軟基河道中水建筑物基坑支護(hù)方案比選分析

劉 翔

（杭州余杭農(nóng)林水利建設(shè)投資有限公司，浙江 杭州 311100）

軟基河道中水建筑物基坑支護(hù)方案比選分析

劉 翔

（杭州余杭農(nóng)林水利建設(shè)投資有限公司，浙江 杭州 311100）

在軟基的河道中建設(shè)水工建筑物時，經(jīng)常會遇到基坑的開挖，這些基坑有地質(zhì)條件差、深度深、工期緊、發(fā)生事故后影響大的特點，是建設(shè)單位在項目管理過程中重點考慮的問題。以杭州市余杭區(qū)TX河道中橡膠壩基坑支護(hù)工程為實例，根據(jù)工程特點，提出拋石鎮(zhèn)壓方案、攪拌樁地基加固方案和灌注樁支護(hù)方案，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)綜合對比，采用灌注樁支護(hù)方案。同時，結(jié)合工程實際情況，提出雙排灌注樁基坑支護(hù)與橡膠壩岸墻結(jié)合，既減少了對兩岸堤腳的開挖，提高了安全性，又使臨時工程與永久工程結(jié)合，降低了投資。

基坑支護(hù)；軟基；鉆孔灌注樁；攪拌樁；方案設(shè)計

Abstract:In the construction of hydraulic structures in the soft river,the foundation pit is often excavated.Management issues focused on the issue.Based on the engineering characteristics,the scheme of the riprap suppression scheme,the reinforcement foundation of the mixing pile and the support scheme of the pile are put forward.Through the comprehensive comparison of the economic technology,the casting pile Support program.At the same time,combined with the actual situation of the project,it is proposed that the combination of double-row piles and the foundation of the rubber dam can reduce the excavation of the embankment on both sides,improve the safety and make the temporary engineering combined with the permanent project investment.

Keywords:Supports of foundation pit,soft foundation,the bored pile,the mixed-in-place pile,the mixed pile and the scheme design

0 引言

隨著水利工程的發(fā)展，河道中布置建筑物已屢見不鮮，在軟基的河道中建設(shè)水閘、泵站、橡膠壩等水工建筑物時，基坑的大開挖已經(jīng)成為水利工程中不可避免的工作。但在基坑開挖過程中，開挖作業(yè)一般在軟土層、地下水水位較高的區(qū)域內(nèi)，稍有不慎，就會造成滑坡、塌方等工程安全事故的發(fā)生。河道中的水工建筑物施工工期往往受河流的水文特征的限制，建筑物的基礎(chǔ)施工需要在汛期前完成，施工工期緊。而根據(jù)以往施工經(jīng)驗，許多軟基河道中的水工建筑物基坑支護(hù)的臨時工程投資往往會超過建筑物底部基礎(chǔ)處理的永久工程投資。因此，如何有效降低基坑支護(hù)的費用并且加快施工進(jìn)度，對降低工程風(fēng)險，保護(hù)周邊建筑，降低工程投資有重要意義，是建設(shè)單位在項目管理過程中首要考慮的問題。

本文以杭州市余杭區(qū)TX河道中橡膠壩基坑支護(hù)為實例，分析各種基坑支護(hù)方法在軟基河道中的應(yīng)用，并根據(jù)工程實際情況，選擇適合該類工程的基坑支護(hù)方法。

1 工程概況

工程橡膠壩擬建場地為杭州市余杭區(qū)TX河道中，河道兩岸均為4級堤防，河中心底高程為0.5 m左右，橡膠壩右岸堤頂高程約9.8 m，左岸為堤頂高程約8.4 m，迎水坡坡比1∶2。考慮橡膠壩底板及護(hù)坦、消力池基礎(chǔ)的開挖，基坑底高程約-1.0 m，基坑深度相對于左右岸堤頂分別為10.8 m、9.4 m，屬于深基坑，同時該橡膠壩的基坑長、寬均約40 m，基坑總面積1600 m2，基坑周圍無民居、房屋建筑、道路等，但河道兩岸堤防為防洪建筑物，一旦因基坑開挖而失穩(wěn)，在汛期將會導(dǎo)致其保護(hù)范圍內(nèi)的居民、財產(chǎn)蒙受重大損失，對社會穩(wěn)定及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響較大。因此在設(shè)計階段就要考慮施工開挖時進(jìn)行基坑支護(hù)，確保基坑及兩側(cè)堤防的安全。

