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        水庫高水位情況下的基坑支護設計與應用

        2022-04-07 20:44:11
        山東水利 2022年10期
        關鍵詞:明溝帷幕泵站

        楊 帥

        (德州市水利局水利施工處,山東 德州 253000)

        擬建入庫泵站位于德州市陵城區(qū)丁東水庫北側,基坑為閥門池、泵站主體、前池、引水閘等建筑物的開挖空間,基坑大致呈長方形,其中南北長(基坑開挖上邊線間距)約58 m,東西方向寬約21~39 m,基坑四周地形平整,基坑開挖深度根據(jù)基底標高的不同為5.50~6.50 m。工程基坑開挖為自然放坡,安全等級為3級,其結構重要性系數(shù)為0.9,設計使用期限為1年。

        1 基坑支護設計方案

        該泵站工程基坑深度6.5 m,達到深基坑標準,結合該區(qū)域水文地質、周邊環(huán)境條件和現(xiàn)有施工力量,提出了基坑支護設計方案,并通過專家論證。

        基坑北側,基底標高13.8 m,現(xiàn)狀渠道基底標高14.05 m,高差0.25 m,施工時可不采取支護措施。

        其他三側采用自然放坡,坡比1∶1,坑壁掛鋼絲網(wǎng)片噴射混凝土,泵站主體段基坑深度6.5 m,前池段基坑開挖深度自南向北漸變?yōu)?.5 m,支護做法如下:

        1)坑壁噴射60 mm厚的混凝土面層,面層鋼筋網(wǎng)采用單層鋼絲網(wǎng)片,網(wǎng)片型號1.8 mm×50 mm×50 mm;2)上口外翻根據(jù)現(xiàn)場實際情況設置2.0 m,每隔1.50 m砸入HRB400級14 mm鋼筋,用以掛網(wǎng),強度等級C20;3)噴射混凝土面層骨料選用含泥量不大于3%的中粗砂和粒徑小于20 mm的級配礫石,水泥與砂石的重量比宜取1∶4~1∶4.5,砂率宜取45~55%,水灰比宜取0.4~0.45,鋼筋與坡面的間隙應大于20 mm。

        2 地下水及地表水控制方案

        根據(jù)《德州市潘莊引黃灌區(qū)農(nóng)業(yè)節(jié)水工程建設項目巖土工程勘察報告》和現(xiàn)場踏勘顯示,多年來地下水埋深為地面以下4.3 m左右,豐水期或庫區(qū)蓄水量大時,水庫滲流作用明顯,地下水位最高可達2.3 m。為了保證基坑安全,地下水處理采用“坑外截水+坑內(nèi)降排水”相結合的降水方案,從而為施工創(chuàng)造干地條件。

        2.1 止水帷幕設計

        考慮到擬建引水閘上空有高壓線,攪拌樁施工時,機械設備應與其保持10 m以上的安全距離,基坑坡頂四周設置U字型止水帷幕,采用單排雙軸水泥土攪拌樁,兩噴四攪施工工藝,套接一孔法搭接。止水帷幕長度應按底標高3.0 m(絕對標高)控制,樁長16.0 m,直徑600 mm,間距400 mm,臨樁搭接長200 mm。水泥土攪拌樁采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥做固化劑,水泥摻入量不小于20%,單位被攪拌土體中的水泥用量不小于360 kg/m3。

        2.2 管井設計

        止水帷幕內(nèi),基坑四周設置降水井,內(nèi)部設置疏干井,井間距10.0 m左右,井深約12 m(自現(xiàn)狀地面19.0 m算起),擬建建筑物墊層施工前需對疏干井進行封井。止水帷幕外側設置觀測井和回灌井,井深均為9 m,根據(jù)帷幕四周觀測井水位變化程度判斷是否施工回灌井,若觀測井水位變幅較大,應該停止降水并及時回灌。

        管井成孔施工工藝依據(jù)該地區(qū)地層特點,采用水沖反循環(huán)鉆機成孔,確??讖讲恍∮?00 mm,濾水管使用外徑為400 m,內(nèi)徑為300 mm的無砂混凝土管,外層濾水網(wǎng)采用雙層60目濾網(wǎng)或土工膜,濾水管與孔壁間填充中粗砂,井底需設置井托。成井完成6 h內(nèi)洗井,洗井要時刻觀測水位變化和出水量大小,并抽水檢驗濾水效果。

        根據(jù)現(xiàn)場實際情況和地層條件,在基坑內(nèi)降水的同時應進行坑外明溝排水。在邊坡坡腳外0.3 m處設置400 mm×300 mm的明溝,明溝內(nèi)填入2~4 cm碎石,明溝坡度不小于0.3%,溝底抹水泥砂漿防滲。明溝排水時,要控制流速和強度,減少長期降水和繞滲對周邊環(huán)境的不利影響。

        3 工程監(jiān)測

        基坑監(jiān)測是基坑工程中的一項重要環(huán)節(jié),應從基坑開挖前開始到地下工程完成為止,本工程采用儀器和巡視檢查相結合的手段進行現(xiàn)場監(jiān)測?;颖O(jiān)測頻率綜合考慮了周邊環(huán)境、自然條件、基坑的類別和安全等級以及各施工階段情況而確定,能夠系統(tǒng)反映監(jiān)測對象的變化情況。在無數(shù)據(jù)異常和存在事故征兆的情況下,通過提高監(jiān)測頻率,加強預警、制定突發(fā)事故應急預案等手段來確?;拥陌踩€(wěn)定。

        4 風險分析

        深基坑工程實施前,要充分考慮可能存在的風險,并據(jù)此設立嚴格的操作程序及補救方案來避免和減少風險。

        1)來自巖土層結構及參數(shù)方面的風險。由于巖土工程勘察本身局限性(剖面以點代面),場地中某一地段可能存在未查明的軟弱土層;或實際揭露的地質情況與資料提供的相關參數(shù)不符,導致放坡和穩(wěn)定性計算失真,支護安全度不夠。

        2)來自施工方面的風險。沒有嚴格按照支護方案實施;基坑周邊2 m范圍堆土堆料或停放機械;基坑超挖;協(xié)調(diào)關系處理不當,開挖中間間歇時間過長,暴露巖土層強度降低;不重視信息化施工等。

        3)基坑降水的風險。根據(jù)勘察報告,場地內(nèi)砂土及砂壤土地層內(nèi)地下水具有微承壓層,若降水井打穿上部相對隔水層-壤土,基坑降水效果會有影響。

        5 結語

        通過采用止水帷幕阻斷水庫補給、基坑內(nèi)管井降水、坑外排水、坑壁噴砼支護相結合的施工方法,解決了靠近水庫滲水量大、地下水位高的問題。本工程實例得到了良好的應用,對類似工程具有一定的指導意義。

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