徐州市夾河街強(qiáng)排泵站深基坑施工方案分析

牛冬春，薛振寧，夏曉娟，劉 肖

（徐州市水利工程建設(shè)管理中心,江蘇 徐州 221400）

1 引言

施工質(zhì)量是決定工程實(shí)施效果的關(guān)鍵步驟,為了提高工程施工質(zhì)量采取合適的施工方案是非常必要的[1-4]。因此,在工程實(shí)施前對工程施工過程中的重難點(diǎn)問題進(jìn)行分析,制定適宜的施工方案對工程施工效果影響較大。

2 工程概況

夾河街強(qiáng)排泵站在黃河南路與中山北路交叉口西南角,泵站占地面積約150 m2,在泵站西側(cè)黃河南路路南綠化帶內(nèi)新建預(yù)制艙式變電所1座；自泵站頂進(jìn)DN2800管道122 m至中山北路與夾河?xùn)|街交叉口頂管工作井內(nèi),再沿泵站向北頂進(jìn)D2220×24鋼管60 m接至故黃河新建出水口。

泵站開挖截面尺寸（長）12.50 m×（寬）12 m,頂標(biāo)高為38.90 m,底標(biāo)高為21.60 m,下設(shè)10 cmC20砼墊層?，F(xiàn)狀地面標(biāo)高35.90 m,開挖深度14.40 m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1000@650 mm鉆孔咬合灌注樁,支護(hù)樁樁頂標(biāo)高34.90 m、樁底標(biāo)高8.35 m,樁長26.55 m。鋼筋砼樁澆筑C35水下砼,素砼樁澆筑C20水下砼。灌注樁后采用Φ800@650高壓旋噴樁止水帷幕?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為“一級”。

泵站在黃河南路與中山北路交叉口西南角黃河景園開發(fā)商圍擋內(nèi),泵站施工范圍內(nèi)不存在管線保護(hù)情況,基坑距離周邊建筑物較遠(yuǎn),但距離中山北路和黃河南路較近。

3 保護(hù)對象及施工重難點(diǎn)

3.1 保護(hù)對象及措施

泵站基坑沿線的中山北路和黃河南路對夾河街強(qiáng)排泵站基坑工程影響最大,應(yīng)為重點(diǎn)監(jiān)測保護(hù)對象。

針對基坑道路的保護(hù)措施：

（1）施工過程中做好地下水位及周圍建構(gòu)筑物沉降、開裂監(jiān)測見證工作；對地表道路做好沉降觀測。

（2）在圍護(hù)施工過程中施工方需要每天安排專人對道路進(jìn)行監(jiān)測檢查,重點(diǎn)關(guān)注地面是否出現(xiàn)新增裂縫,一旦發(fā)現(xiàn)將立即停止作業(yè)。

3.2 工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

3.2.1 基坑工程特點(diǎn)及難點(diǎn)

（1）工程地質(zhì)相對復(fù)雜,上部土質(zhì)較差

夾河街強(qiáng)排泵站基坑開挖深度范圍內(nèi)存在①層雜填土,工程性質(zhì)差,施工前應(yīng)先清除；下面是②層粉土和③層粉質(zhì)粘土以及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,②層粉土厚度在7.6 m～11.70 m左右,③層粉質(zhì)粘土厚度在0.20 m～2.00 m左右,淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土厚度在3.8 m～8.00 m左右,這三層土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)較差,屬于不利土層。

（2）地下水位偏高,分布復(fù)雜,且受降雨影響較大

擬建場地相對周邊地勢略低,且離故黃河近,對場地上層潛水有補(bǔ)給作用。對本基坑開挖影響的主要為潛水,賦存于②層粉土中。地下水位偏高,初見水位在0.10 m～1.50 m左右,平均在0.62 m左右。

（3）基坑圍護(hù)形式較多

夾河街強(qiáng)排泵站基坑包含多種基坑支護(hù)形式,有鉆孔灌注樁支護(hù)、高壓旋噴樁止水帷幕等,如何更好地組織各類工種施工,確保圍護(hù)質(zhì)量極為關(guān)鍵。

