某泵站工程深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方法

謝小明，毛元靜

(廣東粵水電勘測(cè)設(shè)計(jì)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(jìn)行擴(kuò)容和重建。新建泵站的設(shè)計(jì)排水流量Q=33.30 m3/s，裝機(jī)容量N=3 200 kW，在施工場地內(nèi)，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(nèi)，現(xiàn)場的隱伏基巖為古近紀(jì)寶月組風(fēng)化基巖和華涌組風(fēng)化基巖。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，在區(qū)域內(nèi)的地殼相對(duì)完整和穩(wěn)定，地形相對(duì)平坦，高差較小，施工區(qū)域內(nèi)全年表現(xiàn)出溫暖、潮濕和多雨的特征，地下水水位相對(duì)穩(wěn)定。

在泵房段基坑開挖結(jié)束以后，為保障邊坡穩(wěn)定性，選用C20混凝土掛網(wǎng)噴漿護(hù)面的處理方式，而其他段的邊坡應(yīng)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(gè)工程建設(shè)施工中，主要包含了內(nèi)引涌擋墻、內(nèi)涌清污閘、內(nèi)涌進(jìn)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(nèi)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(hù)形式

在泵房基坑?xùn)|側(cè)位置，選用灌注樁與錨桿相結(jié)合的支護(hù)方式，根據(jù)工程現(xiàn)場的條件分析，需要布設(shè)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(cè)位置，選用灌注樁與兩排鋼板樁相結(jié)合的支護(hù)方式，總共需布設(shè)10根灌注樁，且相應(yīng)的樁長、樁徑和間距參數(shù)分別為15 m、1 200 mm、1 300 mm，兩排鋼板樁布設(shè)時(shí)，分別為12 m和9 m；泵房后側(cè)選用9 m鋼板樁支護(hù)的方式。

3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

泵站工程中，結(jié)合地勘報(bào)告及工程經(jīng)驗(yàn)取值如表1。

表1 地勘報(bào)告及工程經(jīng)驗(yàn)取值表

進(jìn)水前池斜坡段開挖方案中，坑設(shè)計(jì)深度7.60 m(東側(cè)地面開挖至2.00 m高程)，基坑安全等級(jí)為二級(jí)。采用《國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程JGJ120-2012》來進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)算，得到整體穩(wěn)定性、抗傾覆驗(yàn)算、墻底隆起驗(yàn)算、坑底隆起驗(yàn)算、鋼材強(qiáng)度驗(yàn)算等的結(jié)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(wěn)定驗(yàn)算

計(jì)算方法：瑞典條分法

應(yīng)力狀態(tài)：有效應(yīng)力法

整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=3.74>1.30,滿足規(guī)范要求。

3.2 抗傾覆(對(duì)支護(hù)底取矩)穩(wěn)定性驗(yàn)算:

(1)

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

3.3 抗隆起驗(yàn)算

從支護(hù)底部開始，逐層驗(yàn)算抗隆起穩(wěn)定性，結(jié)果如下：

(2)

(3)

(4)

Ks=37.16≥1.60，抗隆起穩(wěn)定性滿足。

3.4 嵌固深度構(gòu)造驗(yàn)算

根據(jù)公式:嵌固構(gòu)造深度=嵌固構(gòu)造深度系數(shù)×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(gòu)造要求。

綜合以上分析結(jié)果，說明灌注樁支護(hù)在此泵房工程中是安全的。

4基坑支護(hù)和開挖施工方法

4.1 混凝土噴射支護(hù)施工

在泵房兩側(cè)施工中，為保障邊坡的安全性，在放坡坡面的處理方面，要對(duì)這些坡面噴射細(xì)石混凝土，在噴射時(shí)要進(jìn)行噴射厚度的控制，盡量保持60 mm厚度的混凝土，隨后內(nèi)掛6@200×200mm的鋼筋網(wǎng)。支護(hù)施工作業(yè)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(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土面層等施工環(huán)節(jié)。

4.2 噴射混凝土支護(hù)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(hù)坡標(biāo)高以下0.50 m以內(nèi)的位置，而水平分段的長度保持在15 m。當(dāng)然，水平分段的具體數(shù)值可以根據(jù)現(xiàn)場上能夠的施工情況來進(jìn)行靈活調(diào)整，將開挖量控制在合理的范圍內(nèi)。上層噴射混凝土面層在達(dá)到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以后，方可進(jìn)入下層土方的開挖環(huán)節(jié)。

