泵站基礎(chǔ)施工深基坑技術(shù)探析

武寶君

(廣東省水利水電第三工程局有限公司,廣東 東莞 523710)

0 引 言

泵站基礎(chǔ)施工的可靠性對整個泵站的綜合效益影響較大,隨著泵站使用范圍、工程數(shù)量的擴大與增加,其泵站施工技術(shù)的研究力度也在不斷增強。在實際施工過程中,泵站工程深基坑施工技術(shù)具有多樣性的特征,為此,需結(jié)合項目實際情況采取最適用的技術(shù)進行施工,同時還需做好深基坑監(jiān)測作業(yè),進而保證泵站深基坑施工保質(zhì)保量完成。

1 工程簡介

陽江市四圍澇區(qū)整治工程施工總承包項目位于廣東省陽江市城南新區(qū),四圍澇區(qū)南部,內(nèi)河沙格涌主河道與四圍聯(lián)圍堤防之間,現(xiàn)廟仔涵閘閘址處。泵站建設(shè)目標為提高陽江市四圍地區(qū)的排澇標準。泵站設(shè)計排澇標準為重現(xiàn)期10a一遇24h暴雨所產(chǎn)生的徑流量1d排干不成災(zāi),設(shè)計排澇流量為70.0m3/s,共裝機5臺,總裝機容量為4500kW,計劃工期為600日歷天。

該泵站為Ⅱ等工程,工程規(guī)模為(2)型。電排站主要建筑物前池、進水池、泵房、出水池、出水涵閘及自排涵閘均按2級建筑物設(shè)計,次要建筑物進水渠及下游連接段按3級建筑物設(shè)計,臨時性建筑物級別為4級。施工圍堰等臨時性建筑物級別為4級。防洪潮標準為50a一遇,泵站防洪潮水位為3.202m,建筑物地震設(shè)計烈度為7度。由于泵站須跨汛施工,泵站導(dǎo)流建筑物洪水標準內(nèi)河側(cè)按照10a一遇設(shè)計,外河側(cè)按照30a一遇設(shè)計[1]。

2 泵站基坑開挖支護技術(shù)類型

2.1 開挖技術(shù)

泵站基坑開挖主要由機械設(shè)施完成,在實際施工過程中,需按照工程要求完成安全、快速的土方開挖。由于該泵站屬于水利項目,因此在這類工程中,其開挖方式主要是明挖、邊坡施工,主要技術(shù)如下:

1)明挖技術(shù):在泵站基坑開挖之前,應(yīng)根據(jù)工程實際情況選擇相應(yīng)的阻水支護方案,以防止因地下水或地基的變形引起的安全隱患。對于明挖技術(shù)來說,其工藝相對簡單、高效、方便是目前較常使用的開挖方式。在實際施工中,施工人員必須從地面上挖好與設(shè)計高度相等的基坑。同時,在開挖時,必須堅持“邊挖邊支”的原則,以保證基坑的穩(wěn)定性,確保施工全過程達到安全作業(yè)標準。在開挖基坑時,一般先進行基坑排水,然后進行土方開挖;主要的排水方式為,設(shè)置排水溝,截水溝,擋水臺,排水井并建造出排水管網(wǎng)系統(tǒng),進而保障工程技術(shù)的實用性,對于實際土方開挖需明確分層、分段的開挖方式,并完成支護作業(yè),在實踐過程中,需嚴格遵守施工程序,明確施工質(zhì)量控制要點,避免出現(xiàn)超挖等問題。

2)放坡開挖:放坡開挖屬于安全可靠的土方開挖方式,在泵站工程項目中該辦法從本質(zhì)來看,屬于在深基坑的邊坡上,將垂直上、下的基坑開挖改為斜坡下挖,以防止土墻坍塌的開挖技術(shù)。一般情況下,在軟土、砂土等地基穩(wěn)定性較差的地區(qū),可采用該辦法進行開挖;另外,在基坑開挖深度>3m或周圍建筑物較多的情況下,采用這種方式可以增加施工的安全性。必須指出,開挖放坡對周圍環(huán)境有很大的影響,而且對空間的開放程度也有很高的要求。

2.2 支護技術(shù)

1)土釘墻支護技術(shù):土釘墻是用鋼筋或角鋼作為土釘形成支護方式,其土釘加固可確保土體形成較為穩(wěn)固的擋墻。土釘墻作為一種復(fù)合地基,其最大的價值在于確保其穩(wěn)定性較強,并且可形成安全、可靠的支撐體系,可有效提高邊坡的整體穩(wěn)定性,提升其承載能力;降低了基坑工程造價,降低了噪聲振動、在采用土釘支護技術(shù)的同時,泵站的基坑工程也要按“邊挖邊支”的方法進行施工,其施工次序如下:①開挖基坑;②邊坡治理;③鉆孔加筋;④灌漿;⑤噴漿;⑥混凝土養(yǎng)護;在采用土釘墻技術(shù)時,應(yīng)嚴格控制灌漿水灰比(多數(shù)為1∶3),著重于加強網(wǎng)片安裝環(huán)節(jié)中的網(wǎng)片固定距離的誤差(≤30 mm);同時,還要確保混凝土的均勻和自下而上,并與實際情況相結(jié)合,對分層噴出的厚度進行控制,以確保養(yǎng)護的質(zhì)量[2]。