（4）周邊住宅業(yè)主對本基坑工程的影響

夾河街強(qiáng)排泵站基坑西側(cè)為住宅,因此要注意揚(yáng)塵、噪音的控制。

3.2.2 難點(diǎn)解決方案措施

（1）工程地質(zhì)條件相對復(fù)雜,需要加強(qiáng)基坑監(jiān)測,強(qiáng)化信息化施工。以基坑自身及周邊環(huán)境為對象,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整施工工藝,并制定嚴(yán)密的應(yīng)急機(jī)制、響應(yīng)預(yù)案。特別是針對道路以進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測,實(shí)施信息化施工,減少對周邊環(huán)境影響,以保證管線及周邊建筑安全。

（2）該工程場地內(nèi)地下水對本工程影響較大,故針對本工程基坑降水,通過強(qiáng)化高壓旋噴樁施工質(zhì)量,使其達(dá)到止水的效果。

（3）針對周邊環(huán)境保護(hù),主要控制基坑變形。確保基坑支護(hù)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的情況下,采用分段分塊開挖模式,開挖至坑底后及時澆筑墊層（必要時可考慮加厚墊層或配筋墊層）等方式控制基坑變形。進(jìn)一步復(fù)核周邊環(huán)境、管線,不良地質(zhì)情況及其它需保護(hù)對象,并在施工開始前對已發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行處理。

（4）施工現(xiàn)場裸土采用密目網(wǎng)覆蓋,動土施工霧炮車緊跟,減少揚(yáng)塵；噪音控制方面,一是加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備進(jìn)場報(bào)驗(yàn)及檢修,減少不必要的噪音,在滿足進(jìn)度要求的前提下,避免長時間夜間施工,減少投訴風(fēng)險(xiǎn)。

4 深基坑施工方案分析

4.1 灌注樁施工

圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用Φ1000@650 mm鉆孔咬合灌注樁,支護(hù)樁樁頂標(biāo)高34.90 m、樁底標(biāo)高8.35 m,樁長26.55 m,葷樁40根,素樁40根。鋼筋砼樁澆筑C35水下砼,素砼樁澆筑C20水下砼。

4.1.1 施工工藝原理及特點(diǎn)

鉆孔咬合樁施工采用“鉆機(jī)+超緩凝型砼”方案。具有以下特點(diǎn)：

（1）成孔精度可以得到有效控制；

（2）振動小,減少對環(huán)境的污染,有利于文明施工；

（3）沉降變形易控制；

（4）成樁質(zhì)量高,樁身強(qiáng)度可按設(shè)計(jì)要求提高；

一般地，接地極線路的絕緣配置遠(yuǎn)低于特/超高壓直流線路，將二者共塔架設(shè)在雷擊情況下存在發(fā)生直流線路雙極閉鎖的潛在風(fēng)險(xiǎn)。目前國內(nèi)外學(xué)者對直線線路的耐雷性能和直流線路雙極閉鎖事故研究較多[1-6],但卻鮮有關(guān)于極導(dǎo)線與接地極線共塔架設(shè)線路的研究。文獻(xiàn)[3]雖然對±500 kV直流極線與接地極線同塔架設(shè)時引起的雙極閉鎖事故進(jìn)行了分析，但尚未給出有效的反事故措施。

（5）具有止水作用。

咬合樁單樁施工工藝流程見圖2。

圖2 咬合樁單樁施工工藝流程

此工藝流程也可表示為圖3所示。

圖3 咬合樁施工工藝圖解

4.1.2 施工方法

（1） 導(dǎo)墻施工

為了提高鉆孔咬合樁孔口的定位精度并提高就位效率,在樁頂上部施作鋼筋砼導(dǎo)墻。導(dǎo)墻寬為3.4 m,厚度40 cm,C30混凝土。

（2） 取土成孔

在樁機(jī)就位后,吊裝第一節(jié)管在樁機(jī)鉗口中,找正套管垂直度后,磨樁下壓套管（每節(jié)套管長度約為7 m～8 m,壓入深度約為2.5 m～3.0 m,然后用抓斗從套管內(nèi)取土,一邊抓土、一邊繼續(xù)下壓套管,始終保持套管底口超前于開挖面的深度不小于2.5 m。。

