論述水利工程相鄰施工結構物運行安全實際運用控制

曹芳軍+段景朝

摘要：水利工程的特殊性，要求既具備運行條件又具備過水條件，因此在施工過程中安全運行尤為重要，本文主要講述南水北調配套工程中，新建的泵房工程的施工影響施工完成的節(jié)制閘工程結構穩(wěn)定的安全計算，防護計算及后期觀測得出的實際結論。

關鍵詞：施工 結構 安全 控制

1 工程概述

1.1 工程概況

前柳林泵站位于京密引水渠樁號84+293～84+514.7范圍內，京密引水渠左岸，現(xiàn)狀柳林倒虹吸北側。設計流量為20m3/s，總裝機容量1420kW。泵站等別為Ⅱ等，泵站主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級。工程區(qū)地震動峰值加速度0.208g，相應地震基本烈度為8度。泵站選用4臺立式軸流泵機組，3工1備，單機流量6.67m3/s。

主要建筑物包括：節(jié)制閘、進水渠、進水池、主廠房、副廠房、出水渠及輔助管理用房等。節(jié)制閘工程前期水下部位施工完畢具備通水條件，主泵房利用泵站進出水口新建二期圍堰進行施工導流，保證主泵房段的施工作業(yè)。

1.2 工程特點

前柳林泵站工程新建在現(xiàn)有京密引水渠內，由于保證現(xiàn)狀渠道盡快恢復供水需求，首先施工了渠道內的節(jié)制閘工程，在主泵房施工永久征地完成后進行施工。因此為保證泵站節(jié)制閘部位施工，已經進行了節(jié)制閘工程的施工，并且結構物的混凝土施工基本完成。根據不同開挖高程進行分析，主要存在以下問題：

①已形成結構物與相鄰泵站結構高程相差近11m，新開挖泵站距離已完成節(jié)制閘最近處9.5m。

②節(jié)制閘開挖后與地質報告描述基本相符，為淤泥質重粉質粘土，平均厚度為4m。節(jié)制閘已按照設計圖紙要求進行了開挖換填，節(jié)制閘部位開挖至平均高程42.00m。

③根據開挖規(guī)范要求，首先施工部位為泵站主泵房（最低點41.6m），而實際未能施工。

④節(jié)制閘部位首先通水運行，泵站施工主要集中在通水期間，泵站的開挖對節(jié)制閘的結構物有安全風險。

2 基坑開挖支護的驗算

根據設計圖紙及施工實際情況，現(xiàn)階段進行泵站主廠房的開挖，首先根據現(xiàn)有的地質及結構尺寸進行節(jié)制閘側的穩(wěn)定分析，利用鋼板樁靈活性及板樁的強度對基坑進行支護，利用鋼管樁的抗彎性進行變型穩(wěn)定。

2.1 邊坡穩(wěn)定性計算

本計算書采用瑞典條分法進行分析計算，假定滑動面為圓柱面及滑動土體為不變形剛體，還假定不考慮土條兩側上的作用力。

計算結論如下：

第1步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.212<1.30不滿足要求！ [標高-2.000m]

第2步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.122<1.30不滿足要求！ [標高-5.000m]

2.2 鋼板樁穩(wěn)定性計算

本計算書的編制參照《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99），《土力學與地基基礎》（清華大學出版社出版）等編制。

重要性系數：1.10；

開挖深度度h：5.10m；

基坑外側水位深度hwa：9m；

基坑內側水位深度hwp：2.00m；

樁嵌入土深度hd：6.9m；

基坑邊緣外荷載形式：荷載局部布置；

均布荷載的分布寬度b0：10m；

荷載邊沿至基坑邊的距離b1：1.00m；

土坡面上均布荷載值q0：60.00kN/m；

懸臂板樁材料：36c號工字鋼；

彈性模量E：206000N/mm2；

強度設計值[fm]：205N/mm2；

樁間距bs：0.50m；

截面抵抗矩Wx：962cm3；

截面慣性矩Ix：17310.00cm4；

基坑土層參數：

■

經驗算，材料的強度不滿足要求，重新選取抗彎剛度大的截面，重新計算。根據計算得出，在沒有支護的情況下邊坡失去穩(wěn)定，因此采用一排鋼板樁進行了邊坡穩(wěn)定性支護，但實際情況是節(jié)制閘的施工已經進入尾聲，泵站的開挖勢必影響結構物的安全要求，為保證結構物的安全穩(wěn)定，因此進行了鋼板樁的材料撓度計算，鋼板樁不符合位移變化要求，因此選用抗位移材料較大的鋼管樁進行加固處理。

