联石湾船闸工程基坑支护方案分析

2018-03-21周作胜

珠江水运 2018年4期

周作胜

摘要：联石湾船闸位于中山市坦洲镇中珠联围坦洲堤段联石湾涌入口处，是目前进出前山水道的唯一船闸，至今已有28年的历史，目前船闸存在较严重的安全隐患，需拆除重建。由于船闸主体建筑物（闸首、闸室）的建基面较深，根据工程总体布置，新建船闸与现状船闸相距较近，为不影响现状船闸的运行，必須对新建船闸基坑进行支护。而本工程基坑深度较深，淤泥层厚，基坑支护结构型式的选择对工程的安全及投资影响非常大，因此有必要对联石湾船闸工程的基坑支护工程进行研究。

关键词：船闸工程基坑支护设计施工

1.工程概况

本项目为改扩建工程，建设内容主要包括拆除回填旧船闸、新建船闸及配套工程等。通航标准为Ⅲ级；设计最大船舶等级为珠江干线1000t级；船闸闸室有效尺寸：166m×16m×4.5m（长×宽×门槛水深）。

新建船闸轴线南侧为旧船闸，北侧为联石湾水闸，西侧为磨刀门水道，东侧为前山水道。在新船闸建设工程中，旧船闸仍需保证正常运行以及旧船闸、水闸的稳定，因此，必须对新建船闸基坑进行支护。

2.基础资料

2.1工程地质

工程主要地质特征如表1。

2.2墙前、墙后水位

基坑墙前水位按基坑底高程以下0.5m考虑，即-7.356m（1985国家高程基准，下同）。基坑墙后水位根据勘察结果：地下水位高程一般为0.5m～2.1m（相应埋深为0.1m～3.5m），因基坑施工整平高程为0m，所以墙后水位取0m。

3.基坑支护设计

3.1建筑物级别

由于本基坑周边建筑物为现状船闸，基坑边与旧船闸相距28m，大于3倍基坑深度，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012表3.1.3，本基坑支护结构的安全等级取三级。重力式水泥墙的安全系数见表2，基坑变形控制值见表3。

经计算，基坑水平位移控制值为150mm，周围沉降控制值为120mm。

3.2结构方案

基坑工程支护方案很多，目前比较常见的支护方案有：无围护放坡开挖、桩墙支护、锚喷土钉支护、重力式支护结构、中央开挖施工法、开槽施工法、墙前被动区土体改良加固法、逆作法、沉井法、组合型支护等。

本工程船闸主体结构区域淤泥层和淤泥质粉质粘土层较厚，层底高程在-26m～-33m之间，淤泥呈流塑状～软塑状，锤击数N<4击，具有含水率高、压缩性高、孔隙比大、灵敏度高、强度低和压密固结时间长等不良特征。淤泥质粉质粘土层下为粉质粘土、中粗砂、全风化花岗岩、强风化花岗岩。

根据本工程地质情况、工程总体布置和基坑开挖深度等因素，本着“安全适用，经济合理”的原则，本工程基坑支护方案选用采用重力式水泥墙与灌注桩连续墙结构进行技术经济比较。

3.2.1方案一水泥土搅拌桩格栅支护墙方案

基坑顶高程为原地面整平高程0.0m，底高程为-6.856m。支护主体结构采用水泥搅拌桩格栅，支护墙搅拌桩直径为φ700，搅拌桩相互搭接，搭接宽度不小于200mm，形成厚度为10.2m的封闭的格栅状水泥土挡墙，可将搅拌桩和桩间土视为一个可以共同作用的整体，用水泥土重力式挡土墙进行计算。为增加支护墙的整体性，两侧支护墙顶均设C20厚200mm的砼压顶。为增加墙前被动土压力，基坑内也作搅拌桩处理，采用直径为φ700搅拌桩，2.5m×2.5m格栅布置。格栅结构布置图见图1～3。

3.2.2 方案二灌注桩连续墙+水泥土搅拌桩格栅支护墙方案

本方案闸首与闸室采用不同的支护方案。闸首与方案一相同，采用水泥土搅拌桩格栅支护。闸室采用灌注桩连续墙作为基坑支护结构，灌注桩连续墙同时也作为闸室墙结构的一部分，以节省工程投资。

上下闸首基坑支护采用水泥土搅拌桩格栅支护墙，具体布置同方案一。

闸室基坑顶高程为现状地面0.0m，基坑底高程为-6.256m，基坑高度6.256m。闸室基坑两侧均采用直径φ1800mm灌注桩连续墙支护，桩间距2.0m，灌注桩桩顶高程为-1.40m，桩底高程为-48.0m，桩底入强风化岩不小于3.6m。灌注桩顶现浇3.6m（宽）×1.4m（高）帽梁，每隔4m设一道1.0m（宽）×1.4m（高）横撑。为减小土压力，灌注桩连续墙前后施打φ700水泥搅拌桩，间距1.3m，梅花型布置。基坑开挖且闸室底板砼浇筑后拆除横撑，基坑支护断面见图4～5。