某泵站工程深基坑支護設計與施工方法

謝小明，毛元靜

(廣東粵水電勘測設計有限公司，廣東 佛山 528000)

1 工程概況

原有泵站拆除以后，在原有位置上進行擴容和重建。新建泵站的設計排水流量Q=33.30 m3/s，裝機容量N=3 200 kW，在施工場地內，由于為第四系覆蓋，處于珠江三角洲沖淤積平原的階地范圍內，現場的隱伏基巖為古近紀寶月組風化基巖和華涌組風化基巖。根據現場調查，在區域內的地殼相對完整和穩定，地形相對平坦，高差較小，施工區域內全年表現出溫暖、潮濕和多雨的特征，地下水水位相對穩定。

在泵房段基坑開挖結束以后，為保障邊坡穩定性，選用C20混凝土掛網噴漿護面的處理方式，而其他段的邊坡應用彩料布覆蓋的方式。

在此泵站工程中，外江為東平水道，在整個工程建設施工中，主要包含了內引涌擋墻、內涌清污閘、內涌進水池段、泵房和外江出水涵洞、外江防洪閘等建筑物。地面高程約為2.75～4.05 m,內涌河涌底高程約為-2.41～-0.46 m，外江出水口段底高程約為-0.96～0.69 m。

2 泵站的基坑支護形式

在泵房基坑東側位置，選用灌注樁與錨桿相結合的支護方式，根據工程現場的條件分析，需要布設14根灌注樁，且每根灌注樁的樁長、樁徑和間距分別為18m、1 000 mm、1 100 mm；在泵房基坑西側位置，選用灌注樁與兩排鋼板樁相結合的支護方式，總共需布設10根灌注樁，且相應的樁長、樁徑和間距參數分別為15 m、1 200 mm、1 300 mm，兩排鋼板樁布設時，分別為12 m和9 m；泵房后側選用9 m鋼板樁支護的方式。

3 基坑支護設計

泵站工程中，結合地勘報告及工程經驗取值如表1。

表1 地勘報告及工程經驗取值表

進水前池斜坡段開挖方案中，坑設計深度7.60 m(東側地面開挖至2.00 m高程)，基坑安全等級為二級。采用《國家行業標準—建筑基坑支護技術規程JGJ120-2012》來進行相應的驗算，得到整體穩定性、抗傾覆驗算、墻底隆起驗算、坑底隆起驗算、鋼材強度驗算等的結果，最終確定在該位置處的開挖深度保持在5.60～7.60 m。

3.1 整體穩定驗算

計算方法：瑞典條分法

應力狀態：有效應力法

整體穩定安全系數Ks=3.74>1.30,滿足規范要求。

3.2 抗傾覆(對支護底取矩)穩定性驗算:

(1)

式(1)中：Mp—被動土壓力及支點力對樁底的抗傾覆彎矩，對于內支撐支點力由內支撐抗壓力決定，對于錨桿或錨索，支點力為錨桿或錨索的錨固力和抗拉力的較小值；Ma—主動土壓力對樁底的傾覆彎矩；Kov=1.78>=1.20,滿足規范抗傾覆要求。

3.3 抗隆起驗算

從支護底部開始，逐層驗算抗隆起穩定性，結果如下：

(2)

(3)

(4)

Ks=37.16≥1.60，抗隆起穩定性滿足。

3.4 嵌固深度構造驗算

根據公式:嵌固構造深度=嵌固構造深度系數×基坑深度=0.80×9.60=7.68 m，嵌固深度采用值11.00 m≥7.68 m,滿足構造要求。

綜合以上分析結果，說明灌注樁支護在此泵房工程中是安全的。

4基坑支護和開挖施工方法

4.1 混凝土噴射支護施工

在泵房兩側施工中，為保障邊坡的安全性，在放坡坡面的處理方面，要對這些坡面噴射細石混凝土，在噴射時要進行噴射厚度的控制，盡量保持60 mm厚度的混凝土，隨后內掛6@200×200mm的鋼筋網。支護施工作業開展的過程中，包含了分層挖土、人工修坡、初噴混凝土面層、鋪設鋼筋網、噴射混凝土面層等施工環節。