2.3 鋼管樁排樁支護

2.3.1 排樁支護（見圖1）

基本信息（見表1）。

2.3.2 經驗算初步結論

①基坑變形控制：本明挖基坑深度約6m。根據基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件，參照兩個行業(yè)標準：《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）和《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012），本基坑變形控制等級為一級，計算基坑水平變形量為9.45mm≤30mm，基坑變形滿足規(guī)范要求。

②基坑邊坡的整體穩(wěn)定性計算，計算結果為K=2.3≥1.2，滿足整體穩(wěn)定性要求。

③基坑邊坡的抗隆起計算，計算結果為K=1.33≥1.1，滿足基坑底抗隆起要求。

④Ky=37.92/30.00=1.26≥1.05，基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定。

⑤節(jié)制閘處沉降量約為0mm。

3 過程檢測

3.1 施工過程震動檢測

由于工程施工過程的干擾，防止因施工機械施工過程中產生的震動，影響新建結構物的安全。采用試驗檢測的方法，控制施工期間的干擾。鋼管樁距離泵站節(jié)制閘主體結構最近距離9.5m鋼管樁施工時產生較大的振動，根據要求，需要測試鋼管樁的施工振動的大小，判定鋼管樁施工對節(jié)制閘結構的影響。

表2 測試結果匯總表

■

依據《建筑工程容許振動標準》（GB50868-2013）8.0.2節(jié)關于打樁、振沖等基礎施工對建筑結構影響在時域范圍內的容許振動值，鋼管樁施工監(jiān)測的節(jié)制閘主體結構振動速度峰值小于3.0mm/s，振動在規(guī)定的容許值范圍。

3.2 結論

根據計算成果分析，邊坡自身穩(wěn)定性差，采用鋼板樁及鋼管樁進行統(tǒng)一計算，滿足設計及規(guī)范要求，因此采用鋼板樁及鋼管樁統(tǒng)一加固的方案。為保證鋼板樁及鋼管樁的統(tǒng)一受力，在上部采用20a工字鋼進行連接，間距5m布置。因鋼管樁與鋼板樁考慮后期通水后條件的要求，為保證泵站基坑的正常施工，在鋼管樁開挖面?zhèn)劝惭b焊接3mm鋼板進行基坑內防滲處理。

參考文獻：

[1]朱躍忠.水利工程建設質量管理研究[J].科技與企業(yè)，2013（07）.

[2]茹克亞·阿布里孜.水利工程施工布置的特點及總體布置措施[J].黑龍江水利科技，2012（09）.

[3]彭海瑩，高領，石榮錦.水利工程環(huán)保型施工措施分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（03）.endprint

摘要：水利工程的特殊性，要求既具備運行條件又具備過水條件，因此在施工過程中安全運行尤為重要，本文主要講述南水北調配套工程中，新建的泵房工程的施工影響施工完成的節(jié)制閘工程結構穩(wěn)定的安全計算，防護計算及后期觀測得出的實際結論。

關鍵詞：施工 結構 安全 控制

1 工程概述

1.1 工程概況

前柳林泵站位于京密引水渠樁號84+293～84+514.7范圍內，京密引水渠左岸，現(xiàn)狀柳林倒虹吸北側。設計流量為20m3/s，總裝機容量1420kW。泵站等別為Ⅱ等，泵站主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級。工程區(qū)地震動峰值加速度0.208g，相應地震基本烈度為8度。泵站選用4臺立式軸流泵機組，3工1備，單機流量6.67m3/s。

主要建筑物包括：節(jié)制閘、進水渠、進水池、主廠房、副廠房、出水渠及輔助管理用房等。節(jié)制閘工程前期水下部位施工完畢具備通水條件，主泵房利用泵站進出水口新建二期圍堰進行施工導流，保證主泵房段的施工作業(yè)。

1.2 工程特點

前柳林泵站工程新建在現(xiàn)有京密引水渠內，由于保證現(xiàn)狀渠道盡快恢復供水需求，首先施工了渠道內的節(jié)制閘工程，在主泵房施工永久征地完成后進行施工。因此為保證泵站節(jié)制閘部位施工，已經進行了節(jié)制閘工程的施工，并且結構物的混凝土施工基本完成。根據不同開挖高程進行分析，主要存在以下問題：

