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        基坑降排水方案變更在泵站施工中的應(yīng)用

        2023-11-17 02:45:46劉永飛LIUYongfei李金麗LIJinli
        價(jià)值工程 2023年31期
        關(guān)鍵詞:泵站施工

        劉永飛 LIU Yong-fei;李金麗 LI Jin-li

        (中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司,鄭州 450000)

        0 引言

        隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,規(guī)劃了一批引水調(diào)水工程,進(jìn)而建設(shè)了一批泵站樞紐。泵站施工往往具有開(kāi)挖難、降排水難、對(duì)周圍環(huán)境影響大等特點(diǎn),尤其是基坑降排水直接決定了基坑工程質(zhì)量好壞和后續(xù)主體工程能否干地施工,對(duì)基坑工程的造價(jià)和安全也具有較大影響,已成為泵站施工的一項(xiàng)重、難點(diǎn),因此加強(qiáng)對(duì)基坑降排水施工技術(shù)管理和風(fēng)險(xiǎn)控制,具有十分重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文以安徽省某跨流域調(diào)水項(xiàng)目為例,對(duì)基坑降排水方案變更在泵站施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

        1 工程概況

        該跨流域調(diào)水項(xiàng)目包括兩座設(shè)計(jì)調(diào)水流量80m3/s 的泵站,分別為南站、北站,根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL252-2017)相關(guān)規(guī)定,確定南站、北站主要建筑物為1 級(jí),設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300 年一遇。該項(xiàng)目承擔(dān)著水利工程優(yōu)質(zhì)(大禹)獎(jiǎng)或安徽省建設(shè)工程“黃山杯獎(jiǎng)”(省優(yōu)質(zhì)工程)的創(chuàng)優(yōu)任務(wù),其施工具有極高要求和重要意義。

        2 水文地質(zhì)情況

        根據(jù)招標(biāo)文件顯示,南站站址區(qū)地下水主要以孔隙潛水和孔隙承壓水為主。孔隙潛水主要賦存于上部粘性土層中,孔隙承壓水賦存于粉細(xì)砂層中,中等透水性,滲透變形為管涌型。地下水主要接受河水和大氣降水補(bǔ)給,隨季節(jié)變化明顯,汛期河水位高,地下水向遠(yuǎn)離河流方向運(yùn)動(dòng),枯水期則反之??辈炱陂g測(cè)得鉆孔綜合水位在20.16~21.00m。站區(qū)附近地面高程16.86~21.57m,站址區(qū)穩(wěn)定地下水位埋深為-4.14~0.57m。

        北站站址區(qū)地下水主要以孔隙潛水和孔隙承壓水為主??紫稘撍饕x存于上部粘性土層中,孔隙承壓水賦存于粉細(xì)砂層中(層底高程7.26 ~10.30m、-14.55 ~-12.50m)。地下水主要接受河水和大氣降水補(bǔ)給,隨季節(jié)變化明顯,汛期河水位高,地下水向遠(yuǎn)離河流方向運(yùn)動(dòng),枯水期則反之??辈炱陂g測(cè)得鉆孔綜合水位在20.25~21.59m。站區(qū)附近地面高程24.5m,站址區(qū)穩(wěn)定地下水位埋深為2.91~4.25m。

        3 基坑降排水方案初擬

        南站主泵房建基面高程約為6.4m,基礎(chǔ)主要位于粉細(xì)砂層上(層底高程9.16~-3.15m),該層呈中密~密實(shí)狀態(tài),中等透水性。施工期河道水位20.5m,基坑最大水頭14.1m。南站基坑降排水方案布置見(jiàn)圖1。北站主泵房建基面高程約為10m,基礎(chǔ)主要位于粉細(xì)砂層上(層底高程7.26~10.30m),該層呈中密~密實(shí)狀態(tài),夾砂壤土,中等透水性,地下水補(bǔ)給充沛。北站基坑降排水方案布置見(jiàn)圖2。

