姚江二通道（慈江）工程化工區3#閘站閘泵工程基坑開挖及支護淺析

賀志貞

（浙江省正邦水電建設有限公司，浙江 杭州 310000）

1 工程概況

化工區3#閘站位于嵐山護塘河在澥浦大河的出口，澥浦大河河道中心線樁號31+560處附近，是鎮海平原擋洪、排澇的重要組成部分。化工區3#閘站水閘總凈寬10.0 m，閘底高程-1.87 m，泵站排澇設計流量10.2 m3/s，引水設計流量2.0 m3/s。主要建筑物級別為3級，圍堰臨時建筑物級別5級，站下防洪標準為30年一遇。

化工區3#閘站布置型式為平面并列，通間布置排澇閘、泵站。水閘位于左岸現狀主河床，設2孔5.0 m開敞式水閘；泵站位于右岸，由兩臺排澇泵站和一臺引排雙向泵站組成，共設3臺1000QZB-125D立式潛水軸流泵機組。并于閘站兩側布置安裝檢修間及配電房等，閘站主入口布置于左岸，右岸設副入口，閘站場區內配套瀝青路面鋪裝及景觀綠化。

2 基坑開挖與支護施工

化工區3#閘基坑最大挖深5.47 m（閘站底板），采用明挖順作法施工。圍護結構型式主要包括放坡開挖、鋼板樁支護及高壓定向噴漿，上、下游圍堰亦作為基坑圍護結構的一部分。

基坑開挖與支護施工程序為：內、外河圍堰搭設→基坑初期排水→基坑支護（FSP-IV型拉森鋼板樁，長18 m）→老閘拆除→基坑開挖至1.0 m高程→9 m高壓定向噴漿施工、灌注樁基礎處理→基坑開挖至坑底及排水。

2.1 基坑支護施工

2.1.1 鋼板樁支護施工

施工機械采用40 T履帶吊車，配合振動錘施工。為了保證施打的順利和提高防水效果，在施打前板樁咬口處涂抹黃油。閘站樁位布置見圖1。

圖1 閘站樁位平面布置圖

（1）鋼板樁安裝與打設

第一根邊樁的位置為左岸外江鋼板樁圍堰與岸坡的結合處開始。由于第一根樁為后續樁的基礎樁，為保證工程的穩定性，故用全站儀確定其正確的位置且沒有傾斜；鋼板樁水平吊運時采用四點吊，保護鎖口免受損傷；采用卡板來防止鋼板樁安裝作業過程中的移動和轉動。

第一根樁打設完畢后，順著事先固定好的導梁依次插打其它鋼板樁，鋼板樁順前一根鋼板樁的鎖口插入，插樁到位后加塞固定，啟動振動錘分次沉設至設計標高。鋼板樁吊起后用人工扶持順著前一塊的鎖口下插，采用強迫插樁法，即樁吊起插入鎖口后快速放松樁繩，借樁自重急下插入。鋼板樁沉設時，采用全站儀跟蹤測量，隨時檢查鋼板樁的偏位情況，當鋼板樁發生偏斜時及進用倒鏈校正，以利及時糾集，當偏斜過大不能用拉擠的方法調整時，則拔起重插。

（2）鋼板樁打設常見問題及處理措施

共連（施打時和已打入的鄰樁一起下沉）時，如果發生樁體傾斜要及時糾正，并先預留50 cm，合攏后再打至設計高程；

出現樁體扭轉時，要先安裝好樁帽，盡量保證樁體全截面受力，同時鎖口搭扣兩邊固定牢靠。

2.1.2 高壓定向噴漿施工

為了確保截斷粉土層滲流通道，基坑周邊及閘站底板周邊布設高壓定向噴漿。樁頂操作平臺高程為1.00 m，樁頂工作面不小于4.0 m，灌漿頂高程為1.00 m，高壓定向噴漿間距2.0 m。高壓定向噴漿的滲透系數≤10 cm/s，定噴固結體設計有效厚度不小于20 cm；高噴墻體采用定噴折接型式，采用三管法進行施工。高壓噴射灌漿采用水泥漿，其水灰比可為1.5∶1～0.6∶1，漿液密度控制在1.4 g/cm3～1.7 g/cm3。水泥采用標號42.5普通硅酸鹽水泥。