①已形成結構物與相鄰泵站結構高程相差近11m，新開挖泵站距離已完成節(jié)制閘最近處9.5m。

②節(jié)制閘開挖后與地質報告描述基本相符，為淤泥質重粉質粘土，平均厚度為4m。節(jié)制閘已按照設計圖紙要求進行了開挖換填，節(jié)制閘部位開挖至平均高程42.00m。

③根據開挖規(guī)范要求，首先施工部位為泵站主泵房（最低點41.6m），而實際未能施工。

④節(jié)制閘部位首先通水運行，泵站施工主要集中在通水期間，泵站的開挖對節(jié)制閘的結構物有安全風險。

2 基坑開挖支護的驗算

根據設計圖紙及施工實際情況，現(xiàn)階段進行泵站主廠房的開挖，首先根據現(xiàn)有的地質及結構尺寸進行節(jié)制閘側的穩(wěn)定分析，利用鋼板樁靈活性及板樁的強度對基坑進行支護，利用鋼管樁的抗彎性進行變型穩(wěn)定。

2.1 邊坡穩(wěn)定性計算

本計算書采用瑞典條分法進行分析計算，假定滑動面為圓柱面及滑動土體為不變形剛體，還假定不考慮土條兩側上的作用力。

計算結論如下：

第1步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.212<1.30不滿足要求！ [標高-2.000m]

第2步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.122<1.30不滿足要求！ [標高-5.000m]

2.2 鋼板樁穩(wěn)定性計算

本計算書的編制參照《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99），《土力學與地基基礎》（清華大學出版社出版）等編制。

重要性系數：1.10；

開挖深度度h：5.10m；

基坑外側水位深度hwa：9m；

基坑內側水位深度hwp：2.00m；

樁嵌入土深度hd：6.9m；

基坑邊緣外荷載形式：荷載局部布置；

均布荷載的分布寬度b0：10m；

荷載邊沿至基坑邊的距離b1：1.00m；

土坡面上均布荷載值q0：60.00kN/m；

懸臂板樁材料：36c號工字鋼；

彈性模量E：206000N/mm2；

強度設計值[fm]：205N/mm2；

樁間距bs：0.50m；

截面抵抗矩Wx：962cm3；

截面慣性矩Ix：17310.00cm4；

基坑土層參數：

■

經驗算，材料的強度不滿足要求，重新選取抗彎剛度大的截面，重新計算。根據計算得出，在沒有支護的情況下邊坡失去穩(wěn)定，因此采用一排鋼板樁進行了邊坡穩(wěn)定性支護，但實際情況是節(jié)制閘的施工已經進入尾聲，泵站的開挖勢必影響結構物的安全要求，為保證結構物的安全穩(wěn)定，因此進行了鋼板樁的材料撓度計算，鋼板樁不符合位移變化要求，因此選用抗位移材料較大的鋼管樁進行加固處理。

2.3 鋼管樁排樁支護

2.3.1 排樁支護（見圖1）

基本信息（見表1）。

2.3.2 經驗算初步結論

①基坑變形控制：本明挖基坑深度約6m。根據基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件，參照兩個行業(yè)標準：《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）和《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012），本基坑變形控制等級為一級，計算基坑水平變形量為9.45mm≤30mm，基坑變形滿足規(guī)范要求。

②基坑邊坡的整體穩(wěn)定性計算，計算結果為K=2.3≥1.2，滿足整體穩(wěn)定性要求。

③基坑邊坡的抗隆起計算，計算結果為K=1.33≥1.1，滿足基坑底抗隆起要求。

④Ky=37.92/30.00=1.26≥1.05，基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定。

⑤節(jié)制閘處沉降量約為0mm。

3 過程檢測

3.1 施工過程震動檢測

由于工程施工過程的干擾，防止因施工機械施工過程中產生的震動，影響新建結構物的安全。采用試驗檢測的方法，控制施工期間的干擾。鋼管樁距離泵站節(jié)制閘主體結構最近距離9.5m鋼管樁施工時產生較大的振動，根據要求，需要測試鋼管樁的施工振動的大小，判定鋼管樁施工對節(jié)制閘結構的影響。