        圖2 北站基坑降排水方案布置示意圖

        由于地下水位較淺,本著“先降水、后開(kāi)挖”的原則,根據(jù)招標(biāo)文件技術(shù)條款和工程量清單要求,項(xiàng)目部擬采用截滲圍封為主、深井降水為輔的方式進(jìn)行基坑降排水。泵站下部砂層較密實(shí),采用三軸水泥攪拌樁截滲墻,樁徑850@600mm,墻底深入相對(duì)不透水層不小于2.0m?;咏邓疄榉忾]式,根據(jù)規(guī)范要求與經(jīng)驗(yàn),擬按照240m2/口進(jìn)行布井,降水井采用管徑360 的水泥無(wú)砂管作為井管,外包60 目尼龍濾網(wǎng)布;泥孔徑500;濾料使用中粗砂,每口井投料頂面到地面的距離為3m。

        根據(jù)基坑面積和單井有效疏干面積計(jì)算,南站和北站三軸攪拌樁和降水井工程量如表1。

        表1 南站和北站三軸攪拌樁和降水井工程量

        4 方案的變更

        根據(jù)技術(shù)方案,南站三軸攪拌樁基坑圍封工程量為760*22=16720m2,北站基坑圍封工程量為420*18=7560m2,合計(jì)工程量24280m2。通過(guò)與中國(guó)水電基礎(chǔ)局有限公司、鄭州一建集團(tuán)有限公司等多家行業(yè)內(nèi)知名的基礎(chǔ)施工單位溝通詢價(jià),分包單價(jià)預(yù)計(jì)108 元/m2(含樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)、就位、鉆進(jìn)、提鉆、噴漿、成樁、配合第三方檢測(cè)及挖機(jī)、吊車等大中型機(jī)械費(fèi)用,不含水泥及施工用電)。由于此時(shí)項(xiàng)目部供電設(shè)施尚未建設(shè),施工所需灰漿攪拌機(jī)、泥漿泵、注漿泵等設(shè)備需配置50kW 柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電。經(jīng)計(jì)算,三軸攪拌樁基坑圍封所需成本如表2。

        表2 三軸攪拌樁基坑圍封所需成本

        方案在進(jìn)行項(xiàng)目會(huì)審時(shí),筆者注意到三軸攪拌樁基坑圍封在合同清單中為總價(jià)措施項(xiàng)目:“2.4 北站、南站基坑圍封”,合同價(jià)為229715.14 元,總價(jià)分解表顯示工程量?jī)H為2406.15m2。

        若按此方案進(jìn)行施工,合同工程量與實(shí)際施工工程量相差太大,施工成本太高,與合同價(jià)相比此方案虧損644.22 萬(wàn)元;且三軸攪拌樁施工完成需要28 天以后才可以啟動(dòng)基坑內(nèi)降水施工,對(duì)工期影響也較大。筆者提出疑問(wèn),在滿足技術(shù)要求的前提下,是否存在方案變更甚至取消該方案的可能,進(jìn)而降低虧損、縮短工期。項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此高度重視,及時(shí)將相關(guān)數(shù)據(jù)向公司進(jìn)行了匯報(bào),公司派出專家組先后兩次到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)查勘地質(zhì)、進(jìn)行降水方案論證,通過(guò)對(duì)基底抗突涌穩(wěn)定性進(jìn)行分析,重新計(jì)算基坑降水總涌水量、降水井?dāng)?shù)量和深度,大膽提出取消三軸攪拌樁基坑圍封施工,改用深井降水。降水井采用管徑400mm無(wú)砂管,外包100 目尼龍濾網(wǎng),濾料使用中粗砂,每口井投料頂面到地面距離4m。

        以北站為例,基坑底板抗突涌穩(wěn)定條件:基坑底板至承壓含水層頂板間的土壓力應(yīng)大于承壓水的頂托力,即:

