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白坭泵站主泵房深基坑開挖工程的探討論文
摘要：白坭泵站主站房基坑挖掘過程中在受到地基土質(zhì)差、地下水位高等不利因素影響下，嘗試使用了鋼板樁支護截滲，并配合使用其他施工措施取得了良好的施工效果，為特定條件下的基礎(chǔ)處理提供了相應(yīng)經(jīng)驗。
關(guān)鍵詞：泵站基坑鋼板樁
鋼板樁結(jié)構(gòu)具有重量輕，強度高，鎖口緊密，施工方便，施工速度快等優(yōu)點，雖然其用鋼量大，造價較高（鋼板樁不再回收利用時），在港口板樁碼頭或作深基坑的支護時，鋼板樁的使用還是較為普遍的，但在泵站深基坑開挖中使用還比較少見。
1998年，廣東省佛山市三水區(qū)白坭電力排水站進行重建時，由于受到泵站工程地質(zhì)條件的制約，在采取輕型井點排水、木樁護坡等辦法不能根本解決基坑開挖出現(xiàn)的土坡塌方問題時，采用鋼板樁支護截滲的方法，取得了良好的效果，從而確保了泵站工程的施工進度和施工質(zhì)量。
一、工程概況
白坭鎮(zhèn)位于佛山市三水區(qū)的最南端，西面緊鄰西江。該鎮(zhèn)８０％的排澇任務(wù)均由原有的兩座排澇站（衫锏繒競痛蟾詰緡耪荊┏械＃然而，這兩座泵站均為二級排水站，其中的衫锏緡耪臼冀ㄓ冢保梗擔(dān)改輳幾十年來雖然經(jīng)過了幾次技術(shù)改造，但限于種種原因，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，排澇系統(tǒng)規(guī)劃欠妥等一些根本性問題一直沒能解決。特別是泵站運行要受到下游的官山大泵站制約，因此出現(xiàn)澇漬時不能正常排水。為了適應(yīng)白坭鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展，決定把衫镎廄分亟ǎ將原有的兩個二級泵站合建成一個一級排澇站，將澇水直接排入西江。重建的泵站定名為白坭電排站，其受益面積有２８００ｈｍ２，其中魚塘為８６０ｈｍ２，它將是三水區(qū)目前裝機容量最大的泵站工程。
重建的白坭電排站位于樵桑聯(lián)圍１９＋２００樁號處。泵站轄集雨面積９３ｋｍ２，按１０年一遇２４ｈ暴雨量（２０６．４ｍｍ）３天排干的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，總排水流量為３５．４２ｍ３／ｓ，裝置１６００ＺＬＱ９．５－８型立式軸流泵４臺，配ＴＬ１０００－２０／２１５０型１０ｋＶ立式同步電動機，總裝機容量４×１０００ｋＷ。
泵站工程等別為三等，主要水工建筑物為３級。泵房為塊基型結(jié)構(gòu)，四周有邊墩，基礎(chǔ)為聯(lián)合底板，其底部高程為珠基－５．３５ｍ，下部采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)，設(shè)計打樁平臺高程為－３ｍ。
二、水文地質(zhì)條件
白坭鎮(zhèn)地處亞熱帶，氣候溫暖，雨量充沛，且大部分雨量集中在４～９月之間，其余月份雨量較少。年最大雨量１７２０．９ｍｍ，最小９３３．８ｍｍ，平均１４７５．６ｍｍ。
