徐州市夹河街强排泵站深基坑施工方案分析

牛冬春，薛振宁，夏晓娟，刘 肖

（徐州市水利工程建设管理中心,江苏 徐州 221400）

1 引言

施工质量是决定工程实施效果的关键步骤,为了提高工程施工质量采取合适的施工方案是非常必要的[1-4]。因此,在工程实施前对工程施工过程中的重难点问题进行分析,制定适宜的施工方案对工程施工效果影响较大。

2 工程概况

夹河街强排泵站在黄河南路与中山北路交叉口西南角,泵站占地面积约150 m2,在泵站西侧黄河南路路南绿化带内新建预制舱式变电所1座；自泵站顶进DN2800管道122 m至中山北路与夹河东街交叉口顶管工作井内,再沿泵站向北顶进D2220×24钢管60 m接至故黄河新建出水口。

泵站开挖截面尺寸（长）12.50 m×（宽）12 m,顶标高为38.90 m,底标高为21.60 m,下设10 cmC20砼垫层。现状地面标高35.90 m,开挖深度14.40 m。围护结构采用Φ1000@650 mm钻孔咬合灌注桩,支护桩桩顶标高34.90 m、桩底标高8.35 m,桩长26.55 m。钢筋砼桩浇筑C35水下砼,素砼桩浇筑C20水下砼。灌注桩后采用Φ800@650高压旋喷桩止水帷幕。基坑支护结构安全等级为“一级”。

泵站在黄河南路与中山北路交叉口西南角黄河景园开发商围挡内,泵站施工范围内不存在管线保护情况,基坑距离周边建筑物较远,但距离中山北路和黄河南路较近。

3 保护对象及施工重难点

3.1 保护对象及措施

泵站基坑沿线的中山北路和黄河南路对夹河街强排泵站基坑工程影响最大,应为重点监测保护对象。

针对基坑道路的保护措施：

（1）施工过程中做好地下水位及周围建构筑物沉降、开裂监测见证工作；对地表道路做好沉降观测。

（2）在围护施工过程中施工方需要每天安排专人对道路进行监测检查,重点关注地面是否出现新增裂缝,一旦发现将立即停止作业。

3.2 工程特点及难点

3.2.1 基坑工程特点及难点

（1）工程地质相对复杂,上部土质较差

夹河街强排泵站基坑开挖深度范围内存在①层杂填土,工程性质差,施工前应先清除；下面是②层粉土和③层粉质粘土以及淤泥质粉质黏土,②层粉土厚度在7.6 m～11.70 m左右,③层粉质粘土厚度在0.20 m～2.00 m左右,淤泥质粉质黏土厚度在3.8 m～8.00 m左右,这三层土的力学性质参数较差,属于不利土层。

（2）地下水位偏高,分布复杂,且受降雨影响较大

拟建场地相对周边地势略低,且离故黄河近,对场地上层潜水有补给作用。对本基坑开挖影响的主要为潜水,赋存于②层粉土中。地下水位偏高,初见水位在0.10 m～1.50 m左右,平均在0.62 m左右。

（3）基坑围护形式较多

夹河街强排泵站基坑包含多种基坑支护形式,有钻孔灌注桩支护、高压旋喷桩止水帷幕等,如何更好地组织各类工种施工,确保围护质量极为关键。

（4）周边住宅业主对本基坑工程的影响

夹河街强排泵站基坑西侧为住宅,因此要注意扬尘、噪音的控制。

3.2.2 难点解决方案措施

（1）工程地质条件相对复杂,需要加强基坑监测,强化信息化施工。以基坑自身及周边环境为对象,根据监测数据调整施工工艺,并制定严密的应急机制、响应预案。特别是针对道路以进行重点监测,实施信息化施工,减少对周边环境影响,以保证管线及周边建筑安全。

（2）该工程场地内地下水对本工程影响较大,故针对本工程基坑降水,通过强化高压旋喷桩施工质量,使其达到止水的效果。

（3）针对周边环境保护,主要控制基坑变形。确保基坑支护强度满足设计要求的情况下,采用分段分块开挖模式,开挖至坑底后及时浇筑垫层（必要时可考虑加厚垫层或配筋垫层）等方式控制基坑变形。进一步复核周边环境、管线,不良地质情况及其它需保护对象,并在施工开始前对已发现的问题进行处理。

（4）施工现场裸土采用密目网覆盖,动土施工雾炮车紧跟,减少扬尘；噪音控制方面,一是加强机械设备进场报验及检修,减少不必要的噪音,在满足进度要求的前提下,避免长时间夜间施工,减少投诉风险。

4 深基坑施工方案分析

4.1 灌注桩施工

围护结构采用Φ1000@650 mm钻孔咬合灌注桩,支护桩桩顶标高34.90 m、桩底标高8.35 m,桩长26.55 m,荤桩40根,素桩40根。钢筋砼桩浇筑C35水下砼,素砼桩浇筑C20水下砼。