表2 測試結果匯總表

■

依據《建筑工程容許振動標準》（GB50868-2013）8.0.2節(jié)關于打樁、振沖等基礎施工對建筑結構影響在時域范圍內的容許振動值，鋼管樁施工監(jiān)測的節(jié)制閘主體結構振動速度峰值小于3.0mm/s，振動在規(guī)定的容許值范圍。

3.2 結論

根據計算成果分析，邊坡自身穩(wěn)定性差，采用鋼板樁及鋼管樁進行統(tǒng)一計算，滿足設計及規(guī)范要求，因此采用鋼板樁及鋼管樁統(tǒng)一加固的方案。為保證鋼板樁及鋼管樁的統(tǒng)一受力，在上部采用20a工字鋼進行連接，間距5m布置。因鋼管樁與鋼板樁考慮后期通水后條件的要求，為保證泵站基坑的正常施工，在鋼管樁開挖面?zhèn)劝惭b焊接3mm鋼板進行基坑內防滲處理。

參考文獻：

[1]朱躍忠.水利工程建設質量管理研究[J].科技與企業(yè)，2013（07）.

[2]茹克亞·阿布里孜.水利工程施工布置的特點及總體布置措施[J].黑龍江水利科技，2012（09）.

[3]彭海瑩，高領，石榮錦.水利工程環(huán)保型施工措施分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（03）.endprint

摘要：水利工程的特殊性，要求既具備運行條件又具備過水條件，因此在施工過程中安全運行尤為重要，本文主要講述南水北調配套工程中，新建的泵房工程的施工影響施工完成的節(jié)制閘工程結構穩(wěn)定的安全計算，防護計算及后期觀測得出的實際結論。

關鍵詞：施工 結構 安全 控制

1 工程概述

1.1 工程概況

前柳林泵站位于京密引水渠樁號84+293～84+514.7范圍內，京密引水渠左岸，現(xiàn)狀柳林倒虹吸北側。設計流量為20m3/s，總裝機容量1420kW。泵站等別為Ⅱ等，泵站主要建筑物級別為2級，次要建筑物為3級。工程區(qū)地震動峰值加速度0.208g，相應地震基本烈度為8度。泵站選用4臺立式軸流泵機組，3工1備，單機流量6.67m3/s。

主要建筑物包括：節(jié)制閘、進水渠、進水池、主廠房、副廠房、出水渠及輔助管理用房等。節(jié)制閘工程前期水下部位施工完畢具備通水條件，主泵房利用泵站進出水口新建二期圍堰進行施工導流，保證主泵房段的施工作業(yè)。

1.2 工程特點

前柳林泵站工程新建在現(xiàn)有京密引水渠內，由于保證現(xiàn)狀渠道盡快恢復供水需求，首先施工了渠道內的節(jié)制閘工程，在主泵房施工永久征地完成后進行施工。因此為保證泵站節(jié)制閘部位施工，已經進行了節(jié)制閘工程的施工，并且結構物的混凝土施工基本完成。根據不同開挖高程進行分析，主要存在以下問題：

①已形成結構物與相鄰泵站結構高程相差近11m，新開挖泵站距離已完成節(jié)制閘最近處9.5m。

②節(jié)制閘開挖后與地質報告描述基本相符，為淤泥質重粉質粘土，平均厚度為4m。節(jié)制閘已按照設計圖紙要求進行了開挖換填，節(jié)制閘部位開挖至平均高程42.00m。

③根據開挖規(guī)范要求，首先施工部位為泵站主泵房（最低點41.6m），而實際未能施工。

④節(jié)制閘部位首先通水運行，泵站施工主要集中在通水期間，泵站的開挖對節(jié)制閘的結構物有安全風險。

2 基坑開挖支護的驗算

根據設計圖紙及施工實際情況，現(xiàn)階段進行泵站主廠房的開挖，首先根據現(xiàn)有的地質及結構尺寸進行節(jié)制閘側的穩(wěn)定分析，利用鋼板樁靈活性及板樁的強度對基坑進行支護，利用鋼管樁的抗彎性進行變型穩(wěn)定。

2.1 邊坡穩(wěn)定性計算

本計算書采用瑞典條分法進行分析計算，假定滑動面為圓柱面及滑動土體為不變形剛體，還假定不考慮土條兩側上的作用力。

計算結論如下：

第1步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.212<1.30不滿足要求！ [標高-2.000m]