白坭電排站位于西江干流左岸岸邊，所處河段地形單一，主要受西江和北江洪水的控制，潮汐的影響甚少，基本上屬于非潮感區(qū)。泵站所在地段原屬河相沖積平原，地形呈階梯狀，堤外為河灘臺地，堤內(nèi)為魚塘、稻田和蔬菜地。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，地質(zhì)構(gòu)造從上至下分別是：人工填土層（防洪堤）、第四系河流相松散沉積物層、第三系灰砂基巖層。各巖土層的特性自上而下為：
（１）回填粉質(zhì)黏土，厚３．８～１２．４ｍ，為筑堤填土，填筑較堅實，硬且可塑。泵站的出水涵管全部埋設(shè)在本層，防洪堤身經(jīng)長期沉實后，填土已穩(wěn)定、密實，承載力也較高。
（２）粉土，厚８．０～２０．３ｍ，土層穩(wěn)定，全場分布，是泵房基礎(chǔ)的持力層，土質(zhì)硬，可塑，承載力較高。
（３）細砂，厚１７．３～３１．３ｍ，全場分布，土質(zhì)松散至稍密。
（４）粉砂，厚８．４～８．６ｍ，僅見于部分地層，飽和松散。
（５）淤泥質(zhì)粉砂黏土，厚３．２～９．６ｍ，分布較廣，飽和，流塑至軟塑。
（６）中微風(fēng)化灰砂巖，巖面不平，高差較大，致密，堅硬，強度高，但埋深大，一般在地表以下３８～４５ｍ處。
場內(nèi)地貌單元簡單，土層變化不大，多為粉土和粉質(zhì)黏土、粉砂、砂但強度不均且較低，地下水埋深較淺，水量較豐富，地下水位高，場地屬二類及其他地基條件。 三、基坑施工
白坭電排站重建工程于１９９８年１２月破土動工，開挖基坑，填筑圍堰。主泵房的基坑經(jīng)過１０多天的施工基本挖出雛形。接下來采取的工程措施包括有：打樁平臺、輕型井點排水、木樁護坡、鋼板樁支護、基坑深井降水和基面處理六個環(huán)節(jié)。
１．打樁平臺
按設(shè)計要求，打樁基面高程為－３．０ｍ，但當(dāng)基坑開挖至設(shè)計高程以后，由于地下水位較高，水量較多，采用常規(guī)的邊溝排水方法均未能有效地降低地下水位。
由于地基土呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，此時如有擾動極有可能變成淤泥質(zhì)粉細砂，降低承載力，樁機就無法進入工作面操作。為了避免上述問題發(fā)生，決定采用回填１ｍ厚比較干燥的黏土，經(jīng)過整平碾壓后作為打樁平臺基面，從而保證了打樁施工隊的順利進場施工。
２．輕型井點排水
由于基坑開挖面下近１０ｍ深處范圍內(nèi)的土質(zhì)均含有淤泥質(zhì)，透水性差，極容易產(chǎn)生流沙管涌，加上在管樁施打過程中產(chǎn)生的震動，邊坡塌方更為嚴重，對基坑邊坡的穩(wěn)定是極為不利的。
為了保持打樁平臺填土不受水浸，確保管樁施工的順利進行，經(jīng)有關(guān)專家詳細勘察后，在使用水泵明排水方法未能奏效的情況下，決定采取人工降低地下水位的方法，即采用輕型井點排水的方法。具體做法是用鋼管和硬塑管成孔成井，沿基坑四周每隔３ｍ布置一個６ｍ深的井點，總共布置了４０個井點。井點采用挖掘機沉壓h１５０鋼管成孔，然后將帶孔眼的h１００硬塑管用過濾布包扎后插入h１５０鋼管孔內(nèi)成井，并且在硬塑管周邊灌入碎米石。這樣，就可用水泵先將井水抽到泵房基坑兩側(cè)的集水溝內(nèi)，再用水泵將漬水排出基坑之外。
事實表明，采用輕型井點排水（井底高程約為－８ｍ），確實在降低基坑地下水位方面起到了一定作用，在一定程度上保證了該站管樁施工的進行。
３．木樁護坡