（3） 吊放鋼筋籠

安裝鋼筋籠時應(yīng)保證鋼筋籠標(biāo)高正確。

（4） 灌注砼

砼灌注全部采用水下灌注,操作規(guī)程如下：

（1）在鋼筋籠吊裝合格后,安裝導(dǎo)管。

（2）安放混凝土漏斗與隔水橡皮球膽,并將導(dǎo)管提離孔底0.5 m。

（3）導(dǎo)管埋入深度宜保持在2 m～6 m之間。

（4）混凝土澆灌中應(yīng)防止鋼筋籠上浮。

（5）咬合樁砼需連續(xù)灌注。

（6）水下灌注砼坍落度控制在18 m～20 cm。

4.2 高壓旋噴樁施工

夾河街強(qiáng)排泵站深基坑工程鉆孔灌注樁外側(cè)設(shè)置?800@650 高壓旋噴咬合樁止水,水泥漿選用 42.5 級普通硅酸鹽水泥,水泥摻量為 200 kg/m。正式施工前需實(shí)施高壓旋噴樁鉆孔、成孔試驗(yàn),并確定施工技術(shù)參數(shù)。高壓旋噴樁施工工藝流程圖見圖4。

圖4 高壓旋噴施工工藝

4.3 土石方開挖

4.3.1 總體思路

土方開挖采用豎向垂直分層開挖方式,冠梁基坑土層部分采用挖機(jī)直接開挖。由于豎井基坑深度較深,隨著基坑開挖深度的不同,采用不同的機(jī)械配置。當(dāng)開挖深度小于 15 m時,采用 PC120 小挖機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)挖機(jī) PC220 及長臂挖機(jī)配合開挖轉(zhuǎn)運(yùn)土方；當(dāng)開挖深度大于 15 m 時,采用 PC120 型挖機(jī)、PC220 挖機(jī)配合 50 t 汽車吊吊裝土斗出土,使用 4 m3（土方斗尺寸 2.5 m×1.5 m×1 m,10 mm 厚鋼板加工制作而成）土方斗轉(zhuǎn)運(yùn)土方。每次開挖時,在基坑四周設(shè)置 0.4 m 寬、0.3 m深臨時集水溝,用水泵將水抽出,防止基坑內(nèi)積水。

4.3.2 土方開挖方法

（1）第一階段淺層土方開挖（0～5 m）

土方開挖包括兩部分,一是表層土方,即原地面至冠梁底部分（深度1.3 m）,二是冠梁底至基坑深度 5.0 m 以內(nèi)部分。表層土方采用 1 臺 PC220 標(biāo)準(zhǔn)挖機(jī)快速開挖土方至冠梁底,開挖深度 1.3 m,1∶1.5 放坡開挖。開挖至標(biāo)高后,立即施工冠梁。待冠梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,開挖冠梁以下土方（深度 5 m以內(nèi)）, 采用 1 臺 PC220 標(biāo)準(zhǔn)挖機(jī)、1 臺 PC120 小型挖機(jī)出土,小挖機(jī)在基坑內(nèi)將土轉(zhuǎn)運(yùn)至基坑邊,再由位于基坑邊的標(biāo)準(zhǔn)挖機(jī)將土挖出基坑卸至渣土車上直接外運(yùn)。

（2）第二階段土方開挖（基坑深度 5 m～15 m）

基坑深度 5 m～15 m 范圍土方開挖,采用PC120 小挖機(jī)（上下基坑采用 50 t 汽車吊） 在基坑內(nèi)挖土,再由位于基坑邊的長臂挖機(jī)將土挖出基坑卸至渣土車上直接外運(yùn)。

（3）第三階段土方開挖（基坑深度≥15 m）

基坑深度 15 m 至基坑底垂直段開挖深度較大,采用PC120 小挖機(jī)（上下基坑采 用 100 t 汽車吊）在基坑內(nèi)挖土,將土方轉(zhuǎn)至吊斗內(nèi),然后由汽車吊吊出基坑卸在基 坑邊上（或采用液壓抓斗直接出土）,再由一臺標(biāo)準(zhǔn)挖機(jī)將土轉(zhuǎn)至臨時堆土場或土方車外運(yùn)。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)調(diào)查和收集已有資料,徐州市夾河街強(qiáng)排泵站深基坑工程地質(zhì)條件復(fù)雜,上部土層較差；地下水位高,圍護(hù)型式多樣,周邊環(huán)境條件復(fù)雜,需要保護(hù)的構(gòu)筑物較多。

（2）針對深基坑工程實(shí)施過程中的重難點(diǎn)問題,在施工過程中需要加強(qiáng)監(jiān)測,采取截排水措施,保障基坑工程安全。

（3）根據(jù)基坑實(shí)際情況和類似工程經(jīng)驗(yàn),對深基坑工程灌注樁、旋噴樁以及土方開挖的施工工藝進(jìn)行分析,在施工過程中需要結(jié)合施工工藝要求進(jìn)行施工,以保障施工質(zhì)量。