串場河閘站工程勘察設計重點和難點淺析

李時嶺 汪潔晶 浦 慶 毛 愷

一、引言

鹽城市地處淮河水系的下游、里下河地區的腹部，地勢平坦低洼，淮河入江水道東堤、里運河東堤、蘇北灌溉總渠南堤防洪設計標準為百年一遇，基本隔斷了淮河流域的洪水與里下河區域的聯系，避免了標準內淮河洪水對鹽城市區的侵害，因此，防御里下河地區的區域洪水已是鹽城市城市防洪的重點。串場河閘站工程是淮河流域重點洼地治理工程，本文結合其工程地質條件、水文地質條件與周邊地形地貌，總結了該工程建設過程中在勘察設計方面的經驗。

二、工程概況

（一）閘站概況

本工程位于黃海公路橋以北串場河上，為鹽城市第Ⅲ防洪區一項綜合性水利骨干工程，集防洪、排澇、通航于一體，泵站橫向中心線與新洋港河口相距280m，設計排澇流量60m3/s，總裝機功率為2400kW，泵站規模屬于大（2）型工程，泵站等別為Ⅱ等。

（二）工程地質條件

本工程勘探揭露，勘區地貌區屬里下河淺洼平原區，地貌單元為淺洼平原。根據土層的巖性及物理、力學性質指標特征等工程性質差異，各層地層概述如下：

第1 層填土，成分主要為壤土及建筑垃圾等，松散狀態，不均勻，分布在串場河兩岸，河道部位缺失，該層位于基坑開挖深度范圍內，對工程影響不大；第2 層粉質黏土，可塑～軟塑狀態，欠均勻，在串場河兩岸零星分布，河道部位缺失，工程性質一般；第3層淤泥質粉質黏土，屬軟土，流塑狀態，較均勻，具觸變性、流變性以及抗沖刷能力差等特點，是本場地最軟弱的工程地質單元，為本工程基坑主要開挖層；第3A 層重粉質砂壤土，松散，不均勻，以透鏡體形式分布于第3 層的中上部，處于基坑開挖深度范圍內，對本工程基坑穩定有一定影響；第4～7 層工程性質相對較好，其中第6 層粉砂是較理想的樁端持力層；第8 層粉質黏土夾雜重粉質壤土相對軟弱；第9 層粉質黏土，可塑狀態，局部硬塑狀態，較均勻，工程性質較好，可選作鉆孔灌注樁的樁端持力層。

（三）水文地質條件

勘區地表水主要匯集于串場河中，水網密集，附近無湖泊等大面積水域分布，水位隨季節變化較大，汛期水位較高，枯水期水位較低。根據資料記載，鹽城觀測站歷史最高水位為▽+2.66m，歷史最低水位為▽-0.55m，勘區勘探深度范圍內，地下水主要為賦存于松散沉積物中的孔隙水，上部屬潛水，地下水補給來源為大氣降水和地表水，主要排泄方式為蒸發和徑流。其中第6、7 層具有承壓水性質，補給方式以側向為主，與地表水的連通性較差，勘察期間承壓水位平均在▽+0.80m 左右。

三、工程勘察設計的重點和難點

（一）勘察

串場河閘站系跨河水工建筑物，位于鹽城市區人民公園西側，東岸緊鄰電視發射塔，西岸為居民密集區，工程勘察可用場地少，環境要求高，且水上作業區系本地主要通航河道，過往船只多，尤其是勘察期間正值汛期，水深流急，勘察難度大。

（二）閘基礎設計及電視塔保護

本工程工程規模大，結構較復雜，東岸為電視塔，塔高約142m，在施工影響范圍內（閘站主體底板東北角與塔基西南角點距離79m，其東西距43.7m，南北距65.8m）。鑒于電視塔在政治、經濟及日常生活中的重要作用，且拆除重建費用較高，需對電視塔及其發射機房采取重點保護措施，不同于一般的建筑、市政及水利工程基坑圍護，主要表現在：①保護對象的特殊性，系生命線工程，國內尚無先例；②因施工需要，圍護時間長（一年以上）；③場區為軟土地區，土質差，基坑開挖時易產生邊坡坍塌；④場地地下水埋藏較淺，地下水位變幅大時易產生不均勻附加沉降；⑤本基坑最大開挖深度達8.5m，屬深基坑工程；⑥不宜采用有振動的樁型，也不宜采取深層降水措施。

