泵站主泵房深基坑開(kāi)挖工程的探討

1、泵站主泵房深基坑開(kāi)挖工程的探討摘要 泵站主站房基坑挖掘過(guò)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(hù)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(yàn)。關(guān)鍵詞泵站基坑鋼板樁鋼板樁結(jié)構(gòu)具有重量輕，強(qiáng)度高，鎖口緊密，施工方便，施工速 度快等優(yōu)點(diǎn)，雖然其用鋼量大，造價(jià)較高（鋼板樁不再回收利用時(shí)）， 在港口板樁碼頭或作深基坑的支護(hù)時(shí)，鋼板樁的使用還是較為普遍 的，但在泵站深基坑開(kāi)挖中使用還比較少見(jiàn)。電力排水站進(jìn)行重建時(shí)，由于受到泵站工程地質(zhì)條件的制約， 在 采取輕型井點(diǎn)排水、木樁護(hù)坡等辦法不能根本解決基坑開(kāi)挖出現(xiàn)的土 坡塌方問(wèn)題時(shí)，

2、采用鋼板樁支護(hù)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(jìn)度和施工質(zhì)量。一、工程概況項(xiàng)目位于市區(qū)的最南端，西面緊鄰河道。該鎮(zhèn)8 0 %的排澇任務(wù)均由原有的兩座排澇站(* 電站和 * 電排站)承擔(dān)，然而，這兩座泵站均為二級(jí)排水站，其中的*電排站始建于1 9 7 8年，幾十年來(lái)雖然 經(jīng)過(guò)了幾次技術(shù)改造，但限于種種原因，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，排澇系統(tǒng)規(guī)劃欠妥等一些根本性問(wèn)題一直沒(méi)能解決。特別是泵站運(yùn)行要受到下游的 * 大泵站制約，因此出現(xiàn)澇漬時(shí)不能正常排水。為了適應(yīng) * 鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展，決定把* 站遷址重建，將原有的兩個(gè)二級(jí)泵站合建成一個(gè)一級(jí)排澇站，將澇水直接排入* 江。重建的泵站

3、定名為*電排站，其受益面積有2 8 0 0 h m 2 ,其中魚(yú)塘為8 60 hm2 ,它將是*區(qū)目前裝機(jī)容量最大的泵站工程。重建的電排站位于*聯(lián)圍1 9 + 2 0 0樁號(hào)處。泵站轄集雨面積 93km2,按1 0年一遇2 4 h暴雨量(206. 4 mm) 3天排 干的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，總排水流量為3 5. 4 2 m 3/s ,裝置1 6 0 0 Z LQ 9 . 5 8型立式軸流泵4臺(tái)，配TL1000 20/215 0型1 0 kV立式同步電動(dòng)機(jī)，總裝機(jī)容量4 X 1 0 0 0 kWo泵站工程等別為三等，主要水工建筑物為3級(jí)。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

4、 .3 5 m,下部采用預(yù)制管樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)打樁平臺(tái)高程為-3 mo二、水文地質(zhì)條件鎮(zhèn)地處亞熱帶，氣候溫暖，雨量充沛，且大部分雨量集中在49月 之間，其余月份雨量較少。年最大雨量1 7 2 0. 9 mm,最小9 33 . 8mm,平均 1 4 7 5. 6 mm。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(tái)地，堤內(nèi)為魚(yú)塘、 稻田和蔬菜地。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)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

5、：(1 )回填粉質(zhì)黏土，厚3 . 8-12. 4m,為筑堤填土，填筑較 堅(jiān)實(shí)，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(zhǎng)期 沉實(shí)后，填土已穩(wěn)定、密實(shí)，承載力也較高。(2 )粉土，厚8. 020. 3m, 土層穩(wěn)定，全場(chǎng)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(xì)砂，厚17. 331. 3m,全場(chǎng)分布，土質(zhì)松散至稍密。(4 )粉砂，厚8 . 48 . 6m,僅見(jiàn)于部分地層，飽和松散(5 )淤泥質(zhì)粉砂黏土，厚3 . 29 . 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(jiān)硬，強(qiáng)度高, 但埋深大，一般在地表以下3 84 5 m處

6、。場(chǎng)內(nèi)地貌單元簡(jiǎn)單，土層變化不大，多為粉土和粉質(zhì)黏土、粉砂、砂 但強(qiáng)度不均且較低，地下水埋深較淺，水量較豐富，地下水位高，場(chǎng) 地屬二類及其他地基條件。三、基坑施工電排站重建工程于1 9 9 8年1 2月破土動(dòng)工， 開(kāi)挖基坑，填筑圍堰。主泵房的基坑經(jīng)過(guò)1 0多天的施工基本挖出雛形。 接下來(lái)采取的工程 措施包括有：打樁平臺(tái)、輕型井點(diǎn)排水、木樁護(hù)坡、鋼板樁支護(hù)、基 坑深井降水和基面處理六個(gè)環(huán)節(jié)。1 .打樁平臺(tái)按設(shè)計(jì)要求，打樁基面高程為-3 . 0 m ,但當(dāng)基坑開(kāi)挖至設(shè)計(jì)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(shí)如有擾動(dòng)極有