第2步開挖內部整體穩(wěn)定性安全系數Fs= 1.122<1.30不滿足要求！ [標高-5.000m]

2.2 鋼板樁穩(wěn)定性計算

本計算書的編制參照《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-99），《土力學與地基基礎》（清華大學出版社出版）等編制。

重要性系數：1.10；

開挖深度度h：5.10m；

基坑外側水位深度hwa：9m；

基坑內側水位深度hwp：2.00m；

樁嵌入土深度hd：6.9m；

基坑邊緣外荷載形式：荷載局部布置；

均布荷載的分布寬度b0：10m；

荷載邊沿至基坑邊的距離b1：1.00m；

土坡面上均布荷載值q0：60.00kN/m；

懸臂板樁材料：36c號工字鋼；

彈性模量E：206000N/mm2；

強度設計值[fm]：205N/mm2；

樁間距bs：0.50m；

截面抵抗矩Wx：962cm3；

截面慣性矩Ix：17310.00cm4；

基坑土層參數：

■

經驗算，材料的強度不滿足要求，重新選取抗彎剛度大的截面，重新計算。根據計算得出，在沒有支護的情況下邊坡失去穩(wěn)定，因此采用一排鋼板樁進行了邊坡穩(wěn)定性支護，但實際情況是節(jié)制閘的施工已經進入尾聲，泵站的開挖勢必影響結構物的安全要求，為保證結構物的安全穩(wěn)定，因此進行了鋼板樁的材料撓度計算，鋼板樁不符合位移變化要求，因此選用抗位移材料較大的鋼管樁進行加固處理。

2.3 鋼管樁排樁支護

2.3.1 排樁支護（見圖1）

基本信息（見表1）。

2.3.2 經驗算初步結論

①基坑變形控制：本明挖基坑深度約6m。根據基坑規(guī)模與周邊環(huán)境條件，參照兩個行業(yè)標準：《建筑基坑工程技術規(guī)范》（YB9258-97）和《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012），本基坑變形控制等級為一級，計算基坑水平變形量為9.45mm≤30mm，基坑變形滿足規(guī)范要求。

②基坑邊坡的整體穩(wěn)定性計算，計算結果為K=2.3≥1.2，滿足整體穩(wěn)定性要求。

③基坑邊坡的抗隆起計算，計算結果為K=1.33≥1.1，滿足基坑底抗隆起要求。

④Ky=37.92/30.00=1.26≥1.05，基坑底部土抗承壓水頭穩(wěn)定。

⑤節(jié)制閘處沉降量約為0mm。

3 過程檢測

3.1 施工過程震動檢測

由于工程施工過程的干擾，防止因施工機械施工過程中產生的震動，影響新建結構物的安全。采用試驗檢測的方法，控制施工期間的干擾。鋼管樁距離泵站節(jié)制閘主體結構最近距離9.5m鋼管樁施工時產生較大的振動，根據要求，需要測試鋼管樁的施工振動的大小，判定鋼管樁施工對節(jié)制閘結構的影響。

表2 測試結果匯總表

■

依據《建筑工程容許振動標準》（GB50868-2013）8.0.2節(jié)關于打樁、振沖等基礎施工對建筑結構影響在時域范圍內的容許振動值，鋼管樁施工監(jiān)測的節(jié)制閘主體結構振動速度峰值小于3.0mm/s，振動在規(guī)定的容許值范圍。

3.2 結論

根據計算成果分析，邊坡自身穩(wěn)定性差，采用鋼板樁及鋼管樁進行統(tǒng)一計算，滿足設計及規(guī)范要求，因此采用鋼板樁及鋼管樁統(tǒng)一加固的方案。為保證鋼板樁及鋼管樁的統(tǒng)一受力，在上部采用20a工字鋼進行連接，間距5m布置。因鋼管樁與鋼板樁考慮后期通水后條件的要求，為保證泵站基坑的正常施工，在鋼管樁開挖面?zhèn)劝惭b焊接3mm鋼板進行基坑內防滲處理。

參考文獻：

[1]朱躍忠.水利工程建設質量管理研究[J].科技與企業(yè)，2013（07）.

[2]茹克亞·阿布里孜.水利工程施工布置的特點及總體布置措施[J].黑龍江水利科技，2012（09）.

[3]彭海瑩，高領，石榮錦.水利工程環(huán)保型施工措施分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（03）.endprint