廣昌縣潤泉供水工程深基坑黏土圍堰施工探討

劉 浩

(江西省建洪工程監理咨詢有限公司，南昌 330096)

1 工程概況

廣昌縣潤泉供水工程以旴江作為取水水源，取水口建在沙子嶺水文站上游約15km位置，位于小崗村上撈港村村內靠旴江自然田內，設計取水量為3.0×104m3/d，以大口井取水方式取旴江河床、漫灘淺層地下水。本工程采用滲透河床水的方式進行設計，為保證取水量，大口井周圍需保證有地表水。按設計圖紙要求1#大口井和2#大口井采用沉井方法施工，1#、2#大口井均在枯水期施工，井壁鋼筋混凝土采用兩次澆筑兩段下沉，在砂礫層中采用不排水下沉，在卵石層中采用排水下沉，施工前先按照設計圖紙填筑黏土圍堰擋水，并在基坑內圍堰坡腳處設置排水溝進行排水；迎水面采用沙袋及土工布和彩條布布置。

工程區位于北東東向狹長斷陷盆地內，地貌單元主要為構造剝蝕丘陵和河流侵蝕堆積地貌。所在旴江流域蜿蜒曲折且自南往北流經本區，地勢四周高中間低。斷陷盆地外圍為構造剝蝕中低山，東低西高，山頂高程400-1700m，軍峰山海拔1761m，為西北最高峰。斷陷盆地以內河谷兩岸為頂高程105-150m的剝蝕低丘。旴江河谷呈“U”型態勢，且平緩開闊，河谷寬度在300-850m范圍，沿岸面寬0-500m的Ⅰ級階地-多級階地零星發育，地面高程134.0-127.0m，由上向下傾斜，河道寬200-500m，河道內漫灘遍布。

本供水工程取水河道水量豐富，基坑施工受到上游水庫水量調節及河道水位季節性變化的影響較大，卵石混漂石缺乏封水效果，基坑施工防水難度較大。為此，應在基坑開挖前在其四周開挖環形溝槽，通過黏土換填形成高度符合水位變化最大安全要求的圍堰，并加寬圍堰填筑寬度，減緩坡率，加固迎水面，避免黏土圍堰和巖面接觸面發生滲水。此外，還應保證黏土圍堰外河道水流的通暢性，防止因河道堵塞而壅高水位，并控制水頭，降低水壓，以避免發生嚴重滲漏，在基坑內設置完善的排水系統，并配備水泵及時抽排積水。

2 黏土圍堰施工方案確定

由表1所進行的圍堰方案比選可知，與其他基坑防水和支護方案相比，黏土換填圍堰具有止水作用直接，止水效果良好，施工過程簡單，邊坡穩定，工期段，材料機械費用節省等技術優勢，所以大口井圍堰采用均質黏土圍堰擋水，并在大口井施工前完成，設置在大口井除河床岸邊外的其它三邊圍住大口井，便于大口井施工。該基坑圍堰設計主要利用了黏土的高壓縮性、低膨脹性，強黏聚力及優良的力學性能，將基坑四周卵石混漂石層挖除后以黏土換填，形成止水效果良好的圍堰結構，增強邊坡穩定[1]。

本導流工程的圍堰采用頂寬4.0m，頂高程136.5m，側邊坡均為1∶1，圍堰填筑高度2.9m，在基坑內圍堰坡腳處設置排水溝進行排水，適當位置設計集水井，便于水泵抽水排水。

表1 圍堰方案比選

3 黏土圍堰施工要點

3.1 施工準備

本供水工程主要采用以下施工工序：挖掘機和推土機沿岸坡邊進行圍堰基礎覆蓋層清除→堰體進占式分層填筑→草袋土分層鋪設→迎水面土工布防護→鋪砂袋鋪蓋。在施工準備階段主要做好挖掘機、裝載機、振動壓路機等施工機械性能的檢查，并選擇工程性能較好的黏土，同時進行止水效果和穩定性的現場試驗。結合施工設計圖紙進行測量放樣和施作。

3.2 圍堰換填

采用80t推土機清除圍堰基礎表層，同時采用外運黏土料和部分開挖利用料的方式取得圍堰施工所需黏土填筑料。黏土傾倒時應同時進行擠壓填筑，即將黏土倒入開挖后的溝槽內使其略高于水面，并將后續黏土回填在干燥處，通過挖掘機抓斗推擠填筑溝槽，這種處理既能將溝槽底部殘留的卵石全部向前推擠，防止在黏土圍堰和巖面之間形成滲水層，又能防止黏土后續回填過程中與水接觸后工程性能發生改變。待黏土實際填筑高度比水面高出50cm后通過振動壓路機壓實處理，并分層回填碾壓至設計壓實度。