7、可能變成淤泥質(zhì)粉細(xì)砂，降低承載力，樁機(jī)就無(wú)法進(jìn)入工作面操作。為了避免上述問(wèn)題發(fā) 生，決定采用回填1 m厚比較干燥的黏土， 經(jīng)過(guò)整平碾壓后作為打樁 平臺(tái)基面，從而保證了打樁施工隊(duì)的順利進(jìn)場(chǎng)施工。2 .輕型井點(diǎn)排水由于基坑開(kāi)挖面下近1 0 m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(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)，邊坡 塌方更為嚴(yán)重，對(duì)基坑邊坡的穩(wěn)定是極為不利的。為了保持打樁平臺(tái)填土不受水浸，確保管樁施工的順利進(jìn)行，經(jīng)有關(guān) 專家詳細(xì)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(diǎn)排水的方法。具體做法 是用鋼管和硬塑管成孔成井，沿基坑

8、四周每隔3 m布置一個(gè)6 m深的 井點(diǎn)，總共布置了4 0個(gè)井點(diǎn)。井點(diǎn)采用挖掘機(jī)沉壓1 5 0鋼管成孔，然后將帶孔眼的 1 0 0硬塑管用過(guò)濾布包扎后插入1 5 0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(shí)表明，采用輕型井點(diǎn)排水（井底高程約為-8 m）,確實(shí)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(jìn)行。3 .木樁護(hù)坡管樁施工完畢后，對(duì)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?yàn)榛釉诳壳?池和泵房左右三側(cè)的開(kāi)挖空間比較大， 開(kāi)挖比

9、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(kāi)挖不能繼續(xù)進(jìn)行。為保持邊坡穩(wěn)定，我們?cè)诨涌砍鏊芤粋?cè)的2 .0 m和3 . 0m高程的坡腳處各打入了一排6 m長(zhǎng)的木樁，間距0 . 5 m,并在木 樁頂碼砂包護(hù)腳。但在繼續(xù)進(jìn)行基坑開(kāi)挖時(shí)，仍然出現(xiàn)邊坡開(kāi)裂及下 滑的趨勢(shì)，并有危及出水涵管地基安全的可能。 這就說(shuō)明光靠井點(diǎn)排 水和木樁護(hù)坡仍然是不能從根本上解決上述問(wèn)題。4 .鋼板樁支護(hù)由于泵站工程開(kāi)工時(shí)間較遲，在工程開(kāi)工一個(gè)多月且基礎(chǔ)管樁已完工 近1 0天后，主泵房基坑仍未能開(kāi)挖至建基面5 . 3 5 m。為了保 證工期，工程指揮部召集設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位等部門有關(guān)人員共同 商量

10、，決定采用鋼板樁支護(hù)截水的方案，其結(jié)果是既起到了支護(hù)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(lái)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3 m ,沿主泵房底板長(zhǎng)邊方向兩端各延伸5 m布置， 總長(zhǎng)為3 2 m。鋼板樁為L(zhǎng) S HI型，每根長(zhǎng)9 m ,樁頂高程為- 1 . 5 m，樁 底高程為10. 5 m,在鋼板樁頂部用1 0 mm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(jìn)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(hù)和水平截滲的問(wèn)題， 但仍未能降低地 下水位及解決鋼板樁兩側(cè)的繞滲問(wèn)題。 為把泵房基

11、坑開(kāi)挖至-5 .35 m高程以下，必須將基坑水位至少降到-6 . 0 m高程，才能使基 坑保持干燥，故需截?cái)嗟叵滤饕a(bǔ)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12 7mm,成井深度為12. 0m,井底高程 在14.0 m左右，井壁采用1 2 7 mm套管，井下部的濾水管也用 1 2 7 mm套管加工，外包6層過(guò)濾布，用鉆機(jī)成 14 6m m的孔，孔內(nèi)放置套管，四周回填碎米石，底部密封，用揚(yáng)程為4 0 m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(hù)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(jìn)行，但在挖至 建基面時(shí)，基坑仍有少量管涌。為此，施工中我們將基底超挖0. 3 m,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45 m ,深約0 . 5m,以疏通管涌水流； 在基坑中間及靠進(jìn)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(guò)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(wú)積水。超挖