4.1.1 施工工艺原理及特点

钻孔咬合桩施工采用“钻机+超缓凝型砼”方案。具有以下特点：

（1）成孔精度可以得到有效控制；

（2）振动小,减少对环境的污染,有利于文明施工；

（3）沉降变形易控制；

（4）成桩质量高,桩身强度可按设计要求提高；

一般地，接地极线路的绝缘配置远低于特/超高压直流线路，将二者共塔架设在雷击情况下存在发生直流线路双极闭锁的潜在风险。目前国内外学者对直线线路的耐雷性能和直流线路双极闭锁事故研究较多[1-6],但却鲜有关于极导线与接地极线共塔架设线路的研究。文献[3]虽然对±500 kV直流极线与接地极线同塔架设时引起的双极闭锁事故进行了分析，但尚未给出有效的反事故措施。

（5）具有止水作用。

咬合桩单桩施工工艺流程见图2。

图2 咬合桩单桩施工工艺流程

此工艺流程也可表示为图3所示。

图3 咬合桩施工工艺图解

4.1.2 施工方法

（1） 导墙施工

为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率,在桩顶上部施作钢筋砼导墙。导墙宽为3.4 m,厚度40 cm,C30混凝土。

（2） 取土成孔

在桩机就位后,吊装第一节管在桩机钳口中,找正套管垂直度后,磨桩下压套管（每节套管长度约为7 m～8 m,压入深度约为2.5 m～3.0 m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于2.5 m。。

（3） 吊放钢筋笼

安装钢筋笼时应保证钢筋笼标高正确。

（4） 灌注砼

砼灌注全部采用水下灌注,操作规程如下：

（1）在钢筋笼吊装合格后,安装导管。

（2）安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆,并将导管提离孔底0.5 m。

（3）导管埋入深度宜保持在2 m～6 m之间。

（4）混凝土浇灌中应防止钢筋笼上浮。

（5）咬合桩砼需连续灌注。

（6）水下灌注砼坍落度控制在18 m～20 cm。

4.2 高压旋喷桩施工

夹河街强排泵站深基坑工程钻孔灌注桩外侧设置ø800@650 高压旋喷咬合桩止水,水泥浆选用 42.5 级普通硅酸盐水泥,水泥掺量为 200 kg/m。正式施工前需实施高压旋喷桩钻孔、成孔试验,并确定施工技术参数。高压旋喷桩施工工艺流程图见图4。

图4 高压旋喷施工工艺

4.3 土石方开挖

4.3.1 总体思路

土方开挖采用竖向垂直分层开挖方式,冠梁基坑土层部分采用挖机直接开挖。由于竖井基坑深度较深,随着基坑开挖深度的不同,采用不同的机械配置。当开挖深度小于 15 m时,采用 PC120 小挖机、标准挖机 PC220 及长臂挖机配合开挖转运土方；当开挖深度大于 15 m 时,采用 PC120 型挖机、PC220 挖机配合 50 t 汽车吊吊装土斗出土,使用 4 m3（土方斗尺寸 2.5 m×1.5 m×1 m,10 mm 厚钢板加工制作而成）土方斗转运土方。每次开挖时,在基坑四周设置 0.4 m 宽、0.3 m深临时集水沟,用水泵将水抽出,防止基坑内积水。

4.3.2 土方开挖方法

（1）第一阶段浅层土方开挖（0～5 m）

土方开挖包括两部分,一是表层土方,即原地面至冠梁底部分（深度1.3 m）,二是冠梁底至基坑深度 5.0 m 以内部分。表层土方采用 1 台 PC220 标准挖机快速开挖土方至冠梁底,开挖深度 1.3 m,1∶1.5 放坡开挖。开挖至标高后,立即施工冠梁。待冠梁达到设计强度后,开挖冠梁以下土方（深度 5 m以内）, 采用 1 台 PC220 标准挖机、1 台 PC120 小型挖机出土,小挖机在基坑内将土转运至基坑边,再由位于基坑边的标准挖机将土挖出基坑卸至渣土车上直接外运。

（2）第二阶段土方开挖（基坑深度 5 m～15 m）

基坑深度 5 m～15 m 范围土方开挖,采用PC120 小挖机（上下基坑采用 50 t 汽车吊） 在基坑内挖土,再由位于基坑边的长臂挖机将土挖出基坑卸至渣土车上直接外运。

（3）第三阶段土方开挖（基坑深度≥15 m）

基坑深度 15 m 至基坑底垂直段开挖深度较大,采用PC120 小挖机（上下基坑采 用 100 t 汽车吊）在基坑内挖土,将土方转至吊斗内,然后由汽车吊吊出基坑卸在基 坑边上（或采用液压抓斗直接出土）,再由一台标准挖机将土转至临时堆土场或土方车外运。

5 结论

（1）根据调查和收集已有资料,徐州市夹河街强排泵站深基坑工程地质条件复杂,上部土层较差；地下水位高,围护型式多样,周边环境条件复杂,需要保护的构筑物较多。

（2）针对深基坑工程实施过程中的重难点问题,在施工过程中需要加强监测,采取截排水措施,保障基坑工程安全。

（3）根据基坑实际情况和类似工程经验,对深基坑工程灌注桩、旋喷桩以及土方开挖的施工工艺进行分析,在施工过程中需要结合施工工艺要求进行施工,以保障施工质量。