滨海地区电厂深基坑支护方案研究

张先雷，郑 阳

(中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004)

0 引 言

随着经济社会的不断发展，工业发展和日常生活对于电力的需求日益提高，基础发电设施的建设也成为了解决电力供需平衡的关键因素之一，而且不仅仅是我国，电力建设也是其他国家发展的重中之重。与此同时，基于电厂的特殊性，其在进行选址时需要考虑的因素很多。在东南亚很多国家，因受制于地理位置，电站的建设地点通常地质条件较为复杂，甚至有些地方并不利于电站的建设；但受实际条件的限制，为了保证施工的顺利推进和后期电厂的顺利运营，在此类地质复杂地区修建电厂，对地基基础的处理就变得尤为关键。本文以东南亚某电站SMW工法桩支护为例，分析SMW工法桩在滨海地区软土地基中的适用性。

1 工程概况

1.1 工程基本情况

拟建基坑位于东南亚某国滨海地区，结合地勘资料可知该区多为软土地层，且深度大于30 m，不利条件较多。另外，该基坑距离最近的大型建筑只有不到30 m，因此对基坑变形也有严格要求。北侧和西侧临近海边滩涂，距离为50 m和60 m。

拟建基坑开挖深度为11.25 m，平均地下水位2 m。考虑周边动静荷载加权取荷载为15 kN/m2，自地表加载。

1.2 工程地质条件

根据地勘资料，并结合基坑开挖过程中的岩土分层，可确定基坑开挖部分岩土层自上而下分别为①杂填土②淤泥③淤泥质土④粘性土，共4类土层。地下水位位于基坑开挖面以下2.0 m，位于杂填土层内(见表1)。

表1 土层参数

1.3 工程主要难点

该拟建工程位于滨海软土地区，土层较为复杂，易产生较大的沉降变形，支护难度大。同时，靠近周边大型建筑物，对沉降控制要求极为精确。另外，滨海地区地下水位高，需要充分考虑基坑降排水通畅并避免海水对基础的腐蚀作用。

2 工程方案

2.1 工程支护方案

根据基坑的相关信息以及开挖土层情况，综合考虑工程的各项难点，决定采用一级放坡+SMW工法桩+两道内支撑的支护方案(见图1、图2)。

图1基坑支护剖面示意图2基坑支护平面示意

支护方案优点如下：

(1)采用一级放坡是结合基坑开挖要求及土层条件综合考虑的，在第一层杂填土中进行放坡，要求放坡坡高2.5 m，坡度1.5。

(2)SMW工法桩是由型钢和水泥土搅拌桩组合形成的一种复合型的维护结构，在该基坑工程中采用，具有抗渗性好、刚度高、经济适用等优点。本工程SMW工法采用3φ850@600三轴水泥搅拌桩，采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比28%，水灰比为1.5～2.0，内插700×300×13×24H型钢，钢材牌号Q235B。水泥搅拌桩采用套接一孔法施工。搅拌桩中心桩距为900 mm，桩顶标高为-2.5 m，桩体嵌固深度为21.25 m。

(3)采用内支撑可以有效控制基坑内变形以及周围建筑物的沉降变形。本工程根据基坑的深度设置两道混凝土支撑，每层支撑浇筑应整体浇筑；两道混凝土支撑中心距开挖面分别为2.95、7.95 m。

2.2 施工技术方案

根据所确定的支护方案，结合施工工艺与工程实际，制定整个施工过程分为九个步骤，即共有9个工况(见表2)。

在施工过程中，应牢牢把握以下关键点：

(1) 基坑开挖前要求采用明排法，排出基坑内滞留地下水。同时，遵循坑外不降水、坑内降水的原则，坑内采取明排水与深井排水相结合的方法。

表2 施工工况

(2) 搅拌桩成桩应均匀、持续、无颈缩和断层，严禁在提升喷浆过程中断浆，特殊情况造成断浆应重新成桩施工。内插型钢应保证平整度和垂直度，插入前须在型钢表面涂抹减摩剂。

(3) 型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。

(4) 本工程应加强信息化施工，施工过程中应由专业监测单位进行监测，施工期间根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法。遇到异常问题及时采取措施。

3 支护效果验算

对基坑支护方案进行支护效果的理论计算，主要包括对基坑的截面验算和整体稳定验算。

(1)截面验算，包括三个方面。

三方面验算均符合要求，故截面验算满足要求。

(2)整体稳定性验算，主要包括三个方面。

整体抗滑移稳定性验算：

整体抗倾覆稳定性验算：

基底抗隆起稳定性验算：

三方面验算均符合要求，故整体稳定性验算满足要求。

4 实际检测结果

通过经典理论公式对基坑支护的支护效果进行验算，结果显示支护方案效果良好。为进一步对方案的可行性进行验证，利用模拟软件对基坑支护方案进行参数化模拟，得到基坑开挖支护工况全部完成之后(即将2-内撑拆去后)基坑壁的内力位移包络图如下所示(见图3)。

图3内力位移包络图

根据以上分析，可得到以下结论：

(1)基坑外壁受主动土压力作用，最大可达到343.33 kN/m；基坑内壁受被动土压力作用，最大可达到335.67 kN/m，最大值均出现在搅拌桩桩底。

(2)基坑内部水平向位移在-2.5 m标高处最大，即在桩顶位置的水平位移值最大，达到40.14 mm；结合规范规定以及现场实际情况，位移变化满足要求。

(3)基坑壁所受弯矩随土层信息变化而不断变化，受弯方向也发生多次变化，但总体较为稳定，最大弯矩可达到197.9 kN·m。

(4)基坑壁所受剪力随土层信息变化而不断变化，且分层明显。在第二、三层土层，即淤泥、淤泥质土层中，剪应力方向随深度变化发生多次改变，剪力受力环境复杂。但总体而言，剪力绝对值始终在152.91 kN以下波动，远低于土层的极限抗剪强度，不会对基坑安全质量造成影响。

5 结 论

本文以滨海地区某电厂深基坑为例，根据其工程实际情况以及开挖土层信息，设计了一级放坡+SMW工法桩+两道内支撑的支护方案，并通过经典理论公式计算验证与工程模拟软件计算内力位移包络图，论证了支护方案的可行性。另外，对类似的高地下水位软土地基深基坑设计有以下几点经验：

(1)对上层土质较好地层，可尝试一定坡度范围内放坡，保证力学性能的同时，兼顾工程的经济性。

(2)SMW工法桩作为一种成熟的支护方式，可广泛应用于同类型高水位软土地基深基坑，对不同的地质地层，调节不同的嵌固深度，即可得到优良的挡土支护效果。同时，作为止水帷幕，对外层地下水的抗渗性能也很突出。

(3)考虑到软土地基深基坑变形较大的普遍问题，可采用一道或多道混凝土内支撑的形式，对基坑变形控制有很大的积极作用。同时，据工程实际可决定是否作为永久支护，始终发挥支护作用。

参考文献：

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