建宁排渍站扩建工程深基坑放坡支护施工技术

2016-12-24刘邵文郑永根邵阳市水利水电工程公司邵阳市4000武冈市水利局邵阳市4400

湖南水利水电 2016年4期

刘邵文郑永根（.邵阳市水利水电工程公司邵阳市 4000；.武冈市水利局邵阳市 4400）

刘邵文1郑永根2
（1.邵阳市水利水电工程公司邵阳市 422000；2.武冈市水利局邵阳市 422400）

文章介绍了株洲市建宁排渍站扩建工程深基坑放坡支护工程设计情况和施工工艺过程。监测结果表明，支护后边坡水平位移及沉降均满足设计要求，保证了基坑边坡稳定性和基础施工安全。施工实践表明，深基坑放坡支护工艺简单，经济实用，结合一定的边坡坡面加固措施可有效保证涉水工程基坑工程安全。

建宁排渍站扩建工程深基坑放坡支护

随着城市建设的不断发展，为保证基坑四周土体的稳定性，同时满足地下室施工有足够空间的要求，且四周相邻建筑物和地下管线等设施在基坑支护和地下室施工期间不受损害，即坑壁土体的变形，包括地面和地下土体的垂直和水平位移要控制在允许范围内，深基坑支护技术越来越受到人们的关注。放坡由于其不需增加其他大型机械设备，具有能充分利用土体的自稳能力、结构轻型、施工简单、成本低廉等优点，结合一定的边坡加固技术，可有效保证涉水环境下深基坑工程的稳定。

1 工程概况

株洲市建宁排渍站扩建工程位于株洲市中心城区，是建宁港防洪、排涝工程的重要组成部分，建宁港河流域面积36.9 km2，干流长12.2 km，河流坡降0.35%。流域内防洪标准低，沿岸约2.57 km2地区易受洪涝灾害。建宁港电排站设计流量为78 m3/s，装机容量为3 000 kW，拟在建宁港出口左岸建设，即沿江南路建宁闸北侧，设计为1座自排闸和2座泵站，地面建筑为两层房屋，设计地坪标高43.0 m；泵站设计大小尺寸为10 m×20 m，底部标高30.0 m。基坑开挖主要为主厂房区至副厂房区域的强排和自排沟槽土方，本工程需开挖的区域自然地面标高不一致，湘江沿江路堤为现状的最高点，现状标高为44.00 m，堤内拆除区域自然地面标高为42.85 m左右。基槽开挖主要开挖难度集中于主厂房至副厂房段，要求最大挖深约17 m（基底标高27.18 m）。

基于工程勘察资料，拟建场地位于株洲断陷盆地内部，属于冲积阶地地貌类型，场地位于湘江边，第四系覆盖层厚度较大。地面标高（42.03～44.50）m，最大相对高差3.50 m左右。拟建场地内地层为第四系杂填土、淤泥质土、粉质黏土、粉砂及下伏基岩白垩系上统戴家坪组泥质粉砂岩。根据1∶50 000《株洲市水文地质工程地质调查报告》（湖南省地矿局水文队1990）及现场地质调查，场地内未见断裂通过，未见地质灾害现状点和隐患点，地层分布较稳定，基岩产状较平缓，岩性较稳定，地质构造简单。

场地岩土层按其岩性、结构、物理力学性质，结合地质年代及成因，共分为6层，自上而下各岩土层物理力学参数见附表。

2 基坑支护方法选择

（1）深层搅拌水泥土围护墙[1]：是采用深层搅拌机就地将土和输入的水泥浆强行搅拌，形成连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。由于一般坑内无支撑，便于机械化快速挖土一般情况下较经济，施工中无振动、无噪声、污染少、挤土轻微，但位移、厚度相对较大，对于长度大的基坑，需采取中间加墩、起拱等措施以限制过大的位移，且需注意防止影响周围环境。

附表岩土层物理力学参数

（2）高压旋喷桩[2]：所用的材料亦为水泥浆，它是利用经过高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合形成水泥土加固体，相互搭接形成排桩，用来挡土和止水，施工设备结构紧凑、体积小、机动性强、占地少，并且施工机具的振动很小，噪声也较低，不会对周围建筑物带来振动影响和产生噪声等。但施工中有大量泥浆排出，容易引起污染。对于有一定地下水水头的地层，由于喷射的浆液无法在注浆管周围凝固，不宜采用该法。

（3）槽钢钢板桩[3]。这是一种简易的钢板桩围护墙，由槽钢正反扣搭接或并排组成。槽钢长（6～8）m，型号由计算确定。耐久性良好，二次利用率高，且施工方便，工期短。但不能挡水和土中的细小颗粒，在地下水位高的地区需采取隔水或降水措施；抗弯能力较弱，支护刚度小，开挖后变形较大，仅适用于深度≤4 m的较浅基坑或沟槽。

（4）钻孔灌注桩[4]。钻孔灌注桩具有承载能力高、沉降小等特点。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。施工时无振动、无噪声等环境公害，无挤土现象，对周围环境影响小，但桩间缝隙易造成水土流失，特别是在高水位软粘土质地区，需根据工程条件采取注浆、水泥搅拌桩、旋喷桩等施工措施以解决挡水问题。

（5）地下连续墙[5]。地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。本法特点是：施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，节省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工，可用于各种地质条件下，包括砂性土层、粒径50 mm以下的砂砾层中施工等。适用于建造建筑物的地下室、地下商场、停车场、地下油库、挡土墙、高层建筑的深基础、逆作法施工围护结构，工业建筑的深池、坑、竖井等。但造价较高，施工要求专用设备。