管樁施工完畢后，對主泵房基坑做繼續(xù)挖深工作，但由于地下水位未能控制在有效高度以下，結(jié)果基坑涌水較多。施工中因為基坑在靠前池和泵房左右三側(cè)的開挖空間比較大，開挖比較順利，但在靠出水涵管即西江一側(cè)，卻出現(xiàn)了邊坡塌方，致使基坑開挖不能繼續(xù)進行。
為保持邊坡穩(wěn)定，我們在基坑靠出水涵管一側(cè)的－２．０ｍ和－３．０ｍ高程的坡腳處各打入了一排６ｍ長的木樁，間距０．５ｍ，并在木樁頂碼砂包護腳。但在繼續(xù)進行基坑開挖時，仍然出現(xiàn)邊坡開裂及下滑的趨勢，并有危及出水涵管地基安全的可能。這就說明光靠井點排水和木樁護坡仍然是不能從根本上解決上述問題。
４．鋼板樁支護
由于泵站工程開工時間較遲，在工程開工一個多月且基礎(chǔ)管樁已完工近１０天后，主泵房基坑仍未能開挖至建基面－５．３５ｍ。為了保證工期，工程指揮部召集設(shè)計、監(jiān)理、施工單位等部門有關(guān)人員共同商量，決定采用鋼板樁支護截水的方案，其結(jié)果是既起到了支護作用，又起到了截滲的作用。具體做法是在靠近出水涵管一側(cè)的基坑邊坡處，即原來布置雙排木樁附近布置了一排鋼板樁，樁位距主泵房底板邊線約３ｍ，沿主泵房底板長邊方向兩端各延伸５ｍ布置，總長為３２ｍ。鋼板樁為ＬＳⅢ型，每根長９ｍ，樁頂高程為－１．５ｍ，樁底高程為－１０．５ｍ，在鋼板樁頂部用１０ｍｍ鋼絲繩拉錨加固，錨向外江出水涵管一側(cè)，并在該側(cè)邊坡進行削坡減載，以減少鋼板樁的壓力。
５．基坑深井降水
采用鋼板樁后，解決了基坑支護和水平截滲的問題，但仍未能降低地下水位及解決鋼板樁兩側(cè)的繞滲問題。為把泵房基坑開挖至－５．３５ｍ高程以下，必須將基坑水位至少降到－６．０ｍ高程，才能使基坑保持干燥，故需截斷地下水主要補給源的滲水以及鋼板樁兩側(cè)的滲水流。
為此，除采用鋼板樁外，我們還在主泵房基坑左右兩側(cè)各均勻布置了４口降水井，口徑為１２７ｍｍ，成井深度為１２．０ｍ，井底高程在－１４．０ｍ左右，井壁采用h１２７ｍｍ套管，井下部的濾水管也用h１２７ｍｍ套管加工，外包６層過濾布，用鉆機成h１４６ｍｍ的孔，孔內(nèi)放置套管，四周回填碎米石，底部密封，用揚程為４０ｍ的小型水泵從套管內(nèi)抽水，先將水抽到基坑兩側(cè)的集水溝，然后再用水泵排出基坑外。
６．基面處理
采用鋼板樁支護截滲和深井降水，能夠很好地維持邊坡穩(wěn)定，并有效地降低了基坑的地下水位，使基坑挖深工作得以順利進行，但在挖至建基面時，基坑仍有少量管涌。為此，施工中我們將基底超挖０．３ｍ，然后回填０．３ｍ厚的碎石，并在基坑縱橫方向均設(shè)置排水暗溝，用碎石回填，間距約為４～５ｍ，深約０．５ｍ，以疏通管涌水流；在基坑中間及靠進水前池一側(cè)基坑外兩邊均設(shè)口徑為１ｍ的排水井，井內(nèi)套鋼筋籠，外包過濾布，四周回填中砂，主要用于收集基坑內(nèi)的管涌水流，再排出基坑外，以保持基坑無積水。超挖回填的碎石經(jīng)壓實整平后，也可增加基底地基強度。
四、工程效果
實踐證明，采用鋼板樁支護截滲和基坑深井降低地下水位后，使基坑繼續(xù)挖深能迅速挖至預(yù)定高程，經(jīng)基面處理后的次日即可澆筑主泵房底板的混凝土墊層，從而為下一階段的施工創(chuàng)造了有利條件。不難看出，我們在基坑開挖后期采用的鋼板樁支護和深井降水這一施工方案是可行的、有效的，搶回了工程進度，保障了整個工程的順利進行。
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