受潮汐影響的深基坑放坡開挖與回筑施工技術

姜利清 趙新宇 陳 安

1. 中建港航局集團有限公司 上海 200433；

2. 臺州市港航事業發展中心 浙江 臺州 318001

隨著國家經濟的發展，對沿海地區的開發力度不斷加大，尤其是臨海區域的基礎設施建設，更是發展的重中之重。沿海地區多為海積淤泥地區，地下水位變化受潮汐影響較大，在此類臨海建（構）筑物的深基坑施工過程中，會面臨地下水位難以降低，而施工完成后，沿海地下水位的變化可能會受到潮汐的影響，引起海水倒灌，使得地下水位系統改變。因此，如果有足夠的施工面，采用放坡開挖深基坑，并利用趕潮施工的方法進行開挖與回筑，將是最為經濟的一種方案[1-4]。本文依托臺州港頭門港區某項目的煤污水池深基坑，在不具備基坑降水的條件下，采用趕潮施工的方式，完成基坑開挖與結構回筑。

1 項目概況

背景工程位于浙江省臺州港頭門港區，當地潮位特征值為：最高高潮位6.44 m、最低低潮位－0.06 m，年平均高潮位5.19 m、年平均低潮位－1.51 m，年平均潮位3.24 m。設計水位：設計高水位5.97 m、設計低水位0.71 m，極端高水位7.27 m、極端低水位－0.09 m。設計采用的高程系統為理論最低潮面，與85高程0點相差－3.04 m。本文中標高采用理論最低潮面為高程的起算面。

本工程有1#、2#煤炭污水池共2座，為緊鄰結構，單座煤炭污水池長42.0 m、寬20.0 m，結構總高度為6.55 m，底板采用筏式壁板，厚度1 000 mm，池壁為剪力墻結構，厚度500 mm。煤污水池結構邊線距離南側海堤的堤頂約32 m。擬建的2座煤污水池作為一個整體單位工程進行基坑開挖，單座煤污水池開挖量12 500 m3，回填量6 000 m3。

本工程煤污水池的基坑位于在建港區靠近南側大堤的開闊區域，如圖1所示。場地內土層以回填開山石及素填土為主，具有較好的黏聚力及較大內摩擦角，使本工程基坑具備明挖施工的地質條件。因此，本工程最有效的開挖方式為放坡開挖。基坑設計開挖深度為6.55 m（局部落低深度為7.05 m），坑底平面尺度為48.5 m×50.5 m，采用1∶1.5放坡。

圖1 工程基坑與南側海堤的位置關系示意

2 施工技術措施

2.1 施工難點

本工程基坑開挖深度為6.55 m，屬于深基坑，位于回填開山石及回填素填土（宕渣碎石為主）中，滲透系數較大，且基坑鄰近大堤，坑內地下水受潮汐影響顯著。根據本工程地質特點，按勘探點顯示及陸域形成標段項目部的表述，該位置至少有3.82 m厚回填開山層及11.7 m厚素填土（宕渣碎石）。

根據以往經驗，越接近海邊（即往南），原土層頂標高越低，回填開山石層越厚，無法有效打入止水鋼板形成帷幕，只能采用放坡開挖乘潮施工。

2.2 應對措施

根據當地潮汐表，基坑開挖采取大開挖趕潮施工，基坑四周布設集水坑，集水坑的水匯入集水井，集水井內布設的水泵在退潮時進行抽水趕潮施工，低潮位坑內水位低于1.5 m時采用抽水泵組進行降水，形成干地施工條件，可實現每日3～4 h的施工作業時段。

針對上述難點，提出以下應對措施。

1）基坑采用1∶1.5坡度進行二級放坡，開挖后邊坡表面加蓋土工織物防護，并在土工織物上加設砂袋以保證土工織物完整性，以防止坑內水位受到潮汐作用而引起邊坡擾動。

2）根據潮汐表對施工人員進行合理化配置，趁（低）潮施工時配置較多人數，漲潮后調到其他施工區域。

3）布置若干臺水泵在落潮至漲潮期間進行抽水，延長可作業時間。

4）底板混凝土澆筑量大，因潮汐問題導致可作業時間短。在落潮前安排混凝土就位，待滿足澆筑條件后進行澆筑，確保混凝土的供應量，增加泵送設備，加速進行混凝土澆筑。

2.3 工藝流程

為確保基坑開挖施工安全，基坑采取分段分層臺階式放坡開挖。因基坑受潮汐影響嚴重，故采取趕潮施工措施，基坑邊設置集水溝，并于基坑南側設置集水井，待退潮開始時采用抽水泵進行抽水，雨季期間基坑排水連續進行。工藝流程如下。