（1）造孔

高噴灌漿造孔均按2序孔進行，先造1序孔并灌漿，再造2序孔。施工前進行鉆孔編號，鉆孔孔位與設計孔位偏差不得大于50 mm；孔徑大于噴射管外徑20 mm以上，孔深超過設計深度0.3 m；鉆孔采用泥漿護壁。如果灌漿孔遇到泥漿漏失、孔口不返漿時，采用加大泥漿濃度（譬如泥漿中摻砂）進行處理，泥漿嚴重漏失時則直接采用向孔內填充堵漏材料進行處理。高壓頂噴灌漿孔布置見圖2。

圖2 高壓定噴灌漿孔布置圖

（2）制漿

選用轉速為400 r/min～700 r/min的普通攪拌機且攪拌時間不少于90 s，漿液自制備至用完的時間保證在2h以內，防止凝結影響施工效果；另外為了防止防止漿液沉淀，采用容積大于500 L儲漿桶的，桶內安設低速攪拌裝置。

（3）灌漿

高噴灌漿采用三重管法，灌漿機具采用高壓泵、高壓水泵、空氣壓縮機和普通攪拌機。

灌漿按分序加密的原則進行，先鉆灌第一序孔，然后鉆灌第二序孔；下噴射管前，采用地面地面試噴進行調試，確保調準噴射方向和擺動角度；當噴頭下至設計深度，先按規定參數進行原位噴射，待漿液返出孔口、情況正常后開始提升噴射；高噴灌漿全孔作業方式是自下而上不間斷作業，為了避免產生施工縫：如果中途需要拆卸拆卸噴射管時，搭接段需要進行復噴，長度不能低于0.2 m，；施工因故中斷時間超過30 min，重新開始施工時，中斷孔段要進行復噴，搭接長度大于0.5 m；在進漿正常的情況下，如果發現孔口回漿量增大且密度變小，采用降低氣壓并加大進漿密度或進漿量進行處理；高噴灌漿結束，利用回漿或水泥漿及時回灌，直至孔口漿面不下降為止。灌漿完畢采用圍井法檢測高噴墻的防滲性能。

（4）灌漿特殊情況的處理

情況一：孔內嚴重漏漿

灌漿過程中，若孔內發生嚴重漏漿，采取以下措施處理：①孔口不返漿立即停止提升；孔口少量返漿時降低提升速度；②降低噴射壓力、流量，進行原位灌漿；③在漿液中摻入速凝劑；④加大漿液密度或灌注水泥砂漿、水泥粘土漿等；⑤向孔內填入砂、土等堵漏材料。

情況二：串漿處理

高噴灌漿時，若發現相鄰孔串漿，可用木塞堵住串漿孔或向孔內回填砂及粘土，待灌漿孔高噴灌漿結束，盡快對串漿孔掃孔，進行高噴灌漿，或繼續鉆進。

情況三：地層劈裂或地面抬動

灌漿過程中，若出現噴射管被埋住而孔口不能返漿，造成地層劈裂或地面抬動，可采取大幅度降低水壓、氣量，注入濃水泥漿充滿鉆孔等措施來解決。

2.2 老閘拆除

拆除工程的主要工藝流程：采取自上而下逐層拆除方法。先拆除金屬結構及機電設備，再自上而下逐層拆除。拆除施工工序：金屬結構及機電設備拆除→閘門拆除→交通橋及啟閉機平臺拆除→閘墩拆除（邊墩背側土方開挖）→底板拆除。

