常玉坤，羅飛躍，唐文亮（1.中電建安徽長九新材料股份有限公司，安徽 池州 247100；2.中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

某項(xiàng)目在安徽省池州市長江岸邊新建一所取水泵站，工程設(shè)計(jì)規(guī)模為 2.1 萬 m3/d，采用加壓形式供水。取水泵房為長方形現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)，高 31.40 m，面積為 93.75 m2，17.90 m 高程以下為 20.4 m 高的框架結(jié)構(gòu)深井，以上 11 m為機(jī)電設(shè)備用房。泵站結(jié)構(gòu)采用灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化礫巖，泵站底板基礎(chǔ)開挖邊坡比為 1∶1 ～ 1∶1.5。

工程主要內(nèi)容包括施工便道、圍堰、取水泵站、取水頭部，取水管道及附屬設(shè)施等施工項(xiàng)目。其中，取水泵站水面以下結(jié)構(gòu)（鉆孔灌注樁、承臺(tái)等）的施工是一項(xiàng)重難點(diǎn)。項(xiàng)目創(chuàng)新性地采取分階段技術(shù)方案，在保證安全質(zhì)量的基礎(chǔ)上，迅速組織泵站基礎(chǔ)和承臺(tái)施工[1]，為類似工程提供有效借鑒。

1 水文地質(zhì)

根據(jù)安慶水文站多年實(shí)測資料分析（1950 - 2015年），長江中下游干流汛期出現(xiàn)在 5 — 10 月份， 12 月和次年 1、2、3 月份為枯水期，年平均水位系列較穩(wěn)定。地下水主要為第四系松散巖土類孔隙潛水，深部為基巖裂隙水。安慶站水位年特征值見表 1，表中水位為黃?；?。

表1 安慶水位站水位年特征值統(tǒng)計(jì)表

2 工程地質(zhì)

工程區(qū)第四系地層厚度 15.0 ～ 30.0 m，按地質(zhì)時(shí)代、成因類型及其工程特性，分為 ①、②、③、④、⑤、⑨、⑩、? 等 8 個(gè)大層，細(xì)劃為 18 個(gè)亞層。下伏基巖為 ⑩a層紫紅色礫巖和 ⑩b 層泥質(zhì)粉砂巖為侏羅系上統(tǒng)汪公廟組（J3w），? 層灰?guī)r為三疊系下統(tǒng)南陵湖組四段（T1n4）。

3 主要施工順序

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，工程取水泵站處于長江中。為滿足鉆孔及混凝土作業(yè)施工條件，決定在對水位線以下工作面進(jìn)行施工時(shí)，采用回填筑島法設(shè)置施工平臺(tái)，待灌注樁完成后再結(jié)合承臺(tái)施工場地要求，將部分筑島中心部位進(jìn)行挖除，并對剩余的外圍筑島進(jìn)行加固及防滲處理，使其形成土石圍堰，為內(nèi)部承臺(tái)等結(jié)構(gòu)的施工提供干地作業(yè)條件。待所有水下部分的結(jié)構(gòu)施工完成以后，再將圍堰進(jìn)行挖除，并依次施工上部結(jié)構(gòu)。施工順序?yàn)椋换靥钪u → 灌注樁施工 → 土石方施工 → 防滲圍堰施工 → 承臺(tái)施工 → 上部結(jié)構(gòu)物施工。

4 圍堰施工方案比選

回填筑島提供干地工作場面以輔助灌注樁施工后，對剩余的外圍筑島進(jìn)行加固及防滲處理形成土石圍堰提出了 3 種比選方案。工程設(shè)計(jì)承臺(tái)底板尺寸 15 m × 10 m，底面高程EL -2.5 m，施工平臺(tái)高程為 EL 6.0 m。

4.1 單層鋼板樁圍堰

施工尺寸為 18 m × 13 m，相較承臺(tái)底板四邊各增加 1.5 m作為工作面與集水井。形成基坑高程 EL-3.8 ～ 6.0 m 的圍堰，其中 EL-2.5 ～ -3.8 m 為 1 m 鋼筋石籠壓底，30 cm 厚的混凝土封底，以防止坑底土體受周圍水土壓力上涌。

該方案預(yù)計(jì)工期 5 d，占地面積小，成本低，但容易干擾灌注樁施工。根據(jù)地質(zhì)條件和周邊碼頭鋼管樁作業(yè)情況，打入 EL-3.0 m 后施打極其困難；且取水泵站一、二層框架結(jié)構(gòu)高度均為 4.8 m，施工期間內(nèi)支撐設(shè)置間距要求較大；基坑深度達(dá)到 9.8 m，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 混凝土芯墻圍堰

