◎ 魯昀 中交四航局第三工程有限公司

深基坑施工作為水利樞紐建設(shè)項(xiàng)目工程中的重要工序，其施工質(zhì)量與整個(gè)工程的整體質(zhì)量與運(yùn)行安全具有直接關(guān)系。相比于其他建設(shè)工程，船閘工程所處區(qū)段的地質(zhì)條件較為特殊，周邊構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且存在很多例如開(kāi)挖深度、支護(hù)結(jié)構(gòu)及降排水等影響因素，這些均會(huì)加大施工難度與延長(zhǎng)施工期。為此，在水利樞紐船閘工程的建設(shè)中，需要綜合考慮各方面的影響因素，結(jié)合實(shí)際施工條件，設(shè)計(jì)深基坑施工工藝，從而高質(zhì)量地完成深基坑施工流程。根據(jù)以上分析，文中基于西津水利樞紐二線船閘工程，開(kāi)展深基坑施工技術(shù)的研究，為工程中的施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行與工程質(zhì)量提供保障。

1.工程概況

西津水利樞紐二線船閘工程地處廣西橫縣，樞紐橫跨兩島三江，根據(jù)建筑物等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，該工程屬于一級(jí)建筑類別，最大船舶等級(jí)按照3000 t 設(shè)計(jì)，通航船型多為貨船與大質(zhì)量集裝箱船舶，頂推船隊(duì)最大為4x4500 t 級(jí)，中央船閘體積為280x34x5.8m，上游最高與最低通航分別為26.3m和18.4m。二線與三線船閘屬于二級(jí)建筑物類別，洪水設(shè)計(jì)與洪水校核設(shè)計(jì)分別為100與3000年一遇。上下閘首、閘室設(shè)計(jì)尺寸為230x23x4m，采用分離式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，閘首兩側(cè)的邊墩以船閘為中心線呈對(duì)稱布置。

由于建設(shè)的船閘位置位于華南加里東地槽褶皺系的西南部地區(qū)，這一地帶屬于容易被水力、風(fēng)力與重力侵蝕的地形地貌，受人為影響比較大。根據(jù)一線船閘開(kāi)挖資料顯示，工程擬建場(chǎng)地多分布于斷層破碎帶，包括碎裂巖、風(fēng)化巖與泥質(zhì)白云巖組成，按產(chǎn)狀延伸至閘首東北角。船閘本體段區(qū)域巖體呈裂隙發(fā)育，巖體向流域兩岸延伸，最大厚度為10.2m，陡壁傾斜角為12.3°，巖層產(chǎn)狀，整體走向?yàn)橛晌髂舷驏|北。因?yàn)樵摴こ痰靥巵啛釒^(qū)域，故地下水水位較高，平均為-45.8m，且為管道水，建基面位于地下水位-24.3m處，發(fā)育狀況良好。

對(duì)于該工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，建設(shè)工程中需要進(jìn)行的施工工序較多且復(fù)雜，并存在多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)施作的情況，另外，數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)挖深度較大，開(kāi)挖工程量較重，根據(jù)地質(zhì)勘察顯示，整個(gè)施工期需要開(kāi)挖土石方總量為609萬(wàn)m3，主要工程數(shù)量多達(dá)二十幾個(gè)，對(duì)施工人員的技術(shù)水平提出了要求。因此，需要嚴(yán)格根據(jù)施工要求與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)制定深基坑施工工藝，根據(jù)方案開(kāi)展施工流程，最大限度提高工程安全性。

2.施工準(zhǔn)備

2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)

