強風(fēng)化巖基取水口基坑支護技術(shù)研究

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摘要：臨河強風(fēng)化基巖上的取水口施工普遍存在降排水難題。本文結(jié)合工程實際地質(zhì)情況和水文情況，采用黏土為主的土石方圍堰和拉森鋼板樁圍擋有效解決降排水問題。在土石方圍堰結(jié)合拉森鋼板樁施工過程進行總結(jié)歸納，旨為類似取水口基坑支護施工提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：強風(fēng)化基巖；取水口；土石方圍堰；拉森鋼板樁；降水

1工程概況和特點

1.1基本概況

某水廠的取水泵房位于某市區(qū)河流北岸空地，取水設(shè)計規(guī)模10萬噸/日。該取水泵房占地面積160m2，總建筑面積約400m2，結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架結(jié)構(gòu)。取水口位于河床主流區(qū)，距離河岸邊73m，占地面積為42.6m2，設(shè)計標(biāo)高為-11.5m~-6.9m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過兩根DN1000鑄鐵水管與水泵房連接。

1.2工程重難點

臨河水流量大：該河流為該市城區(qū)第一大河流，大致占省際江流域的7.6%，河流流向自南向北流，多年平均產(chǎn)水量為58.85×108m3，地表水系較發(fā)育。地下水文復(fù)雜：主要由沖積成因的砂礫石層及二疊系小江邊組灰?guī)r（P1x）等組成；二疊系小江邊組灰?guī)r屬于強~弱風(fēng)化，其與砂礫石層受大氣降水和河水補給，且場內(nèi)不屬于基巖裂隙水貧乏區(qū)，故場區(qū)基巖富含水，地下水初見水位位于地表下1.50~2.60m之間，穩(wěn)定水位位于地表下1.70~2.70m之間。雖然在枯水期施工，但是施工期間雨水比往年增多，也給施工增加不少的難度。

2工程基坑支護方式

本工程設(shè)計采用圍堰導(dǎo)流大開挖方式施工，在實際施工過程，土石方圍堰隨著施工時間增長透水量逐漸變大，取水口基坑也因大面積機械開挖，導(dǎo)致巖層滲水量增加。由于項目地處市郊，施工臨時用電無法滿足增加潛水泵的用電量，臨時增加燃油潛水泵仍無法將水位降至施工作業(yè)標(biāo)高以下，無法滿足施工作業(yè)面要求。若采用全拉森鋼板樁圍護雖然能有效擋水，但成本增加，工期延長，且會影響后續(xù)管道施工。因此，從保證工程進度和控制成本方面考慮，基坑支護采用土石方圍堰與拉森鋼板樁相結(jié)合支護方式。土石方圍堰頂高程與北岸高度持平，迎河段頂面寬8m，非迎河頂面寬7.5m，內(nèi)外邊坡按1:2進行放坡。圍堰結(jié)構(gòu)材料按黏土：毛片石：砂礫=5:4:1進行配合設(shè)計。拉森鋼板樁靈活應(yīng)用半圍錨拉式支撐。鑒于本工程取水口與取水泵房存在連接自流管施工，且取水口標(biāo)高高于連接水泵房進口，臨河設(shè)置半圍護保證較大場地，且場內(nèi)大型機械輔助取水口基礎(chǔ)開挖，工作界面較狹窄，因此選用錨拉式支撐最為合適。土石方圍堰內(nèi)側(cè)拉森鋼板樁采用鎖扣連排，土石方圍堰迎河面間距8m設(shè)置一道拉森鋼板樁作為內(nèi)側(cè)拉森鋼板樁的錨固點，兩者采用∅25鋼筋進行拉結(jié)，朝河岸方向“U”形布置，外側(cè)拉森鋼板樁與內(nèi)側(cè)等高，拉結(jié)鋼筋采用填埋保護，出于經(jīng)濟性考慮，拉森鋼板樁僅設(shè)置在取水口施工作業(yè)面范圍，總長度約110m。

3施工工藝流程及操作要點

3.1施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→土石方圍堰填筑→拉森鋼板樁施工→降水→下個施工階段

3.2施工準(zhǔn)備

對進場的拉森鋼板樁進行材質(zhì)和外觀檢驗，質(zhì)量有瑕疵可修復(fù)的及時矯正，避免影響拉森鋼板樁止水效果。10片鋼板樁為一捆，兩端三分之處設(shè)置兩道鋼索進行綁扎，即采用兩點式進行吊運，吊運過程保護鎖扣避免損傷。按不同長度、規(guī)格、施工部位分別分層堆放，每層不超過5根，層間用墊木進行隔離。根據(jù)圖紙和地質(zhì)報告對場內(nèi)平面、標(biāo)高進行放樣，采用全站儀對平面控制進行測設(shè)，采用場內(nèi)標(biāo)高進行測設(shè)，定出土石方圍堰和拉森鋼板樁軸線位置。

