高萌

（河南省水利第二工程局）

1 工程概況

袁橋泵站屬于引江濟(jì)淮工程（河南段）施工1 標(biāo)段建設(shè)內(nèi)容。標(biāo)段主要利用清水河河道引水，主要施工內(nèi)容為：袁橋泵站工程、清水河節(jié)制閘工程、清水河治理及疏浚工程等。袁橋泵站是引江濟(jì)淮工程（河南段）第一級(jí)泵站，設(shè)計(jì)流量43 m3/s，泵站安裝立式軸流泵機(jī)組4臺(tái)，裝機(jī)功率5 200 kW，建筑物總投資9 190萬(wàn)元。泵站包括站下引渠段、清污機(jī)閘、前池、進(jìn)水池、泵房、出水池、出水渠道、副廠房、安裝間等。因袁橋泵站布置在清水河主河道外，且計(jì)劃建成后修建泵站上下游引渠與清水河主河道貫通，故泵站施工期不涉及河道導(dǎo)流問(wèn)題。工程場(chǎng)地開(kāi)挖的最終基底標(biāo)高約為▽21m，基坑深度16 m，屬深基坑開(kāi)挖，按照《水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文》（2016版），屬超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的單項(xiàng)工程，專題研究其施工方案很有必要。

2 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)屬黃淮沖積平原，地勢(shì)較平坦、開(kāi)闊。場(chǎng)區(qū)附近清水河河道寬約60 m，深約7 m，附近河底高程約為30.30 m；兩岸地面高程一般35～37 m；附近堤防頂寬13～16 m，高約4.50 m。場(chǎng)區(qū)有堤防道路與村村通公路相通，交通較便利。場(chǎng)區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)，地層主要分為8 大層，基坑開(kāi)挖深度及基坑圍護(hù)影響深度范圍內(nèi)主要土層：第1層人工填土，厚度4.50 m；第4層重粉質(zhì)壤土，厚度9.40～11.40 m；第7層粉土，厚度4～7 m。

場(chǎng)區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙潛水，主要賦存于下部粉砂及壤土層中，下部粉砂層中地下水具承壓性?？辈炱陂g地下水埋深3.30～4.70 m，水位高程32.60～32.95 m?？辈炱陂g河水位高程約為33.20 m。地下水具動(dòng)態(tài)變化特征，變幅一般1～3 m。各土體的力學(xué)性指標(biāo)建議值見(jiàn)表1。

表1 各土體的力學(xué)性指標(biāo)建議值表

3 工程難點(diǎn)

①基坑土方開(kāi)挖深度較大，基坑易發(fā)生涌水破壞和邊坡滑移。②場(chǎng)區(qū)臨近清水河，地下水存在動(dòng)態(tài)變化風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)施工期易發(fā)生由于施工降排水引發(fā)的不均勻沉降等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)附近房屋、道路、管線等建筑物造成破壞。

4 基坑降排水

4.1 基坑降排水難點(diǎn)

袁橋泵站設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖16 m，為保證干地作業(yè)和考慮基礎(chǔ)處理施工地下水位需降至建基面0.50 m以下。按此要求，施工降水井水位需下降16.50 m。地勘報(bào)告顯示泵站建基面位于粉砂層上，其滲透系數(shù)較大（2.00×10-3～8.50×10-3cm/s），且存在承壓水。同時(shí)，泵站基坑距離清水河較近（實(shí)測(cè)河道水面距泵站開(kāi)挖基坑45 m）場(chǎng)區(qū)河水與地下水互為補(bǔ)排。因此，采用管井降水不能有效降低地下水位。

降水井需穿透第⑥層粉砂層（地下水具有承壓性），且進(jìn)入下層不透水層2～3 m。原始地面高程為▽37.00 m，不透水層高程為▽16.50 m.本工程降水井深度為25 m，降水深度大。

4.2 基坑降排水布置

為實(shí)現(xiàn)2019 年9 月開(kāi)工，次年汛前工程完成至地面以上的進(jìn)度目標(biāo)，項(xiàng)目部決定：①在泵站開(kāi)挖前基坑周邊增加防滲墻（基坑兩側(cè)和上游側(cè)），且與泵站下游水泥土攪拌樁防滲墻連接形成封閉結(jié)構(gòu)（袁橋泵站設(shè)計(jì)在▽34.5 樁號(hào)上游側(cè)一字型布置水泥土攪拌樁防滲墻一道，成墻厚度0.30 m，樁段穿透第⑥層粉砂層，進(jìn)入下一層土≥0.50 m）。以此來(lái)降低基坑周邊水層滲透壓力。②根據(jù)降水試驗(yàn)結(jié)果，最終在基坑邊坡約▽27 m 高程一級(jí)馬道平臺(tái)內(nèi)側(cè)設(shè)置基坑降水井，布置參數(shù)：井底低于基坑底部9 m（穿透含水層），降水井沿施工一級(jí)馬道平臺(tái)內(nèi)側(cè)布置，間距30 m，左右岸對(duì)稱布置，共布置降水井10 眼，降水井水泵揚(yáng)程32 m，功率為5.50 kW，具體水泵型號(hào)為：QY40-32-5.5。局部局域與水泥土攪拌樁防滲墻沖突區(qū)域，適當(dāng)錯(cuò)位避開(kāi)。