        式中:Kh-突涌穩(wěn)定安全系數(shù),Kh本次按1.1 考慮;D-承壓含水層頂面至坑底的土層厚度(m),D=Ha-Hb;γ-承壓含水層頂面至坑底土層的天然重度(kN/m3);對(duì)多層土,取按土層厚度加權(quán)的平均天然重度(kN/m3),根據(jù)地勘資料取20.1kN/m3;hw-承壓含水層頂面的壓力水頭高度(m),為承壓水位至承壓含水層頂板距離,根據(jù)地勘資料,取承壓含水層初始水位標(biāo)高21.00m;γw-水的重度(10kN/m3);Ha-基坑開(kāi)挖底板高程(m),9.95m;Hb-含水層頂板高程(m),為-9.42m。

        滿足抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算要求,無(wú)需對(duì)粉細(xì)砂承壓含水層進(jìn)行減壓降水。

        涌水量預(yù)估:根據(jù)本工程特征及水文地質(zhì)特征,基坑總涌水量可根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)所提供的潛水完整井公式簡(jiǎn)化計(jì)算:

        式中:Q-基坑降水總涌水量(m3/d);K-滲透系數(shù)(m/d),12m/d;H-潛水含水層厚度(m),北站H 取19m,南站H取24.6m;S-水位降深(m);R-降水影響半徑(m);r0-基坑等效半徑(m);l-過(guò)濾器進(jìn)水部分長(zhǎng)度(m)。

        隨后依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012 計(jì)算單井涌水量,結(jié)合《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》(JGJ 111-2016)相關(guān)公式,考慮安全備用系數(shù)和相鄰段降水井抽水的相互影響,確定北站降水井51 口,井深24m。南站與此相同,確定降水井42 口,井深26m。

        2019 年11 月17 日,項(xiàng)目部編制完成專項(xiàng)施工方案進(jìn)行第一次專家評(píng)審時(shí),與會(huì)專家對(duì)深井降水方案提出了否定,并要求按合同文件要求采用截滲圍封為主、深井降水為輔的方式進(jìn)行基坑降排水。會(huì)后項(xiàng)目部技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)驗(yàn)證了深井降水方案可行,同時(shí)筆者注意到招標(biāo)文件在要求采取基坑圍封的同時(shí),黑體字加粗“上述泵站基坑圍封措施僅供參考,承包人應(yīng)自行調(diào)查并制定方案”,進(jìn)一步為項(xiàng)目部進(jìn)行方案變更降低了難度。12 月13日,第二次專家評(píng)審,終于順利通過(guò)了項(xiàng)目部完善后的取消三軸攪拌樁基坑圍封,替代以深井降水的專項(xiàng)施工方案。(表3)

        表3 降排水方案變更前后費(fèi)用對(duì)比

        2019 年12 月25 日,項(xiàng)目部在基坑已施工降水井的基礎(chǔ)上進(jìn)行了群井抽水試驗(yàn),選用5.5kW 水泵對(duì)南站20口降水井抽水4320min、北站28 口降水井抽水2880min,進(jìn)一步驗(yàn)證了該降水方案可行。截止目前,兩站基坑開(kāi)挖已完成,達(dá)到預(yù)期的降排水效果,有效縮短了基坑施工工期近2 個(gè)月,節(jié)省成本607.97 萬(wàn)元。

        5 小結(jié)

        隨著我國(guó)水利行業(yè)的發(fā)展,泵站已成為重要板塊?;咏蹬潘潜谜竟こ淌┕さ闹攸c(diǎn),降排水施工質(zhì)量好壞是后期泵站工程是否可以安全履約、優(yōu)質(zhì)履約的關(guān)鍵,在技術(shù)可行的前提下,必須考慮經(jīng)濟(jì)成本,爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和成本共贏。本文以工程承包商的立場(chǎng),選取安徽省某跨流域調(diào)水項(xiàng)目的兩座泵站基坑降排水方案為研究對(duì)象,通過(guò)降排水專項(xiàng)施工方案變更前后的對(duì)比分析論證,梳理出一些泵站降排水施工的經(jīng)驗(yàn),供行業(yè)參考。

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