優(yōu)化后的方案可知，將排樁嵌固深度縮減1 m可有效降低其對土壤偏移的影響。

(2)進一步優(yōu)化土壤土釘分布空間，以提升其穩(wěn)固性。優(yōu)化土釘分布結(jié)構(gòu)，減少因土釘分布錯誤造成的土壤偏移現(xiàn)象的產(chǎn)生。進而達到優(yōu)化整體設(shè)計方案的目的。