七一排涝泵站基坑开挖存在问题及对策探讨

2024-02-04李定春

小水电 2024年1期

李定春

(梅州市威华水利水电建设工程有限公司，广东梅州 514000)

1 工程概况

五华县七都涝区位于广东省五华县七都、大湖村管理区内，距离五华县政府约5 km，交通方便；因地处五华河下游，地形低洼，洪涝灾害频繁严重。为治理该洪涝灾害，设置了工程排涝区，集雨面积为4.53 km2。通过对七都涝区的排涝治理，可解决涝区常遭洪水淹没的问题，保障七都涝区人民生命财产安全。

七一排涝泵站工程设计流量为10.52 m3/s，装机总功率为1 000 kW，工程等别为Ⅲ等；泵站主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。

2 水文地质条件

五华县地处广东省东部、韩江上游，多年平均降雨量1 507.2 mm，最大年降雨量2 431.5 mm(2006年)，最小年降雨量948.1 mm(1991年)，雨水充沛。

3 泵站基坑开挖存在的问题

3.1 工程施工度汛

本工程处于河道沙滩上，每年4—9月份为雨季，雨量较为集中，经常受暴雨袭击；并且老排涝站已拆除，受自身排涝的影响，如围堰出现险情，会对两岸分布的居民区及生产设施造成严重的影响和经济损失[1_2]。因此，防洪度汛安全是工程施工的重点与难点。

3.2 基坑开挖排水

泵站基坑开挖揭露多种土层岩性，底层以中粗砂为主，淤泥层较厚，河水位和开挖基坑落差大。开挖过程中来水量会很大，加之基坑较深，因此必须及时排水，加强基坑变形监测分析[3]。

3.3 围堰和施工导流

合理安排围堰和导流施工工序是泵站基坑施工的基本前提，通过内河外江围堰和施工导流进行临时排涝可确保整个工程在干地条件下作业[4]；若围堰和施工导流存在不安全因素，会给整体工程施工带来较大不利影响。因此，围堰和施工导流是工程施工的重点。

3.4 雨季边坡稳定

本工程存在较大的基坑土方开挖量及一定的土方回填量，且桩基础施工由于其下部承载力上升需要一定过程，会导致工期相对滞后。项目处4—9月降雨总量占全年降水总量的80%以上，大量集中的降水对土方施工的效率和质量存在很大的影响；同时影响边坡的稳定与安全。

4 对策探讨

4.1 开挖施工方案

借助推土机、挖掘机清理施工用地全部区域的地表植被和垃圾杂物，运输至指定位置堆放。采用液压反铲搭配自卸汽车共同作业，开挖出来的土料统一运输到指定弃渣场，优先用于后期土方回填。经计算，配备PC220型挖掘机6台，另外配备PC200型挖掘机2台，用于小断面尺寸部位的开挖，配备HIN017E型自卸汽车11台。严格按照设计图纸开挖，基坑开挖完成后最大高差为11 m。

本工程基坑开挖分两期进行，首先开挖卸载至98.6 m高程及修整基坑，先施工自排箱与主泵房之间的钢板桩；钢板桩完成后再开挖至主泵房设计高程94.00 m。本工程土方开挖共约46 612 m3。基坑开挖按照“先远后近，先高后低，分层、对称开挖，均衡下降”的原则，遵循时空效应的原理，以保证基坑安全[5]。基坑机械开挖距设计基底30 cm，转用人工开挖至设计底标高。

4.2 防洪度汛措施

4.2.1 防汛技术措施

对围堰进行检查，借助小型机械清理边坡残余松散土料，防止下雨时松散土料流入基坑；施工期挡水围堰完善防冲刷技术措施，保护围堰表面。进入警戒水位时，施工单位要安排专人加强巡查，围堰出现裂缝、滑坡等险情时立即上报上级主管部门，采取工程措施应急抢险。施工现场做好砂石料等防汛物料储备，当进入保证水位时，加高围堰抢筑子堤挡水，确保基坑度汛安全；围堰拆除前，清理河床行洪通道内所有碍洪的建筑物、填土等。在闸站施工期，内外江围堰均是堤防的一部分，应采取临时措施保证相邻堤段具备围堰挡水标准，确保基坑工程安全施工和堤内人民的生命财产安全。

施工场地提前做好排水系统并保持畅通，汛期尽可能保持低水位运行；当需进行导流时，应结合施工期调度运行方案，通过闸站调度提前排放上游来水，降低围内水位。尽量防止和减少场外水流进入场内，做好抽排水设备的日常保养，增强排水效率。施工场地外设计好排水沟，经常性疏通排水沟，确保排水通畅。围堰拆除前，完成主体结构的施工，保证建筑物具备挡水、泄水条件。所有完工项目须在汛前进行施工验收，各项设计指标和参数均满足设计文件、施工标书文件及相关规程规范要求，并经验收合格。