基準(zhǔn)點(diǎn)位置的設(shè)置在很大程度上決定了施工進(jìn)度。施工前，要求專業(yè)施工人員根據(jù)工程要求測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。一般情況下，布置基準(zhǔn)點(diǎn)最適宜的位置為船閘的兩側(cè)，這樣既不會(huì)影響后續(xù)施工的進(jìn)行，也便于施工過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)測(cè)[1]。施工人員應(yīng)根據(jù)閘室的具體位置，對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放線，并統(tǒng)計(jì)每次的放線位置，最終參照設(shè)計(jì)圖確定基準(zhǔn)點(diǎn)位置，之后由專業(yè)人員進(jìn)行檢查并驗(yàn)收，驗(yàn)收無(wú)誤后，即可布置所有基準(zhǔn)點(diǎn)。在施工過(guò)程中，還應(yīng)定期對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，保證在整個(gè)作業(yè)期間，基準(zhǔn)點(diǎn)都能保證觀測(cè)的準(zhǔn)確性。為便于識(shí)別基準(zhǔn)點(diǎn)，以避免對(duì)其造成損壞，需要在基準(zhǔn)點(diǎn)位置設(shè)立標(biāo)識(shí)牌，進(jìn)而保障施工效率。

2.2 土石方調(diào)配

參照建設(shè)目標(biāo)，整個(gè)過(guò)程在深基坑開(kāi)挖施工中對(duì)于土石方的開(kāi)挖工程量較大，使得后期填土與棄土的質(zhì)量較多，故有必要對(duì)土石方的開(kāi)挖與運(yùn)移進(jìn)行合理調(diào)配[2]。設(shè)計(jì)深基坑開(kāi)挖工程量表，如表1所示。

表1 深基坑開(kāi)挖工程量表

工程中首次開(kāi)挖出的土方，根據(jù)駐地填筑要求，利用運(yùn)輸小車運(yùn)至攪拌站進(jìn)行回填處理，之后開(kāi)挖的土方根據(jù)調(diào)配計(jì)算表分批次運(yùn)至駐地及攪拌站。運(yùn)往不同地點(diǎn)的土方質(zhì)量不應(yīng)相差過(guò)大，同時(shí)要隨時(shí)關(guān)注土方的松動(dòng)情況。主基坑開(kāi)挖，要嚴(yán)格控制開(kāi)挖速度，保證其與船閘施工進(jìn)度一致。

3.深基坑施工工藝流程

考慮到主體段施工區(qū)域內(nèi)容多、工作量大，為保證施工過(guò)程中的安全和深基坑支護(hù)的穩(wěn)定性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件和船閘結(jié)構(gòu)，本工程擬采用混凝土網(wǎng)格護(hù)坡的聯(lián)合支護(hù)形式。深基坑施工示意圖如圖1所示。

圖1 深基坑施工示意圖

整個(gè)船閘工程開(kāi)挖土方量為609m3，其中船閘主體中段的土方量為總量的1/3，該部分需要開(kāi)挖的土地面積較大，故采用挖掘卡車等施工器械進(jìn)行開(kāi)挖工作；相比之下，砂石部分的開(kāi)挖土方量為總量的1/6，工程量較小，采用自卸車進(jìn)行開(kāi)挖[3]。在施工過(guò)程中，為加強(qiáng)深基坑組合支護(hù)的安全性和工程所在區(qū)域原有邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)防止在開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)水土流失情況，工程的深基坑施工技術(shù)采用高壓旋噴樁加固，并在坡腳設(shè)置護(hù)腳。工藝流程包括纜索吊裝布置、錨桿施工、連續(xù)墻挖槽、降排水施工和深基坑開(kāi)挖施工，具體工藝流程描述如下。