2 地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報告，基坑兩岸表部為Ⅰ1粉質(zhì)粘土與Ⅱ1層粉質(zhì)粘土，主要分布在河床底高程以上。河床底部以下主要為Ⅲ2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及Ⅲsil層淤泥，其中淤泥層厚度變化較大，局部缺失，性質(zhì)較差。下伏Ⅲsl層含泥礫砂、Ⅹ層含礫粉質(zhì)粘土性質(zhì)較好，但埋藏較深。主要控制土層有4～5 m厚的淤泥層及其下6～7 m厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，工程所在區(qū)域地質(zhì)條件較差，需考慮施工開挖的安全處理。同時經(jīng)調(diào)查河道兩岸堤段也曾發(fā)生過滑坡險情，主要采取拋石鎮(zhèn)壓、木樁支護(hù)等方式進(jìn)行簡單處理。

3 方案的比選

3.1 工程難點分析

（1）橡膠壩基礎(chǔ)相對兩岸基坑深度約為10 m，基坑深度深，如開挖過程中兩岸堤防失穩(wěn)，將會帶來的嚴(yán)重后果。

（2）基坑影響深度范圍內(nèi)的堤防基礎(chǔ)土體均為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土，厚度10 m以上，力學(xué)性質(zhì)差，對基坑整體穩(wěn)定不利。且河道兩岸附近堤段曾發(fā)生過滑坡險情，現(xiàn)狀堤防安全性偏差。

（3）橡膠壩基坑開挖受河道汛期影響較大，現(xiàn)有導(dǎo)流難以滿足汛期洪水過流能力，施工工期非常緊。

（4）施工期間車輛進(jìn)出頻繁，重型車輛也較多，附加荷載較大。

（5）橡膠壩左岸為滯洪區(qū)，汛期將承擔(dān)滯洪任務(wù)，現(xiàn)有堤防的安全要求高。

3.2 方案選擇

（1）拋石等鎮(zhèn)壓方案

主要措施為對基坑底部進(jìn)行拋石及塘渣擠淤鎮(zhèn)壓至橡膠壩底板底高程，用拋石及塘渣的鎮(zhèn)壓來保障兩岸堤防穩(wěn)定，同時可作為橡膠壩的護(hù)坦、消力池、海曼的基礎(chǔ)。為了滿足橡膠壩底部的防滲及沉降要求，橡膠壩壩袋段的基坑需采用灌注樁進(jìn)行支護(hù)，確保防滲安全。

在圍堰形成后，對河道基坑里進(jìn)行拋石擠淤及塘渣回填，拋石厚度1.5 m，在拋石上再填筑1.0 m厚的塘渣。根據(jù)計算，拋石及塘渣的寬度，右岸需10 m，左岸需15 m。

（2）攪拌樁地基加固方案

主要措施為采用水泥攪拌樁對整個橡膠壩基礎(chǔ)進(jìn)行地基處理，以改善土地性能，進(jìn)一步提高基坑底部軟土土體的強(qiáng)度，確保兩岸邊坡穩(wěn)定。考慮采用D60雙軸水泥攪拌樁，樁長10 m，樁頂高程-1.0 m，樁間距1 m，排拒1 m。根據(jù)計算，水泥攪拌樁地基處理的寬度，右岸為8 m，左岸為10 m。

（3）灌注樁支護(hù)方案

為橡膠壩基坑上下游兩岸堤防考慮絕對安全需采用支護(hù)措施，主要措施為密排灌注樁聯(lián)系梁體系支護(hù)。

在圍堰形成后，基坑內(nèi)先不排水，在基坑內(nèi)鋪設(shè)土質(zhì)打樁平臺。在壩袋段及上游護(hù)坦、下游消力池、海漫段，均采用前排密排灌注樁（樁間距1.0 m），后排疏排灌注樁（樁間距3.0 m），中間聯(lián)系梁連接的支護(hù)形式。原設(shè)計橡膠壩岸墻根據(jù)支護(hù)樁的布置進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