1）煤污水池基坑開挖工藝流程：場地整平→測量放線→機械分層開挖→隨挖隨修坡→集水溝、集水井施工→預留土層、人工鏟挖→機械隨挖隨退。

2）煤污水池工藝流程：測量放線→第1層土石方開挖→第2層土石方開挖→第3層土石方開挖→第4層土石方開挖→宕渣換填→混凝土墊層→基礎底板施工→墻板施工→回填土。

2.4 施工方法

2.4.1 測量放線

利用在施工現場設置的測量控制網，采用全站儀進行測量施工控制，精確放樣出開挖輪廓，畫出輪廓線。邊坡控制放樣偏差不大于±10 cm，經確認后進行下一步工作。

2.4.2 開挖施工

1#、2#煤污水池土方采用2臺PC360型挖掘機進行開挖，2臺挖掘機分南北2個工作區分開開挖，開挖順序為自北往南、由西向東進行（圖2）。

圖2 基坑開挖順序示意

本工程基坑深度較深，開挖共分為4步：第1步開挖至自然地面下1.5 m；第2步開挖至自然地面下1.5～3.0 m（二級平臺位置）；第3步開挖至自然地面下3.0～4.5 m；第4步開挖至基底。

根據施工場地情況，采用順次挖土，挖掘機后退施工，12 t自卸汽車位于挖掘機兩側順序裝土，自卸車運至指定的棄渣場地堆放。在開挖過程中，應隨時檢查邊坡的狀態，以防坍塌。開挖相鄰土層高差不大于2 m，坡度不大于1∶1.5。

當機械開挖至設計坑底標高上30 cm時，采用人工修底挖土的方法平整基坑，不得超挖與擾動基底土，利用挖掘機隨挖隨退，清理多余土石方。

根據當地潮汐表，明確施工當日高潮位與低潮位的時間。設置施工潮位觀測站，當觀測到潮位由高潮位向低潮位落潮至低于開挖面時，打開水泵開始抽水，并安排施工機械及人員由馬道下坑出土；待觀測到低潮位回漲到開挖面以下0.5 m時，施工機械及人員由馬道撤離回地面。由此往復開挖至見底。

2.4.3 混凝土底板澆筑

本工程基坑大底板采用趕潮澆筑，確保澆筑時位于地下水位以上，并且底板初凝時不能被水淹。根據潮汐表，從落潮水位低于坑底標高開始到漲潮水位高于坑底標高，每天有3～4 h可澆筑時間，配合抽水泵工作，可將施工時間延長至5 h。

底板混凝土強度等級C40，抗滲等級P6，底板厚度1 m，澆筑底板時采用分層澆筑到頂后斜坡推進的方式，分層厚度30～40 cm。大底板分層布置如圖3所示，澆筑順序為1—9。

圖3 大底板分層澆筑示意

混凝土采用泵送混凝土的方式澆筑。根據潮汐表選擇混凝土的澆筑時間。混凝土澆筑選擇在退潮的時候，要確保混凝土初凝前不受潮水淹沒或者漲潮的高潮位不高于底板上口。

3 結語

臺州港頭門港區某項目的煤污水池深基坑受到潮汐影響顯著，無法進行有效排水而形成長時間的干地施工條件，因此需合理利用潮汐表，精細化安排開挖時間，在落潮至低潮位及漲潮淹沒坑底標高前，使用抽水泵不間斷地從集水坑抽水到場外，盡可能延長干地施工的時段。從潮汐作用的研究開始，在考慮潮汐作用時間性與空間性的同時，利用趕潮施工的技術組織措施，實現對基坑的分層開挖與結構回筑。

本文經工程實踐，形成了一套適用于受潮汐影響顯著的臨海地區深基坑施工技術，為同類項目的施工提供了一定的經驗。