2)土層錨桿支護技術(shù):土層錨固技術(shù)原理簡單,在實際設(shè)計與應(yīng)用過程中,需完成基礎(chǔ)的支護結(jié)構(gòu)布置,并隨著基坑開挖深度的增大,不斷在巖層內(nèi)進行錨索施工。在實際施工過程中,土層錨固必須與地基、基坑的支護結(jié)構(gòu)相結(jié)合,以此確保地基穩(wěn)定性。對于泵站基礎(chǔ)工程施工,可采用土層錨桿施工技術(shù),且需要進行錨桿鉆孔。在將錨桿打入鉆孔之前,必須進行防腐蝕處理,在進行錨固時,必須做好注漿工作以保證錨桿與土壤的黏接;確定錨桿穩(wěn)定后,再張拉錨,在完成后可基于千斤頂施工完成張拉錨固并進行二次注漿[3]。

2.3 基坑支護計算

對于基坑的內(nèi)部支撐,其產(chǎn)生問題的直接原因可以分為2種:①墻體、支撐等強度不足;②基礎(chǔ)土的承載力不足。結(jié)合現(xiàn)場的地質(zhì)數(shù)據(jù)與實際情況,可以排除管涌和承壓水的影響,且鋼板樁抗?jié)B穩(wěn)定性未作校核。該方案的重點是在整個施工階段對鋼板樁、圍檁、支撐進行計算,避免整個基坑的滑移和地基土的凸起。根據(jù)地質(zhì)報告,計算出施工區(qū)域土的有關(guān)加權(quán)平均指標如下:γ=18KN/m3,土質(zhì) -3.29～-6.16為中粗砂,Ф=28°,-6.19～-7.77為砂質(zhì)土,Ф=20°,-7.77～-10.27殘積土,Ф=20.5°,-10.27～-17.0為全風(fēng)化麻片巖, Φ=21°本次計算取最小值Φ=20°, c=8kPa,土方開挖深度為5.05m。

3 泵站基礎(chǔ)施工深基坑技術(shù)措施

本項目深基坑專項方案主要針對安裝間進行,安裝間開挖后的基坑面標高為-10.05m,現(xiàn)地面的標高為-3m,開挖深度為7.05m,已達到深基坑的標準,具體施工措施如下:

3.1 井點降水施工

1)在基坑開挖之前,要先進行井點降水,使基坑水位降低到基坑底部1 m,然后才能進行基坑開挖。在工程建設(shè)中,當遇到淤泥、粉質(zhì)黏性土層時,由于其具有較大的壓縮性、較高的含水量和較高的滲透性,因此,在部分地基上采取深攪拌樁法。在基坑放坡范圍以外還可采用輕型井點對基坑放坡區(qū)外的井點進行降水;在基坑開挖完畢后,在基坑周圍布設(shè)一套井點,并在3m處插入井點管,并進行2周降水處理。

2)挖溝鋪管。鋪設(shè)管道。先開挖1.5m左右的井點溝,再鋪設(shè)集水管。

3)沖孔。用清水沖洗大約6m深的鉆孔(孔底標高為基坑底部2m),保證井點作用范圍內(nèi)的地下水水位下降到1 m,孔徑≥300 mm,孔距1.6 m

4)采用沉布式管內(nèi)充砂濾料,砂粒采用中粗砂,將井點管與集水管相連通[4]。

5)井點系統(tǒng)的各個部分必須緊密地安裝,以避免空氣泄漏,而在集水管和井點管之間,則使用軟管進行連接。

6)在每個點管沉下后,對其滲透特性進行檢查。井點管與孔壁間充砂時,須在管口處噴出泥漿,或在注水后迅速下滲,才算合格。

7)當井點系統(tǒng)安裝后,需及時完成試油工序,并對管道接頭質(zhì)量、井點出水、真空泵運行狀況等進行全面的檢查。經(jīng)檢驗,從井點孔口至地表0.5～1.0 m的深度,采用黏性土進行充填;抽水后,每日早晚各進行一次檢查,若出現(xiàn)堵塞或漏氣等問題,需及時進行修復(fù)處理[5]。

8)為了避免基坑周邊的地表水流入基坑,在施工現(xiàn)場設(shè)置臨時排水系統(tǒng),并在基坑頂部的南側(cè)設(shè)置一條臨時排水溝,截水渠的大小為1m×1m,北側(cè)和東側(cè)全部為沙土,在鋼板樁頂端以上的水流會透過沙層。在此,只能考慮將水排入到基坑內(nèi)統(tǒng)一向外抽排。在基坑底部,在鋼板樁周圍挖一條0.5 m×0.5 m的排水溝,最后在東南方向直徑為800的集水井中,在井中安裝10cm的排水水泵進行排水。將污水排入坑頂部1m處(坑底標高-4m),最后排入外河。