3.1 巖土爆破

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查結(jié)果，項(xiàng)目所在區(qū)域存在大面積的強(qiáng)風(fēng)化巖層，占總量的90.1%，其中摻雜少量弱風(fēng)化巖層，因此，工程巖土爆破主要針對(duì)強(qiáng)風(fēng)化巖與弱風(fēng)化巖進(jìn)行。為加快爆破效率，采用“孔內(nèi)同段，孔外微差”的網(wǎng)絡(luò)連接方式，逐孔起爆。考慮到爆破振動(dòng)容易對(duì)周圍施工人員及構(gòu)筑物的影響，將爆破振速控制在2.0 cm/s以內(nèi)[4]。選用直徑為70mm、單管藥量為3000克的二號(hào)巖石乳化炸藥，使用專用導(dǎo)爆管器進(jìn)行起爆。分別在邊坡開(kāi)挖線沿線及河岸內(nèi)側(cè)沿線布置一排預(yù)裂爆破孔，孔間間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)邊坡效果減小適當(dāng)調(diào)整，采用微差起爆方式進(jìn)行引爆，爆破結(jié)束后應(yīng)將預(yù)留巖體和基坑底部渣料全部運(yùn)出。

3.2 基坑開(kāi)挖

該工程深基坑開(kāi)挖工序包括船閘主體段開(kāi)挖、下游引航道開(kāi)挖與下游門口區(qū)開(kāi)挖，具體施工流程如下。

船閘主體開(kāi)挖。左側(cè)開(kāi)挖預(yù)留坎的上游面為一線船閘上游引航道開(kāi)挖的右側(cè)邊坡，背面為二線船閘進(jìn)水口和主通航墻開(kāi)挖的左側(cè)邊坡。進(jìn)水口開(kāi)挖左側(cè)邊坡為滿足建筑物開(kāi)挖和圍堰擋水要求，需采用高壓旋噴樁加固，樁徑0.8m，排距1.2m，開(kāi)挖坡比1:1.3。由于預(yù)留底坎的擋水和邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，需要開(kāi)挖兩次。二次開(kāi)挖預(yù)留底坎的擋水水位可降至正常水位62.12 m。

下游引航道開(kāi)挖。為縮短圍堰填筑邊坡長(zhǎng)度，提高圍堰穩(wěn)定性，在上游面堆放鋼筋石籠，采用壓載土填筑，下游面填筑坡比為1:1.75。為最大限度減少圍堰填筑對(duì)一線船閘閘室側(cè)墻的影響，船下樁號(hào)0+275.00～0+420閘首開(kāi)挖邊坡采用高壓旋噴樁加固，樁徑0.8m，排距1.2m，開(kāi)挖坡比1:1.3。10#～14#主通航墻由于預(yù)留底坎擋水和邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，需要二次開(kāi)挖，1#～3#靠船墩由于主斷面下游橫向預(yù)留底坎的壓力同樣需要二次挖掘。

下游門口區(qū)開(kāi)挖。開(kāi)挖坡比為1:2.0，土石圍堰采用開(kāi)挖的土石混合料填筑，上下游水面填筑坡比為1:2，頂寬6.0m，縱向填筑段圍堰軸線長(zhǎng)約662m。上游側(cè)坡腳采用鋼筋石籠和大型石壓腳，下游側(cè)堰腳處開(kāi)槽。模板袋混凝土埋在槽內(nèi)，并設(shè)置混凝土壓腳。由于汛期基坑溢流，圍堰縱斷面樁號(hào)1+675.00～1+725.00處設(shè)置50 m 長(zhǎng)的充水間隙，缺口頂部高程為45.0 m，高程為45.0 m～47.5m，用袋裝粘土填充。

3.3 混凝土網(wǎng)格護(hù)坡施工

本工程屬于大體積混凝土施工部位較多的項(xiàng)目，因此對(duì)混凝土終凝后的抗壓強(qiáng)度和噴射厚度的控制具有較高要求?；炷潦┕みx用C25混凝土網(wǎng)格混凝土作為主要原料，主要設(shè)備為1座HL240-2S3000L型強(qiáng)制式攪拌樓和1座HZ120-2S2000L型強(qiáng)制式攪拌站，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，混凝土外加劑參量參照膠凝材料的0.7%計(jì)算，減水劑配液濃度按照20%計(jì)算，減水劑為粉狀的袋裝原材料。匯聚項(xiàng)目施工要求，采用合理配比對(duì)混凝土進(jìn)行攪拌，拌制完成后進(jìn)行混凝土澆筑工作[5]。