3.3土石方圍堰填筑

土石方圍堰采用進占法對上下游迎河段兩端進行填筑，在河流中部合攏。水位以下采用編織袋裝土壘堰堤，出河水面以后用土石方直接填筑，采用機械壓實（挖掘機及壓路機配合），每層碾壓厚度不超過1m，質(zhì)量保證壓實度為90%；圍堰頂部填筑1m片石和砂礫混合物，加鋪鋼板。為了減少水流對迎面圍堰土體沖刷，在圍堰迎水面用寬4m的彩條布進行防護。

3.3拉森鋼板樁施工

在拉森鋼板樁的軸線以2~3m間距設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁采用已有鋼板樁，導(dǎo)向樁端部打穿繩孔，懸掛鋼絲繩作為導(dǎo)線，以導(dǎo)線作為打樁的導(dǎo)向。由于拉森鋼板樁設(shè)置在土石方圍堰背水面，作為土石方圍堰后第二道防水線，其長度小于12m，故采用機械手作業(yè)；利用土石方圍堰頂部作為機械手操作平臺，按順時針打樁；采用先插置鋼板樁，鋼板樁穩(wěn)定后再進行振動壓置，穿透砂層直至強中風(fēng)化巖；相鄰的鋼板樁吊裝時，卡好鎖口位置再進行振動壓置。為了加強拉森鋼板樁的整體性和穩(wěn)定性，在土石方圍堰臨水面設(shè)置拉結(jié)鋼板樁，通過∅25鋼筋拉結(jié)土石圍堰臨水一側(cè)的錨固點，錨固點采用現(xiàn)有的拉森鋼板樁，間距8m布置一根。打樁過程中利用經(jīng)緯儀復(fù)核鋼板樁垂直度及位置偏差情況，若出現(xiàn)偏差情況及時調(diào)整，確保每塊樁的斜度不超過2%，樁軸線在一條直線上。

3.4降水

取水口地下地形復(fù)雜，河段斷面按坡度可分為三個階地：北岸線自然標(biāo)高90.00m至85.00m標(biāo)高段內(nèi)表層為細沙、中層為卵石、基層為分化基巖；自然標(biāo)高85.00m至84.50m標(biāo)高段內(nèi)表層為卵石夾雜細沙、基層為分化基巖；自然標(biāo)高84.00m至79.40m標(biāo)高段內(nèi)為河槽部分，表層為分化基巖。一二階地平均坡度為1:14.5，第三階地平均坡度1:2。兩處取水口工作界面在河床剖面的第一、第二階地，故在第一階地與第二階地交界靠近下游段土石方圍堰處布置一個50cm×50cm×80cm集水坑，在第二階地靠近下游段土石方圍堰處布置另外一個。在集水坑各自布置2臺揚程45m，排水口徑∅100的大功率潛水泵。

4施工過程控制措施

進行土方材料和拉森鋼板樁材料性能檢測，對鋼板樁外加外觀進行檢測避免粘性；打樁前，對每根拉森鋼板樁的鎖口處涂抹油脂，便于施工；樁身插入土石方圍堰內(nèi)側(cè)，控制好圍護鋼板樁軸線，避免偏差過大，影響整體穩(wěn)定性；打樁過程對于垂直度超過2%，不能用拉齊調(diào)正，應(yīng)拔起重新打，同時因巖層高低不平，打入深度以振動壓置至無法繼續(xù)深入為準(zhǔn)；采用牢固的夾具內(nèi)對拼接鋼板樁兩端進行焊接，確保兩端間的縫隙控制在3mm以內(nèi)，斷面錯位控制在2mm以內(nèi)；樁頂帶上樁帽，避免施工過程中破壞，打樁進程不易過快，應(yīng)適當(dāng)根據(jù)不同的地質(zhì)狀況，避免樁尖出現(xiàn)彎卷。

5結(jié)語

本工程主要存在河水水流量大、巖基高分風(fēng)化存在大量裂隙等施工難題。設(shè)計采用的土石方圍堰進行擋水，同時采用圍堰底部集水坑潛水泵降水無法達到取水口施工作業(yè)條件。然而通過土石方圍堰采用透水性較差的材料和拉森鋼板樁組合支護起到很好擋水作用，合理設(shè)置錯層分布集水坑主要解決巖隙滲水問題。取水口的作業(yè)場地呈長條形，場地清理以及圍堰填筑需要挖掘機，結(jié)合鋼板樁施工特點選用長臂挖掘機可實現(xiàn)機具高效利用率，節(jié)約成本。考慮河床走向合理布置集水坑，采用高功效潛水泵進行降水，確保整個施工現(xiàn)場水位在操作面0.5m以下。上述施工方法除了降排水效果好以外，還節(jié)省了工期，同時保證了足夠的施工作業(yè)面，最重要的是獲取了可觀的經(jīng)濟效益。

參考文獻

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作者：汪宏 單位：福建一建集團有限公司