3.2 深基坑開挖

在土方開挖之前,應(yīng)先完成建筑物控制點線與標樁,在測量過程中需明確建筑物天然地面標高,并在此基礎(chǔ)上完成標高基準點的操作。在此,可采用水泥碎石加固已挖出的路基,并在道路四周鋪設(shè)水泥塊。準備好緊急情況下的水泵或應(yīng)急設(shè)備。在具體的開挖中,可按照如下開挖工藝進行:

1)除局部防護,其余部位均按1∶1臺階式開挖,臺階寬≥1.5m,二次放坡可以使滑坡面發(fā)生崩塌,降低坍塌發(fā)生的概率。

2)基底標高由專人負責(zé),機械開挖留下100 mm厚的土壤,用人力進行平整。不得在開挖后進行深填松土,如果出現(xiàn)超量,則用沙石進行填筑。

3)加強基坑底部排水,在基坑周圍人工開挖排水明渠,并在基坑拐角處或拐彎處設(shè)置排水明渠。在基坑周圍設(shè)置好集水井,并用抽水機將污水泵入下水道,保證排水順暢[6]。

4)在基坑開挖后,需要在井下進行井點降水,并在深3m處插入一根3m的管道。

5)在開挖過程中,要嚴格控制挖土,在樁位暴露后,首先在挖土機旋轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)開挖,直至與基坑相同,將集水坑灰線放置好,向挖掘機師傅交底后,緩慢開挖,不得破壞樁位或過深。

6)在基坑施工期間和開挖后,應(yīng)加強對樁頂變形的監(jiān)控,并在施工結(jié)束后及時用水泥砂漿或細石混凝土填充。在此過程中,還需完成雨季防護加固處理,若出現(xiàn)位移異常,應(yīng)及時進行加固或拉結(jié)。

7)開挖完成后,在基坑周圍進行加固,并在基坑外側(cè)設(shè)置0.6%的泄水坡。在基坑周邊的滑動圓弧部位,應(yīng)經(jīng)常使用1∶2的水泥砂漿進行修補,以此保證地基的穩(wěn)定性。

3.3 圍護工程

首先,在深基坑開挖過程中,必須采取圍護措施,對基坑進行加固,從而防止基坑滲漏。在進行地基加固時,要結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu),從地基設(shè)計以及處理等角度對圍護工程進行合理的規(guī)劃,同時要強化防水,以保證對滲漏的控制。

例如,可使用土體加固、土釘以及重力、水泥等方式,并按照支擋、錨拉式、排樁、地下連續(xù)墻、錨桿等支護體系進行施工。其次,建筑工程因受氣候影響,戶外作業(yè)多,應(yīng)盡量避免因氣候變化引起的溫度、濕度、日照等問題對其造成的質(zhì)量影響。其施工人員應(yīng)針對地基進行加固處理,并采取有效的措施加以預(yù)防。最后,為了更好地實現(xiàn)工業(yè)化,加固結(jié)構(gòu)的理論依據(jù),可以改變傳統(tǒng)的吊裝、澆筑交叉施工方式,采用組裝連接代替后澆注漿連接,增強結(jié)構(gòu)的防水,確保結(jié)構(gòu)的抗震性能,縮短施工周期,提升工程質(zhì)量[7]。

3.4 利用信息技術(shù)進行深基坑監(jiān)測

在實際開挖過程中,應(yīng)該采取動態(tài)的監(jiān)測方法,在此可運用信息技術(shù)來完善深基坑的監(jiān)測,并在有需要的時候,對原有的設(shè)計進行調(diào)整。同時,根據(jù)現(xiàn)場條件,根據(jù)工程監(jiān)理的許可,對土方開挖方案進行詳細的調(diào)整。在此,還可利用信息化技術(shù)對基坑進行監(jiān)控管理,保證在施工現(xiàn)場設(shè)置高精度的傳感器,采集地基沉降、傾斜等資料,并對地基沉降情況進行自動分析,可依據(jù)監(jiān)測結(jié)果,制訂加固措施,進行管理預(yù)警,降低風(fēng)險。同時,在施工過程中,要注意施工過程中的各種地質(zhì)條件,如與現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)有很大差別或不能滿足施工需要,應(yīng)立即向有關(guān)部門報告,并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施,實現(xiàn)“動態(tài)設(shè)計,信息化施工”,其監(jiān)測的控制允許值及控制報警值見表1。

表1 為監(jiān)測的控制允許值及控制報警值

4 結(jié) 語

在泵站深基坑施工過程中,一方面,各施工單位要根據(jù)規(guī)程、規(guī)范,合理把控施工技術(shù),明確不同開挖、支護技術(shù)與實際項目的結(jié)合程度,以此按照方案進行施工作業(yè);另一方面,需加強質(zhì)量和安全管理,貫徹以“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”為原則,對施工現(xiàn)場實行封閉式施工,在土方開挖等方面落實各項安全、文明施工及緊急情況,認真了解圖紙,做好技術(shù)交底,加強隱蔽工程驗收,進而保證泵站基坑作業(yè)達到高質(zhì)量水平。