（1）拆除方式

化工區3#老閘共4孔，兩孔泵室，兩孔閘室，閘底板高程為-2.2 m，交通橋高程為4.5 m，閘門為平板閘門。用吊車將閘門吊到汽車上運至臨時堆放地點；交通橋及啟閉機平臺拆除采用220破碎錘，按照從中間到兩側破碎拆除；化工區3#老閘閘墩為4個，2個中墩，2個邊墩。拆除前先用挖掘機將邊墩背側土方挖除，以免邊墩拆除時土方坍塌，利用開挖的土方在河道上游連接段修坡，能使破碎錘等機械下到河道中，對閘墩、底板進行破碎。再將閘墩破碎的建筑垃圾裝車運到指定位置。

（2）土方回填

老閘拆除完成后，利用開挖土方作為回填土將閘泵底板和進水池段回填至0 m高程，用于C30砼鉆孔灌注樁的鉆機平臺。

2.3 基坑開挖

沿基坑開挖面放好開挖邊線，臨基坑圍護線放坡，放坡系數1∶3。沿工作面周邊做300 mm×300 mm排水溝，并做好集水井；采用PC200型及臂長在18 m～24 m的長臂挖掘機；土方運輸機械采用20 t的自卸汽車。

開挖施工作業順序見圖3。

圖3 基坑開挖順序圖

土方開挖前，采用PC200挖掘機暴力表層的淤泥和植被，對基坑四周的場地進行平整，并確保平整后的場地在2.5 m高程以內。以避免引起對圍護結構的不利為原則，①②③層土方開挖采用機械，開挖至④層即開挖坑底20 cm～30 cm采用人工進行開挖，挖至坑底標高后盡量在24小時內進行墊層施工，盡快盡早施工底板，盡量減少基坑暴露時間，以有效控制圍護結構、土體的變形。

2.4 基坑降排水

基坑表水采用明排方案，明溝沿基坑四周布置并設集水井，隨土方開挖同步下移。

2.4.1 明溝、集水井布置

排水明溝：沿基坑頂及坑底四周布置30 cm×30 cm的排水溝，溝底坡度3‰，溝底做好防滲措施。排水明溝的底面比基底底0.3 m～0.4 m，使基坑滲出的地下水通過排水明溝匯集于集水井內。

集水井：在基坑四角、周邊每隔20 m設置集水井，集水井底面比溝底面低0.5 m以上，并隨基坑的挖深而加深，以保證水流暢通。集水井尺寸為1 m×0.5 m×0.5 m，用潛水泵將坑底水抽排至工程外側的內河或外江。

2.4.2 基坑排水方法

考慮基坑暴雨日最大降雨量坑內積水要當天排完，配備潛水泵10臺；污水泵4臺；離心式水泵1臺。基坑排水采用動力水泵，排水量為基坑涌水量的1.5～2倍。當基坑開挖后涌水量Q＜20 m3／h，采用潛水泵；當 Q 在 20 m3／h～60 m3／h，采用污水泵；當Q＞60 m3／h，采用離心式水泵。

（1）基坑初期排水：防止圍堰及兩側邊坡因排水速度過快而產生坍坡，基坑內初期積水采用水泵抽排，水位下降速度不超過在0.5 m/晝夜～0.7 m/晝夜，水位無明顯變化時，須增加抽水設備，找出滲漏通道，予以堵塞；水位降到一定深度后不再下降，說明此時排水與滲透相等，增大排水設備容量，堵塞滲漏通道，將積水排盡。

（2）經常性排水

經常性排水階段指的是基坑內積水抽干后。利用原低洼地帶，挖成排水溝，在基坑底部邊挖幾個集水井，用以匯集基坑滲水，每個集水坑各安排1臺水泵及適量抽水機進行排水。經常性排水階段的排水設備延用初期排水的設備。

3 結論

姚江二通道（慈江）工程-堤防整治及沿線閘泵（鎮海段）Ⅱ標段化工區3#閘站閘泵基坑開挖與支護2018年3月2日開始施工，至2018年4月15日完成，試運行至今未發生滲漏、沉陷事件。