（6）土钉墙[5]。土钉墙是一种边坡稳定式的支护，其作用与被动的具备挡土作用的上述围护墙不同，它是起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，使基坑开挖后坡面保持稳定。本法特点是：稳定可靠、施工简便且工期短、效果较好、经济性好，但不适用于土质不好地区。

（7）SMW工法[5]。SMW工法亦称劲性水泥土搅拌桩法，即在水泥土桩内插入H型钢等（多数为H型钢，亦有插入拉伸式钢板桩、钢管等），将承受荷载与防渗挡水结合起来，使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。本法特点是：环境影响小、结构强度可靠、挡水防渗性能好、可以配合多道支撑应用于较深的基坑，但需要设备多，成本较高。

（8）放坡开挖[5]。基坑土方开挖的施工工艺一般有两种：在支护体系保护下开挖（有支护开挖）和放坡开挖（无支护开挖）。对于具备放坡开挖条件的基坑工程，即基坑不太深而且基坑平面之外有足够的空间供放坡这用，放坡开挖既简单又经济，在能保证边坡稳定条件下应优先选用。

根据株洲市建宁排渍站扩建工程的特点、周边环境情况及地质情况，本工程基坑开挖支护采取放坡开挖，并在开挖过程中增加一定的边坡支护手段——喷混凝土。

3 放坡支护施工

土石方大开挖自沿江南路堤段最外边线开始，逐级向堤内推进，直至前池进水渠端。每次开挖的深度按设计高度和坡度要求进行，上级段开挖后做好坡面防护及集水排水设施后，再进行下级段的开挖。

第一步：破堤开挖（挖方量约8 000 m3），首先开挖至堤内自然标高位置，再与前池前端同时由外端向中间推进，按设计剖面要求形成坡面。

第二步：在堤与场内的自然标高基本水平后，在场内形成土石方运输的临时道路，分两个点同时进行开挖。第一施工点自前池前端开始向中间开挖（挖方量约14 000 m3），第二点自堤外开始向中间开挖（挖方量约20 000 m3）。

（1）基坑放坡。针对本工程的特点，以开挖难度集中于主厂房至副厂房段为例。土方采取放坡分三阶开挖，第一阶开挖深度为8.0 m，上部放坡系数为1∶2，下部为1∶1.2；第二阶开挖深度为6.0 m，放坡系数为1∶1.2，第三阶开挖深度为3.0 m，放坡系数为1∶1.2。第一阶和第二阶交接处设置2.0 m宽的堤路，第二阶和第三阶交接处设置1.6 m宽的堤路。最后一级基坑底的长度和宽度为构筑物外边轴线外加1.5 m作为施工作业面和挖排水沟用。

（2）坡面防水。在已形成的基槽开挖坡面上采用喷射水泥砂浆80 mm厚，作为坡面防雨水冲刷的防护层，根据坡面的成型进度，随时跟进，以保证坡面的稳定性，如遇大雨及雨雪天气，应在喷射的水泥砂浆上覆盖一层彩条布，增强防渗漏的能力。同时在第一阶与第二阶、第二阶与第三阶之间的堤路上设置300×300排水沟，每隔30 m设一集水井，这样上层阶坡面上的自然降水及部分上层土内的地下渗水排至于沟和集水井内，由潜水泵排至原排渍站前池，流入湘江河流。开挖面地表的积水和地下水，随着开挖深度的进行，首先开挖临坡面边线土方，沿放坡面自然形成沟槽，并沿沟槽每隔20 m设置集水井（集水井比沟槽深1.0 m左右），随着开挖深度增加，沟槽及集水井跟着下沉，采用潜水泵排至原排渍站前池，流入湘江河流。

4 应急措施及注意事项

（1）应急措施。在基坑开挖期间，设专人检查基坑稳定，发现问题及时上报有关施工负责人员，及时处理。在施工中如发现局部边坡位移较大，须立即停止开挖，通知围护单位做好加固或加锚杆处理，进行边坡喷混凝土，待稳定后继续开挖。现场准备300条编制袋，平常装好堆放100袋砂袋与场内，以备紧急抢险。在基坑底部预留一定量的反压土，既可减小基坑的变形，又可作为出现紧急情况的应急物资。当基坑出现险情时，立即组织力量用预留土带的土进行反压，并由人工搬运砂袋反压。直至位移稳定再采取加固措施，险情消除后再继续开挖。如施工过程中发现水量过大，及时增设潜水泵或其它降水方法降水处理。遇到地下水的应急措施，如在基坑底开挖时，局部出现地下水反涌现象时，应停止开挖，并在地下水反涌处采取专门排水措施，待地下水反涌现象消除后，再进行土方开挖。现场准备潜水泵、电动机，潜水泵、电动机或电源一旦在使用中发生故障，应及时更换，以求在最短的时间内恢复正常排水。

（2）注意事项。坑边不准堆积弃土，不准堆放建筑材料、存放机械、车辆。基坑边外部荷载不得大于15 kPa。坑边不得常有流水，防止渗水进入基坑及冲刷边坡，降低边坡稳定。为确保施工阶段周围建筑、道路、市政管线及基坑本身的安全，出现超过预警情况时，应立即报警，若情况比较严重，应立即停止施工，并立即通知基坑支护并对周边已有建筑采取应急措施。挖机操作人员应确认周围无人时，才能进行。一次挖土不要太深，提斗时缓慢向上，不能过猛，装车时严禁铲斗从汽车驾驶室上越过。人工清槽应在挖土机工作半径之外，司机落铲时要特别小心。遇土质有变化时，及时通知技术部门采取加固措施。