聯石灣船閘工程基坑支護方案分析

周作勝

摘 要：聯石灣船閘位于中山市坦洲鎮中珠聯圍坦洲堤段聯石灣涌入口處，是目前進出前山水道的唯一船閘，至今已有28年的歷史，目前船閘存在較嚴重的安全隱患，需拆除重建。由于船閘主體建筑物（閘首、閘室）的建基面較深，根據工程總體布置，新建船閘與現狀船閘相距較近，為不影響現狀船閘的運行，必須對新建船閘基坑進行支護。而本工程基坑深度較深，淤泥層厚，基坑支護結構型式的選擇對工程的安全及投資影響非常大，因此有必要對聯石灣船閘工程的基坑支護工程進行研究。

關鍵詞：船閘工程 基坑支護 設計 施工

1.工程概況

本項目為改擴建工程，建設內容主要包括拆除回填舊船閘、新建船閘及配套工程等。通航標準為Ⅲ級；設計最大船舶等級為珠江干線1000t級；船閘閘室有效尺寸：166m×16m×4.5m（長×寬×門檻水深）。

新建船閘軸線南側為舊船閘，北側為聯石灣水閘，西側為磨刀門水道，東側為前山水道。在新船閘建設工程中，舊船閘仍需保證正常運行以及舊船閘、水閘的穩定，因此，必須對新建船閘基坑進行支護。

2.基礎資料

2.1工程地質

工程主要地質特征如表1。

2.2墻前、墻后水位

基坑墻前水位按基坑底高程以下0.5m考慮，即-7.356m（1985國家高程基準，下同）。基坑墻后水位根據勘察結果：地下水位高程一般為0.5m～2.1m（相應埋深為0.1m～3.5m），因基坑施工整平高程為0m，所以墻后水位取0m。

3.基坑支護設計

3.1建筑物級別

由于本基坑周邊建筑物為現狀船閘，基坑邊與舊船閘相距28m，大于3倍基坑深度，根據《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-2012表3.1.3，本基坑支護結構的安全等級取三級。重力式水泥墻的安全系數見表2，基坑變形控制值見表3。

經計算，基坑水平位移控制值為150mm，周圍沉降控制值為120mm。

3.2結構方案

基坑工程支護方案很多，目前比較常見的支護方案有：無圍護放坡開挖、樁墻支護、錨噴土釘支護、重力式支護結構、中央開挖施工法、開槽施工法、墻前被動區土體改良加固法、逆作法、沉井法、組合型支護等。

本工程船閘主體結構區域淤泥層和淤泥質粉質粘土層較厚，層底高程在-26m～-33m之間，淤泥呈流塑狀～軟塑狀，錘擊數N<4擊，具有含水率高、壓縮性高、孔隙比大、靈敏度高、強度低和壓密固結時間長等不良特征。淤泥質粉質粘土層下為粉質粘土、中粗砂、全風化花崗巖、強風化花崗巖。

根據本工程地質情況、工程總體布置和基坑開挖深度等因素，本著“安全適用，經濟合理”的原則，本工程基坑支護方案選用采用重力式水泥墻與灌注樁連續墻結構進行技術經濟比較。

3.2.1方案一 水泥土攪拌樁格柵支護墻方案

基坑頂高程為原地面整平高程0.0m，底高程為-6.856m。支護主體結構采用水泥攪拌樁格柵，支護墻攪拌樁直徑為φ700，攪拌樁相互搭接，搭接寬度不小于200mm，形成厚度為10.2m的封閉的格柵狀水泥土擋墻，可將攪拌樁和樁間土視為一個可以共同作用的整體，用水泥土重力式擋土墻進行計算。為增加支護墻的整體性，兩側支護墻頂均設C20厚200mm的砼壓頂。為增加墻前被動土壓力，基坑內也作攪拌樁處理，采用直徑為φ700攪拌樁，2.5m×2.5m格柵布置。格柵結構布置圖見圖1～3。

3.2.2 方案二 灌注樁連續墻+水泥土攪拌樁格柵支護墻方案

本方案閘首與閘室采用不同的支護方案。閘首與方案一相同，采用水泥土攪拌樁格柵支護。閘室采用灌注樁連續墻作為基坑支護結構，灌注樁連續墻同時也作為閘室墻結構的一部分，以節省工程投資。

上下閘首基坑支護采用水泥土攪拌樁格柵支護墻，具體布置同方案一。

閘室基坑頂高程為現狀地面0.0m，基坑底高程為-6.256m，基坑高度6.256m。閘室基坑兩側均采用直徑φ1800mm灌注樁連續墻支護，樁間距2.0m，灌注樁樁頂高程為-1.40m，樁底高程為-48.0m，樁底入強風化巖不小于3.6m。灌注樁頂現澆3.6m（寬）×1.4m（高）帽梁，每隔4m設一道1.0m（寬）×1.4m（高）橫撐。為減小土壓力，灌注樁連續墻前后施打φ700水泥攪拌樁，間距1.3m，梅花型布置。基坑開挖且閘室底板砼澆筑后拆除橫撐，基坑支護斷面見圖4～5。

3.2.3方案比較

上述兩種結構方案在技術上均是可行的，優缺點比較見表4。

根據以上方案比較，推薦結構方案一水泥土攪拌樁格柵支護墻方案。

4.施工方法

4.1施工工藝

（1）工程水泥攪拌樁施工工藝采用漿液拌法（簡稱濕法），水泥攪拌樁采用雙向攪拌頭成樁。

（2）水泥攪拌樁的水泥強度等級選用42.5級及以上的水泥，本工程水泥土試塊28天齡期、邊長為70.7mm的立方體無側限抗壓強度平均值不小于800kPa。

（3）水泥攪拌樁的水泥漿水灰比選用0.5～0.6。

（4）采用“四攪四噴”工藝施工，且最后1次提升攪拌宜采用慢速提升。

（5）攪拌樁施工時，停漿（灰）面應高于樁頂設計標高0.5m。

（6）在開挖基坑時，應將水泥攪拌樁樁頂以上土層及樁頂施工質量較差的樁段采用人工挖除。除上述部位外，基坑其余部位的樁頭不需挖除。

（7）水泥攪拌樁成樁的樁徑和樁長不得小于設計值。