采取高壓旋噴方式，形成混凝土芯墻圍堰，圍堰長94 m，深 9 m。高壓旋噴樁施工參數(shù)為孔距 0.7 m，孔深10 m，孔徑 90 mm，共計(jì)灌漿 1 370 m。鉆機(jī)鉆頭進(jìn)入地面下后打開送漿泵，邊旋轉(zhuǎn)下鉆邊噴漿。噴漿管下沉到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)不停。噴射時(shí)，高壓泥漿泵壓力增到施工設(shè)計(jì)值（20 ～ 25 MPa）。水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再勻速提升至設(shè)計(jì)停漿面。

該方案具有穩(wěn)定性、止水性較好的優(yōu)點(diǎn)。但施工工期需要 1 個(gè)月。

4.3 雙層鋼板樁圍堰

施工尺寸為內(nèi)層 17 m × 13 m，外層 20 m ×1 5 m，間距 1 m。即在內(nèi)層滿布鋼板樁，外層滿布或間布鋼板樁，內(nèi)層主要功能止水，外部主要功能抗壓。

該方案增加了圍堰穩(wěn)定性與止水性，鋼板樁施打深度可適當(dāng)減少到 EL-3.0 m ～-4.0 m，可行性較大。底部鋼筋石籠壓腳可考慮減少或取消；外層可與灌注樁同時(shí)施工，不影響工期。內(nèi)層預(yù)計(jì)工期 5 天，滿足工期要求。但該方案施工成本相對較高，施工平臺(tái)區(qū)域打入過多灌注樁及鋼板樁，容易導(dǎo)致后續(xù)鋼板樁施工困難。

經(jīng)多方面技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比，采用雙層鋼板樁圍堰方案即滿足工期要求，同時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)性低。

5 主要施工技術(shù)應(yīng)用研究

5.1 筑島結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

筑島頂部按高出水位 1 m 高程設(shè)計(jì)，迎水面邊坡1∶2.5，背水面邊坡 1∶1.6。筑島周長約 110 m，呈四方形，填筑方量約為 11 000 m3。當(dāng)島填筑至設(shè)計(jì)高程時(shí)，進(jìn)行灌注樁施工，施工完成后，將島中心土石挖除，開挖坡比為 1∶0.5，預(yù)留外圈形成圍堰。筑島結(jié)構(gòu)圖 1 所示。

圖1 筑島結(jié)構(gòu)布置圖

島的填筑由岸坡向江中分層逐次推進(jìn)，推土機(jī)分層推平壓實(shí)。水下部分采用擠淤法填筑，以便將島基底淤泥擠出，以確保填筑的島體與島基良好的結(jié)合，保證后期形成圍堰的防滲性及穩(wěn)定性。擠淤法施工的填土順序?yàn)檠匾稽c(diǎn)向外輻射施工，逐次向兩旁展開，使淤泥向兩側(cè)展開。填筑時(shí)，當(dāng)填土超過現(xiàn)況水面后，應(yīng)分層碾壓，每填 30 cm 碾壓一次，逐層壓實(shí)至設(shè)計(jì)高程，壓實(shí)度保證達(dá)到 95%。

5.2 圍堰結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

鉆孔灌注樁完成后，清理鉆孔平臺(tái)，留作鋼板樁圍堰使用。鋼板樁圍堰分內(nèi)外兩層，外層范圍 20 m × 15 m，內(nèi)層范圍 17 m×13 m，間距 1 m。鋼板樁施打深度為 EL＋6.0 ～-3.0 m。支撐采用兩道，分別在 EL＋4.5 m，EL＋1.5 m，分層開挖，及時(shí)支撐?；娱_挖至內(nèi)支撐位置時(shí)，進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝。內(nèi)支撐自上而下設(shè)置，一邊開挖抽水，一邊安裝。鋼板樁圍堰平面布置圖 2 所示。

圖2 鋼板樁圍堰平面布置圖

工藝流程為：作業(yè)準(zhǔn)備 → 插打外層定位鋼板樁 → 插打外層鋼板樁 → 外層圍堰合攏 → 插打內(nèi)層定位鋼板樁 → 插打內(nèi)層鋼板樁 → 內(nèi)層圍堰合攏 → EL＋4.5 m 設(shè)置第一道內(nèi)支撐 → 基坑開挖至 EL＋1.5 m → 設(shè)置第二道內(nèi)支撐 → 分塊開挖至 EL-3.0 m → 分塊澆筑封底砼 → 抽水堵漏 → 破樁頭 → 承臺(tái)和立柱施工。