4.2.2 施工期度汛措施

各参建单位要成立防汛领导机构，负责建设期防汛备汛工作，并与水文气象部门建立信息共享机制，接受项目所在地应急管理部门管理，汛前全面排查度汛安全隐患。低洼位置设备和建筑材料提前转运至高处储存，无法转运的采取临时挡水措施。对机电设备、输电线路和高处构筑物开展防雷避雷检查，对大型施工设备动力系统专项评定，存在问题的及时修复，做好建筑塔吊防大风准备。对泵站施工周边高边坡开展全面摸排，对可能出现的滚落块石采取措施。疏通排水沟，确保排水畅通。对进出场施工道路维修养护，检查通讯设备、生活住房和生产车间，做好排水沟清理，保证排水设施完好，排水畅通。加强五华河水位观测测报工作，当进入警戒水位后要对重点隐患部位增加巡视人员数量，加密巡视次数，发现异常情况及时上报，同时汛前还要储备充足的防洪器材。

4.2.3 超标洪水度汛措施

汛前按照水文预报信息，各参建单位要编制超标准洪水的度汛预案。施工单位要加强与气象部门的联系，当得知将有超标洪水发生时，提前撤出围堰内所有施工人员及设备，采用充水平压、淹没基坑的方式进行度汛；在洪水过后再抽出基坑内的积水进行施工。建设单位要动员所有力量，责任压实到人，服从属地防汛指挥机构的统一领导。有关单位要按预案设定，储备足够的防汛砂石料、编织袋、铅丝笼、水泵等器材防御超标准洪水，发现异常及时组织进行抢险[6]，加强排水工作，强化施工区域重点部位监管巡查；待大水退去后，尽快组织水电路维修，抽排积水，恢复基坑施工。

4.3 施工期降排水

项目区地下水位线较低，依据梅州地区多年施工经验，本地区水闸施工无需做降水措施，主要做好施工过程地表水排水措施即可，由围堰与原堤防组成的挡水系统能相对好地阻隔外河水渗入基坑内。基坑周边开挖排水沟，沟内留出一定排水坡度，每隔30 m设集水井1个，每个井内均设置反滤层和抽水机，确保基面无积水。低洼和平整地面挖除施工时，作业区域周边建设土堤，防止场外积水流入。基坑对外抽水降低水位时，施工单位要加强坑内水位、边坡变形位移监测，尤其应注意渗漏沉降问题，完善有关突发应急预案，降低基坑安全事故风险。当坑内水位在规范允许范围内降低，证明渗水量计算和水泵工作功率合理高效；当基坑内水位保持不变或升高时，则证明渗水量大于排水量，也可能是围堰或海堤有孔洞，需要进行堵塞。若无法估算抽水情况时，坑内水位下降0.3 m立刻停止抽水半个小时，记录坑内水位变化情况，推算渗水流量，以确定水泵合适功率。

针对基坑开挖与排水的重要性及其难度特点，拟采取如下对应措施：

(1)测量及监测控制措施。编制监测方案，用GPS、全站仪等测量仪器加强边坡及支护系统失稳观测，一旦发现监测数据异常马上采取相应的加固措施。采用有限元结构分析软件，计算分析基坑开挖施工各阶段变形情况，提出基坑支护和变形控制方案。

(2)优化开挖施工工序。基坑开挖遵循由高到低、先中间后两边，依次进行、均衡下降的原则，根据施工顺序分部开挖，先施工的先挖，后施工的后挖，不可一次开挖到位。

(3)合理布置开挖道路。在新建闸站前后的位置和沿两岸坡脚附近，作为主要开挖道路，其他利用填筑砂性土料面延伸到各开挖面作为次要开挖道路，重车和空车各行其道，使开挖进行有序。

(4)分层分段开挖。基坑开挖应分段分层进行，不得超挖，并预留200 mm保护层由人工开挖，开挖至设计标高后通知监理验槽合格后才能回填。

(5)合理选用开挖运输设备。选用PC220、PC200型反铲挖掘机，配8～12 t自卸汽车，减少对软基上道路的破坏。

(6)做好基坑及地表水的排水系统工作。以排表水为主，降低地下水位，分泵站前和泵站后两个独立排水系统，左右两岸设大暗沟连通，形成主要沟排；工作面内约每12～20 m设纵横小明沟连通到大沟。在下游围堰的左右岸各设1个沉淀井和集水井，利用水泵将水抽排出基坑。

4.4 基坑边坡防护

边坡开挖预留土方借助人力挖除，确保符合设计图纸和规范要求。用彩条布或塑料薄膜加压沙包保护边坡坡面，防止水土流失。对于稳定性较差的边坡，降低开挖坡度，用短桩横隔临时支撑。设置边坡稳定观察点，观察边坡变形，当边坡表面裂缝加速变宽和下滑时，马上撤离现场作业人员，采取松木桩或钢管桩等紧急阻滑措施，保证边坡稳定和施工安全。此外，为保证靠近民房段的基础顺利施工并防止民房坍塌，基础开挖前，在民房临水侧设置1排拉森钢板桩支护。钢板桩布置应保持平顺齐整，尽可能减小尖锐边角，多应用标准化钢板桩，提高安装效率。钢板桩的安装应符合施工技术规范和设计图纸要求，利于后续基础建设，基础边缘位置应预留出一定空间开展支模和拆除模板作业。