4.2.2 人工修坡

當(dāng)挖掘機(jī)在對(duì)斜坡面挖掘處理結(jié)束以后，為使得施工達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，需要利用人工修坡的方式來進(jìn)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(yán)格根據(jù)具體的施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)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(guān)鍵的是要進(jìn)行混凝土噴射厚度的控制，在此泵站工程深基坑支護(hù)作業(yè)中，混凝土的噴射厚度為60 mm，且在噴射時(shí)要遵循分層噴射的原則。對(duì)于初噴混凝土面層而言，坡面應(yīng)噴射C20的細(xì)石混凝土，在噴射時(shí)采用干澆工藝。噴射要按照從上到下的噴射順序，依據(jù)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(shè)面層鋼筋網(wǎng)

當(dāng)一層混凝土噴射完成以后，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，選用特定規(guī)格的鋼筋方格網(wǎng)，將這些鋼絲網(wǎng)之間用一定型號(hào)的鐵絲綁扎起來，保障鋼筋網(wǎng)的牢固性。鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)該在20 mm以上，且鋼筋網(wǎng)的上下搭接長度應(yīng)在300 mm以上，上下鋼筋網(wǎng)的連接處理方面，應(yīng)使用點(diǎn)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(xì)石混凝土，在噴射實(shí)施的過程中，為保障噴射效果，往往還需要考慮天氣因素，因?yàn)樵趪娚鋾r(shí)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(xiàn)干斑和滑移問題。

4.3 灌注樁支護(hù)施工

4.3.1 測(cè)量放線

測(cè)量放線的過程中，要以業(yè)主所提交的測(cè)量控制基準(zhǔn)點(diǎn)作為控制點(diǎn)，建立閉合的導(dǎo)線控制網(wǎng)，將該控制網(wǎng)分布在施工現(xiàn)場的周邊，準(zhǔn)確放出樁位并打上小木樁，經(jīng)檢驗(yàn)測(cè)量放樣無誤且精度在合理范圍內(nèi)時(shí)，方可進(jìn)入后的施工環(huán)節(jié)。

4.3.2 樁機(jī)就位

樁機(jī)位置要正確，將基本就位的樁機(jī)使用線錘吊線來完成對(duì)中處理，不斷對(duì)樁機(jī)的位置加以調(diào)整，使得鉆孔中心和樁位中心保持重合，并保障樁機(jī)的平穩(wěn)性。

4.3.3 鉆孔

當(dāng)鉆頭剛與地面接觸時(shí)，要立即關(guān)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(jìn)速度保持在1～1.50 m/min之間，如果在鉆孔作業(yè)中遇到了卡鉆、鉆機(jī)搖晃和偏移等問題，要立即停止鉆進(jìn)作業(yè)，及時(shí)查明原因以后再繼續(xù)鉆孔。

4.3.4 終孔

當(dāng)鉆孔深度達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，要由多個(gè)部門來進(jìn)行驗(yàn)收，當(dāng)全部驗(yàn)收結(jié)束以后，鉆孔作業(yè)結(jié)束。

4.3.5 混凝土澆筑

一般情況下，灌注樁施工時(shí)的混凝土坍落度需在80～100 mm之間，且要具備和易性、流動(dòng)性等特性。當(dāng)提升鉆桿快與地面接近時(shí)，應(yīng)該適量放慢提管速度，并及時(shí)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(guī)范性，對(duì)原有樁機(jī)加以適當(dāng)改造，使得在實(shí)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(jié)束以后的3 min以內(nèi)，開始插籠，將二者的時(shí)間差控制在合理的范圍內(nèi)。

5 結(jié)語

在具體的施工過程中，相關(guān)施工人員要通過泵站工程現(xiàn)場情況的詳細(xì)調(diào)查，來制定切實(shí)可行的施工方案和策略，最大程度上保障泵站深基坑支護(hù)體系的科學(xué)性，為深基坑開挖施工等提供相對(duì)安全的施工條件，促進(jìn)泵站深基坑施工質(zhì)量的提升。