鋼板樁利用日立 450 打樁機(jī)逐片插打。首先打入四個(gè)引導(dǎo)樁作為導(dǎo)向樁，在引導(dǎo)樁內(nèi)側(cè)焊接牛腿，作為導(dǎo)梁的水平撐。在水平撐上安裝導(dǎo)梁并臨時(shí)焊接固定。第一根樁插設(shè)時(shí)需留置一定的預(yù)留量，精確復(fù)測樁的位置與雙向垂直度。

5.3 圍堰拆除施工技術(shù)

拆除時(shí)，先將圍堰水上部位的土方運(yùn)至棄土場內(nèi)，待其水面上土方及后戧臺(tái)削坡結(jié)束后，在下游圍堰開一小斷面缺口。開口前，采用土工布對過水?dāng)嗝孢M(jìn)行防護(hù)，防止水流對圍堰的過度沖刷對圍堰穩(wěn)定的影響。向河道內(nèi)灌水以保持圍堰內(nèi)外水位基本持平，圍堰水下土方采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行水下挖掘。

先用打拔樁機(jī)夾住鋼板樁頭部振動(dòng) 1 ～ 2 min，使鋼板樁周圍的土松動(dòng)，產(chǎn)生“液化”，減少土對樁的摩阻力，然后慢慢的往上振拔，拔樁時(shí)注意樁機(jī)的負(fù)荷情況。

6 安全監(jiān)測措施

6.1 防護(hù)措施

（1）密切關(guān)注圍堰體邊坡的變形和坡頂?shù)孛娴某料荩浞止烙?jì)后續(xù)開挖對圍堰造成破壞的可能性。

（2）建立每天巡檢制度，并詳細(xì)記錄圍堰體的觀測數(shù)據(jù)，若遇下大雨天氣，增加巡檢次數(shù)，做到及時(shí)反饋第一手原始數(shù)據(jù)。

（3）現(xiàn)場應(yīng)有專人檢查圍堰體的安全，發(fā)現(xiàn)不安全因素，及時(shí)匯報(bào)或采取有力對策措施排除險(xiǎn)情。

6.2 監(jiān)測項(xiàng)目

根據(jù)圍堰的設(shè)計(jì)要求以及圍堰體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并結(jié)合圍堰工程施工和監(jiān)測的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，圍堰施工監(jiān)測項(xiàng)目見表 2。

表2 施工監(jiān)測項(xiàng)目表

6.3 滲漏應(yīng)急方案

防滲土料粘度及抗?jié)B指標(biāo)未達(dá)到要求，可能存在大面積滲水現(xiàn)象。通過采用符合標(biāo)準(zhǔn)的填筑原料，在原鋪設(shè)防滲粘土部位繼續(xù)填筑。 若圍堰與岸坡相接處產(chǎn)生較大滲漏，應(yīng)對岸坡渣土進(jìn)一步處理，并填筑防滲原料；同時(shí)增長岸坡防滲鋪蓋長度，延長滲徑。

滲漏若不能得到有效解決，則要在圍堰下游增設(shè)一截水槽，增加排水設(shè)施，加大排水量，進(jìn)行強(qiáng)排，保證基坑在干處進(jìn)行混凝土作業(yè)施工。

7 結(jié) 語

（1）取水泵站采用筑島、灌注樁、圍堰、承臺(tái)等分階段進(jìn)行基礎(chǔ)施工的方式，可以有效避免長江汛期影響，便于施工資源組織和成本控制。

（2）對比單層鋼板樁圍堰、混凝土芯墻圍堰、雙層鋼板樁圍堰 3 種圍堰方式，雙層鋼板樁圍堰工期較短，安全風(fēng)險(xiǎn)性低，推薦采用。

（3）圍堰結(jié)構(gòu)施工要嚴(yán)格注意鋼板樁施打垂直度等關(guān)鍵施工參數(shù)，避免滲漏水和支撐結(jié)構(gòu)銜接不良等問題。

（4）取水泵站基礎(chǔ)施工要加強(qiáng)防護(hù)措施，提前做好滲漏應(yīng)急方案，針對圍堰水平位移、側(cè)向變形、沉降等項(xiàng)目要加強(qiáng)監(jiān)測。