堰體水下部分則主要通過進占方式填筑并結合自然壓實方式，水上部分則按照50cm左右的厚度分層填筑碾壓，并將碾壓遍數控制在4-6遍/層，碾壓施工采用挖掘機或推土機完成。將土容量約2/3-3/4的河砂裝入編制袋內施工時，應將編制袋交錯放置，且不得出現明顯通縫。逐段進行圍堰施工，并將圍堰內側邊緣和基坑外側邊緣之間的距離控制在1m左右。圍堰外形設置必須充分考慮對水流排泄的適應性，以避免對流水面造成過度沖刷以及發生過高壅水后危及圍堰安全。圍堰還應適應基礎施工要求，嚴格根據設計要求確定堰身斷面尺寸及圍堰結構強度和穩定性，以確保基坑開挖后，圍堰不會發生破裂、滑動或傾覆。

待完成沉井施工后拆除圍堰。在圍堰拆除前，必須對圍堰保護區徹底清理。此后按照先內后外，從中間至兩頭的順序依次拆除，并主要采用PC-220反鏟及自上而下分層后退式開挖方式拆除，開挖及拆除后所產生的廢料運至棄渣場。

3.3 止水效果檢驗及滲水點處理

待將承臺四周黏土均換填形成圍堰后，應在臨近圍堰處設置挖驗坑并開挖后進行封水效果的檢驗，如果發現滲水點及滲水情況，必須準確標出滲水點位置后計算滲水流量。

待完成基坑四周全部滲水點的檢測后必須進行滲水點處理，具體而言，應將注漿管插打進黏土圍堰結構體內以達到注漿封閉的效果，并根據滲水點實際滲水量進行注漿量的推算和實證，完成滲水點處理后必須重新檢測其止水效果，待止水合格后開挖基坑。

3.4 開挖基坑邊坡及基坑排水

為降低支護施工量，增強基坑邊坡的穩定性，應當采用JTGT 3650-2020的相關規定進行邊坡放樣開挖，并對特殊部位噴混凝土增強支護。考慮到本工程基坑實際深度，應當先開挖圍堰內卵石混漂石層與黏土圍堰之間的部分，按照動荷載確定圍堰頂坡率為1∶0.75，寬度1.0m的護坡道則主要由強風化細砂巖形成，并按照1∶0.33的坡率放坡開挖圍堰底部1.2m深的區域。基坑邊坡開挖過程中必須加強坑內排水處理[2]。

基坑排水按照實施時間分為初期排水與經常性排水兩個階段。考慮到本供水工程基坑規模不大，且施工期主要安排在枯水期，由圍堰滲水和降水所共同組成的經常性排水量不大，所以，基坑排水主要表現為初期排水。

所選擇的排水泵既要達到排水強度和揚程要求，重量、尺寸又不能太大，從基坑抽排而出的水通過布管排水系統跨過圍堰后直接排入盱河。為保證抽排水效果，排水泵坑必須低揚程、基礎牢固，并不影響基坑開挖出渣、混凝土澆筑等工序的正常施工。

3.5 監控量測

為加強過程控制保證施工效果，必須在基坑施工過程中加強對圍堰邊坡變形的測量，并將圍堰實際變形程度和可能的變形趨勢通過數據圖表予以反應，以指導本工程深基坑黏土圍堰施工。考慮到本供水工程基坑實際深度及周邊結構物較少的情況，根據GB50497-2009可將其確定為三類基坑，為進行基坑開挖過程中邊坡穩定性及開挖結束后橫縱向位移的實時監控，在基坑周圍設置16個變形觀測點。觀測結果均顯示基坑開挖期間邊坡穩定性良好，開挖后平面及豎向位移均未超出安全設計要求。

4 結 論

本工程實踐過程證明，黏土圍堰深基坑施工能充分利用黏土材料所具有的高壓縮性、低膨脹性、強黏聚力及高強度等工程性能，止水效果良好，邊坡穩定，能大大節約施工成本，縮短工期，經濟效益和社會效益十分顯著。黏土圍堰技術對于深基坑降排水十分適用和可行，為保證深基坑黏土圍堰施工質量，必須結合實際地質條件靈活選擇具體的施工方法，以保證施工效果。