混凝土泵布置在需要澆筑混凝土的渠道伴渠路路頂，從拌和機(jī)口經(jīng)攪拌車運(yùn)輸送入混凝土泵機(jī)口然后直接泵壓送至灌注口，必須及時(shí)攤鋪模袋后使混凝土連續(xù)注入，灌注壓力不小于0.4Mpa?？山柚４涮钭韵露线M(jìn)行充灌，若一次充灌不滿，打開(kāi)備灌口補(bǔ)充?；炷潦┕み^(guò)程隨時(shí)用探針檢測(cè)混凝土厚度，保證混凝土終凝后的厚度符合設(shè)計(jì)要求。另外，為防止充灌時(shí)產(chǎn)生爆袋事故，應(yīng)安排人員對(duì)排體進(jìn)行釬插檢查，確保充灌質(zhì)量。

3.4 降排水施工

考慮到工程地下水水位埋藏較深，對(duì)深基坑的開(kāi)挖存在不利影響，因此，在基坑開(kāi)挖之前，應(yīng)做好工程深基坑的降水排水工作，將水位控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。本工程的基坑降排水主要采用導(dǎo)溝排水方法，將土層水、降水與工程廢水引入基坑周邊的導(dǎo)流溝中，并利用高壓水泵泵送至集水井內(nèi)。在導(dǎo)流溝開(kāi)挖過(guò)程中，要嚴(yán)格控制開(kāi)挖深度，保證其始終在開(kāi)挖面以下，且寬度不得超過(guò)1.5m，高度不得高于2.0m，管溝的坡度與工程自然邊坡一致，集水井的深度在1.5～2.5m之間為宜。

為提高集水井的抗壓強(qiáng)度，管溝開(kāi)挖完成后，在坑底鋪設(shè)粒徑在0.35mm左右的粗礫石，平均厚度大約為25cm。在每個(gè)集水井井口處配置1～2臺(tái)6英寸的泥漿泵。當(dāng)管溝中的水抽到集水井中時(shí)，安排專業(yè)人員對(duì)地下水位的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)水位控制在1.00～1.20m后，即可進(jìn)行深基坑開(kāi)挖。

4.施工效果分析

水利樞紐船閘工程深基坑施工全面完成后，為檢查施工效果是否達(dá)到預(yù)期要求，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)支護(hù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要為深基坑變形情況。根據(jù)前文基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)要求與原則，采用自動(dòng)化便攜式探測(cè)儀對(duì)深基坑各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，記錄深基坑在施工過(guò)程中的沉降值。根據(jù)施工方案設(shè)計(jì)要求，施工觀測(cè)期內(nèi)的深基坑沉降量的控制標(biāo)準(zhǔn)，以此為監(jiān)測(cè)指標(biāo)，分析該施工技術(shù)的可行性。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 深基坑沉降量監(jiān)測(cè)結(jié)果

如圖2所示，對(duì)深基坑施工進(jìn)行為期13d的觀測(cè)可以發(fā)現(xiàn)，深基坑在施工前7d內(nèi)其沉降速率逐漸變大，在第7d后達(dá)到穩(wěn)定值，其中最大沉降值為12.4mm，在工程設(shè)計(jì)的控制目標(biāo)內(nèi)。施工監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的深基坑施工技術(shù)應(yīng)用于水利樞紐船閘工程建設(shè)中是合理可行的。

5.結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的施工方案，針對(duì)水利樞紐船閘工程基坑開(kāi)挖深度大、地下水位高、工程量大等特殊施工條件，能夠有效降低地下水位、保證基坑邊坡穩(wěn)定性。該施工技術(shù)施工流程簡(jiǎn)單、效率高，經(jīng)基坑沉降監(jiān)測(cè)表明，此方法在水利樞紐船閘工程深基坑施工做的應(yīng)用效果良好，滿足實(shí)際應(yīng)用需求。