5 支護(hù)設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)單位出具的袁橋泵站施工圖中顯示：泵站及進(jìn)口引渠建基面主要位于第⑥層粉砂中，邊坡開(kāi)挖深度7～16 m。邊坡中下部處于地下水位以下，且下部粉砂、砂壤土易產(chǎn)生流沙、流土等影響邊坡穩(wěn)定的因素。確定本工程壤土層施工開(kāi)挖邊坡坡比為1∶1.75，粉砂、砂壤土層施工邊坡坡比為1∶2.50，并采用分級(jí)開(kāi)挖，中間每隔6 m設(shè)置馬道平臺(tái)馬道。同時(shí)采取噴射素混凝土、打土釘掛網(wǎng)等基坑支護(hù)措施。

5.1 素噴混凝土

選用由試驗(yàn)室出具的C20 潮噴法施工配合比，具體參數(shù)為：水泥用量430 kg/m2、砂943 kg、小石771 kg、速凝劑0.47 kg；水膠比0.47。

5.2 打土釘掛網(wǎng)

土釘：采用HRB335 Ф20鋼筋制成，入土長(zhǎng)度6 000 mm，外露長(zhǎng)度150 mm；土釘孔徑為Φ80～100 mm，水平夾角為俯角45°，土釘采用機(jī)械鉆機(jī)或洛陽(yáng)鏟成孔，加強(qiáng)觀察確保釘桿平直錨入壁坡；土釘設(shè)置間距：上下兩排錯(cuò)開(kāi)梅花狀布置1 000 mm，沿坡腳往上梅花型布置4 排。孔內(nèi)安放土釘后進(jìn)行重力注漿或注漿泵壓力注漿，采用普通硅酸鹽純水泥漿或水泥砂漿，強(qiáng)度不低于M20，水灰比為0.45～0.50。

鋼筋鋼筋網(wǎng)片：鋼筋采用HPB300Ф6 250×250；采用焊接聯(lián)結(jié)，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)時(shí)每邊的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于一個(gè)網(wǎng)格邊長(zhǎng)或250 mm，（上下坡鋼筋的綁扎≥300 mm）。

6 基坑開(kāi)挖

6.1 開(kāi)挖原則

工程開(kāi)挖采用設(shè)計(jì)圖紙?zhí)岢龅姆€(wěn)定坡比，自然放坡開(kāi)挖，局部不良地質(zhì)條件加強(qiáng)支護(hù)的施工原則。壤土層施工開(kāi)挖邊坡坡比為1∶1.75，粉砂、砂壤土層施工邊坡坡比為1∶2.50。按設(shè)計(jì)圖紙自然放坡后，仍然要密切觀察邊坡地質(zhì)情況，從開(kāi)始施工就要堅(jiān)持“慎開(kāi)挖、勤監(jiān)測(cè)、早處理”的原則，方能確?；舆吰路€(wěn)定和基坑工程的安全。

本工程場(chǎng)地開(kāi)挖的最終基底標(biāo)高約為▽21 m，基坑深度16 m，屬深基坑開(kāi)挖。開(kāi)挖順序按先開(kāi)挖四周臨時(shí)排水溝或設(shè)置擋水小圍堰，后由泵站進(jìn)口引渠和出口明渠分兩個(gè)工作面從施工臨時(shí)道路留下基坑路腿，分層開(kāi)挖。地下水位以下邊坡每開(kāi)挖完成一層即進(jìn)行邊坡支護(hù)，每層開(kāi)挖厚度≤3 m。開(kāi)挖的土方采用1.20 m3反鏟挖掘機(jī)直接裝車外運(yùn)。