四、有效解決勘察設計難題的具體措施

針對工程中遇到的具體問題，結合工程特點，本工程采用以下具體措施：

1.根據場地特點，采用靜力觸探試驗與鉆探技術相結合來勘探劃分土層。靜力觸探試驗采用2Y-15C 型觸探機；鉆探工作分別在陸地與水上進行，使用GXY-1 型鉆機，采用機械回轉鉆進、全孔取芯、泥漿或套管護壁的施工工藝。水上鉆探采用100T 級寬體型鋼質平地駁船作為鉆探船，鉆探平臺采用前挑式鋼結構平臺。鑒于水上作業區系本地主要通航河道，過往船只較多，尤其是勘察階段正值汛期，水深流急，為確保施工安全，另配備一艘船舶作為輔助船運送人員和物資，并申請海事、水政執法艇實施限行巡監。為準確劃分土層，鉆進過程中對鉆探器具進行準確丈量、記錄，水深測量同步進行，確保正確測定取樣深度，并嚴格控制每回次進尺，終孔時校正孔深及鉆具總長，及時糾正或平差。

2.根據勘察結果，結合當地工程建設經驗，針對擬建閘站各分部的結構類型、荷載大小及特征、施工條件、環境狀況，閘基礎設計及電視塔保護措施如下：

（1）站身、廠房：采用預應力管樁，預應力管樁不帶樁尖，能有效減少擠土效應及地面振動引起的不利影響；采用靜壓法施工，樁端持力層選用第6 層粉砂，避免采用鉆孔灌注樁因施工基面較低，需深層降水（承壓水）而造成地面變形，對相鄰重要建（構）筑物產生影響。

（2）翼墻部位:采用減沉復合疏樁，即采用壓入法施工短木樁，以加固改良軟弱土，避免東側場地狹小、西側坡狀地形大型設備難以施工的問題，且在場地施工許可部位，采用水泥土深層攪拌樁，兼作防滲墻。

（3）電視塔保護：已知電視塔采用預制樁基礎，樁端標高約在▽-16m，根據其特點，對電視塔及其發射機房采取水泥攪拌樁防滲帷幕，水泥攪拌樁設長短兩排，在有效截水的基礎上，既經濟合理又減小了擠土效應對周邊環境的不利影響，并在帷幕內設補水井與水位觀測井，防止基坑降水導致周邊地下水驟降引起的地面沉降，對電視塔起到了良好的保護作用；在臨串場河側防滲帷幕外采用鉆孔灌注樁作支護樁，防止側向變形，保證邊坡穩定，支護樁施工在擬建閘站斷流抽水前先行實施，以避免基樁施工引起的滑坡等不良地質作用；施工期間密切關注地下水變化，通過補水井補水調節，保證塔基周圍地下水位一致，加強地面變形觀測。

（4）基樁施工時合理安排沉樁順序，先密距樁，后疏距樁；由毗鄰電視塔一側向遠離其方向的原則進行，避免或減小因擠土效應而引發樁涌起、樁體位移、樁身傾斜等現象發生，基樁施工前，對施工基面進行硬化處理，保證設備的正常施工，開挖時盡量避免或減少對基底土的擾動；鉆孔灌注樁施工時應做好泥漿護壁和清孔工作，以滿足施工工藝和規范要求，合理排放棄土，保護周邊環境。本場地位于軟土區，為保證樁基施工有利的作業條件，擬建閘站采用先沉樁后開挖基坑的施工順序，防止坑邊土體側移引起已沉樁的側移甚至斷裂等事故的發生。

五、結語

串場河閘站工程交付使用后至今已運行多年，在施工與運行期間狀況良好，在歷年汛期都發揮了有效的排澇作用，較好地滿足生產和生活的使用要求，有顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。勘察與設計共同提出的電視發射塔結構保護技術，即通過保水、補水和支護樁圍護等措施，保持微觀水、土環境平衡，為鄰水高聳結構深基坑圍護提供了新的思路，對于類似工程勘察設計有較好的借鑒作用■