各方案綜合比較分析情況見表1，通過比較分析，推薦采用雙排灌注樁支護(hù)方案。

4 基坑支護(hù)的布置

（1）橡膠壩在河道中的上下游圍堰形成后，基坑內(nèi)先不排水，在基坑兩岸側(cè)鋪設(shè)土質(zhì)樁基平臺，平臺高程根據(jù)施工需要設(shè)置在2.5～3.0 m間，平臺寬度根據(jù)支護(hù)樁施工需要確定，平臺形成后開始進(jìn)行支護(hù)樁施工，待樁基完成并滿足規(guī)范要求的強(qiáng)度后開挖樁基平臺。

表1 各方案綜合比較分析表

（2）在橡膠壩兩岸，經(jīng)過計算，在外側(cè)一排布置為密排灌注樁，采用D80C25灌注樁，間距1.0 m，置于邊墻外邊線以內(nèi)0.3 m。采用鋼筋砼聯(lián)系梁（寬1.0 m×高0.8 m）將密排樁自身連接并與第二排灌注樁進(jìn)行連接。第二排灌注樁間距3 m，距離第一排灌注樁2.5 m。在第一排灌注樁冠梁頂設(shè)C25砼擋墻，擋墻頂高程3.5 m，以達(dá)到邊墻擋水高度，見圖1。這樣可以將臨時支護(hù)措施與永久工程橡膠壩兩岸擋墻進(jìn)行結(jié)合，既減少了對兩岸堤腳的開挖，又利用了支護(hù)樁，更確保了兩岸堤防的絕對安全，節(jié)省了兩側(cè)擋墻的基礎(chǔ)處理及墻體澆筑，降低永久工程的投資。

圖1 雙排灌注樁與橡膠壩岸墻結(jié)合示意圖

（3）橡膠壩段地下水位埋深淺，一般埋深為0.3 m～2.0 m，但考慮到其土體為淤泥，滲透系數(shù)在 1.0×10-4～1.0×10-7cm/s，基坑排水一般采用基坑內(nèi)排水溝集水，匯集后利用潛水水泵抽排的方式進(jìn)行，因此可不考慮截水措施，有必要時采取插鋼板等臨時性截水措施。

5 基坑監(jiān)測

（1）基坑開挖前在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上再對周邊道路、構(gòu)筑物及堤壩的沉降、裂縫等周邊環(huán)境作全面調(diào)查，掌握監(jiān)測對象的初始狀況；

（2）布置的監(jiān)測標(biāo)點時做好保護(hù)措施，深層位移觀測項目在基坑開挖期間一般每天觀測一次，開挖期間如變化速率較大時增加觀測頻度，采用8～2 h間隔控制。

（3）預(yù)警指標(biāo)：水平位移達(dá)30 mm，連續(xù)三天的位移速率超過3 mm/d。沉降累計達(dá)40 mm，或連續(xù)三天的位移速率超過3 mm/d。當(dāng)相關(guān)指標(biāo)達(dá)到時，將重新考慮基坑支護(hù)方案及措施。

6 結(jié)語

本工程水工建筑物地處河道中間，兩岸堤防高差大，基礎(chǔ)下臥軟土深厚，力學(xué)性質(zhì)較差，橡膠壩基坑開挖受到汛期影響工期非常緊。通過采用雙排灌注樁（前密后疏）支護(hù)方案，施工難度小，施工速度快，結(jié)構(gòu)安全性高。同時基坑支護(hù)的灌注樁不但減少了對兩岸堤腳的開挖，降低了施工風(fēng)險，還可以利用支護(hù)樁設(shè)計成橡膠壩兩側(cè)的永久擋墻，節(jié)省了永久工程的投資。

實踐證明，施工過程中，在汛期前安全快速地完成了基坑支護(hù)和開挖。在整個施工過程當(dāng)中，橡膠壩兩岸及基坑未發(fā)生險情，監(jiān)控的觀測數(shù)據(jù)都在可控范圍之內(nèi)。文中所采取的措施方法，不僅對本項目適用，也為日后其他類似軟基河道中，工期較為緊張、環(huán)境較為復(fù)雜的水工建筑物基坑支護(hù)提供了參考方法。

Comparison and Analysis of Foundation Pit Support Scheme for Waterbased Buildings in Soft Foundation Riversides

Liu Xiang

（HangzhouYuhangagriculture,forestryandWaterConservancyConstruction&InvestmentCo.,Ltd.Hangzhou311100,Zhejiang）

TU473.2

B

1673-9000（2017）05-0106-03

2017-03-31

劉翔（1983-），男，浙江杭州人，工程師，主要從事水利工程建設(shè)管理、運行管理工作。