基坑坑底預(yù)留300 mm厚待施工基礎(chǔ)時(shí)采用人工開(kāi)挖?；娱_(kāi)挖分層情況見(jiàn)圖1：

6.2 土方開(kāi)挖施工工藝和方法

泵站實(shí)際開(kāi)挖過(guò)程中考慮施工的先后順序及緊要程度，采取分三期開(kāi)挖。具體如下：

一期開(kāi)挖：為保證基礎(chǔ)處理設(shè)備如大型樁機(jī)的穩(wěn)定及便于作業(yè)，分層開(kāi)挖至▽30 m高程，進(jìn)行基礎(chǔ)處理施工。一期開(kāi)挖坡比設(shè)置為1∶1.75，開(kāi)挖深度約6.70 m，采用自然放坡方式，在▽33 m高程位置設(shè)置2 m寬?cǎi)R道平臺(tái)?；又苓呍O(shè)置排水溝，排出淺層地下水。本層開(kāi)挖完成后進(jìn)行基礎(chǔ)處理施工。具體施工內(nèi)容如下：BZ0+034.50 樁號(hào)上游水泥土攪拌樁截滲墻施工，工程量約1 500延米；BZ0+0.00～BZ0+034.50樁號(hào)泵房段基礎(chǔ)處理施工，工程量約4 700延米；BZ0+0.00～BZ0-050.00樁號(hào)擋墻段基礎(chǔ)處理施工，工程量約7 981延米。出水池BZ0+034.93～BZ0+054.53擋墻段基礎(chǔ)處理施工，工程量約3 744延米。

二期開(kāi)挖：主要開(kāi)挖泵站泵房段，在▽27.00 m位置設(shè)置馬道平臺(tái)，馬道寬度2 m。出口設(shè)置對(duì)外連接的交通道路坡比為1∶10 具體開(kāi)挖基坑位置及邊坡形式見(jiàn)示意圖。

二期開(kāi)挖旨在便于短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行泵房段混凝土施工，二期分層開(kāi)挖過(guò)程中，使用洛陽(yáng)鏟等工具，對(duì)預(yù)開(kāi)挖地層進(jìn)行探明和查實(shí)，若發(fā)現(xiàn)砂層出露較早，則提前改變?cè)摬课婚_(kāi)挖臨時(shí)坡比，粉砂層按設(shè)計(jì)1∶2.50 坡比進(jìn)行開(kāi)挖。同時(shí)在開(kāi)挖過(guò)程中，密切觀察邊坡放坡開(kāi)挖后穩(wěn)定情況。為保障邊坡穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)采取噴射混凝土和打土釘掛網(wǎng)的加強(qiáng)支護(hù)措施。待加強(qiáng)支護(hù)措施完成、邊坡穩(wěn)定后，繼續(xù)下層開(kāi)挖。

三期開(kāi)挖：在泵站施工至地下水位以上時(shí)進(jìn)行，對(duì)上下游基坑周邊進(jìn)行擴(kuò)挖整修，開(kāi)挖出進(jìn)出口連接段上部。同時(shí)基坑周邊一旦具備回填條件，即刻組織機(jī)械進(jìn)行回填施工。

7 基坑監(jiān)測(cè)

基坑土體開(kāi)挖施工及施工期間，在不同高程坡面設(shè)置位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)已開(kāi)挖基坑邊坡和支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；發(fā)現(xiàn)異常情況必須及時(shí)采取有效措施，消除隱患，確?；觾?nèi)施工人員安全和工程順利進(jìn)行。

7.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

①基坑周邊沉降及位移監(jiān)測(cè)；②土體側(cè)向變形監(jiān)測(cè)；③地下水位監(jiān)測(cè)；④邊坡裂縫監(jiān)測(cè)。

7.2 監(jiān)測(cè)周期和頻率

監(jiān)測(cè)周期從建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)起到整個(gè)泵站地下水位以下回填施工完畢，具體監(jiān)測(cè)周期要求為：各種監(jiān)測(cè)初始值監(jiān)測(cè)2次，以此為依據(jù)值；其余按《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》第7.0.3確定。

7.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

水平、豎向位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在基坑開(kāi)挖深度2倍范圍以外不受施工影響的穩(wěn)定區(qū)域，基坑開(kāi)挖深度約為16 m，水平、豎向位移基準(zhǔn)點(diǎn)布置在基坑底部橫向距離＞32 m 處，每側(cè)坡頂設(shè)置4個(gè)。具體監(jiān)測(cè)布置點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

8 結(jié)論

通過(guò)地質(zhì)復(fù)勘、地下水復(fù)測(cè)，在充分考量場(chǎng)區(qū)水文、地質(zhì)條件的背景下，做出深基坑降排水、開(kāi)挖、支護(hù)的措施安排，為工程順利進(jìn)展提供了堅(jiān)實(shí)保障。