4.2 噴射混凝土支護施工

4.2.1 土方開挖

為了避免超挖所引起的工程事故，在土方開挖的過程中，一般要遵循分層分段開完的原則，且每層土方都需要開挖到下層護坡標高以下0.50 m以內的位置，而水平分段的長度保持在15 m。當然，水平分段的具體數值可以根據現場上能夠的施工情況來進行靈活調整，將開挖量控制在合理的范圍內。上層噴射混凝土面層在達到了設計強度的70%以后，方可進入下層土方的開挖環節。

4.2.2 人工修坡

當挖掘機在對斜坡面挖掘處理結束以后，為使得施工達到相應標準，需要利用人工修坡的方式來進行處理，將斜坡面上的松散、干燥無黏性土充分清除出去，隨后嚴格根據具體的施工設計標準，進行坡面的修正，將坡面平整度保持在20 mm左右。

4.2.3 混凝土噴射

在混凝土的噴射過程中，最為關鍵的是要進行混凝土噴射厚度的控制，在此泵站工程深基坑支護作業中，混凝土的噴射厚度為60 mm，且在噴射時要遵循分層噴射的原則。對于初噴混凝土面層而言，坡面應噴射C20的細石混凝土，在噴射時采用干澆工藝。噴射要按照從上到下的噴射順序，依據分段噴射的要求，始終保持噴頭與受噴面的垂直性，并使得二者之間的距離維持在0.60～1.00 m之間。

4.2.4 鋪設面層鋼筋網

當一層混凝土噴射完成以后，鋪設鋼筋網，選用特定規格的鋼筋方格網，將這些鋼絲網之間用一定型號的鐵絲綁扎起來，保障鋼筋網的牢固性。鋼筋保護層厚度應該在20 mm以上，且鋼筋網的上下搭接長度應在300 mm以上，上下鋼筋網的連接處理方面，應使用點焊的方式。

4.2.5 噴射混凝土面層

在混凝土面層的噴射過程中，選用的是C20的細石混凝土，在噴射實施的過程中，為保障噴射效果，往往還需要考慮天氣因素，因為在噴射時采用的是干澆工藝，必要情況下需在混凝土中添加一定量的速凝劑。噴射以后的混凝土面層需保證平整性，避免出現干斑和滑移問題。

4.3 灌注樁支護施工

4.3.1 測量放線

測量放線的過程中，要以業主所提交的測量控制基準點作為控制點，建立閉合的導線控制網，將該控制網分布在施工現場的周邊，準確放出樁位并打上小木樁，經檢驗測量放樣無誤且精度在合理范圍內時，方可進入后的施工環節。

4.3.2 樁機就位

樁機位置要正確，將基本就位的樁機使用線錘吊線來完成對中處理，不斷對樁機的位置加以調整，使得鉆孔中心和樁位中心保持重合，并保障樁機的平穩性。

4.3.3 鉆孔

當鉆頭剛與地面接觸時，要立即關閉鉆頭封口，且維持比較緩慢的下鉆速度。通常情況下，正常鉆進速度保持在1～1.50 m/min之間，如果在鉆孔作業中遇到了卡鉆、鉆機搖晃和偏移等問題，要立即停止鉆進作業，及時查明原因以后再繼續鉆孔。

4.3.4 終孔

當鉆孔深度達到了設計標高時，要由多個部門來進行驗收，當全部驗收結束以后，鉆孔作業結束。

4.3.5 混凝土澆筑

一般情況下，灌注樁施工時的混凝土坍落度需在80～100 mm之間，且要具備和易性、流動性等特性。當提升鉆桿快與地面接近時，應該適量放慢提管速度，并及時清理孔口的渣土。

4.3.6 鋼筋籠安裝

在鋼筋籠的安裝過程中，必須要保障安裝的規范性，對原有樁機加以適當改造，使得在實際的施工過程中，長螺旋施工灌注可以與鋼筋籠下放保持同步性，在混凝土灌注結束以后的3 min以內，開始插籠，將二者的時間差控制在合理的范圍內。

5 結語

在具體的施工過程中，相關施工人員要通過泵站工程現場情況的詳細調查，來制定切實可行的施工方案和策略，最大程度上保障泵站深基坑支護體系的科學性，為深基坑開挖施工等提供相對安全的施工條件，促進泵站深基坑施工質量的提升。