水利电排站深基坑项目的支护施工_李元龙.pdf

为探讨水利电排站深基坑项目的支护施工，结合敖家围电排站实际情况，分析了水利电排站深基坑支护施工的重难点，以及相应的解决措施和支护效果。分析得出，在水利电排站深基坑施工中，采用钢板桩围堰加固，整体开挖的方式，配合明沟排水和降水井降水的方法，可为进水闸、前池、泵房、压力水箱、箱涵、防洪闸、消力池等施工营造一个干燥无水的环境，更好的保证施工质量和安全性。关键词：水利电排站；深基坑；钢板桩；降排水中图分类号：TV551.4文献标识码：B0 引 言在水利电排站深基坑项目施工中，支护施工效果对整个工程的总体质量，以及施工的安全性都有很大影响。和地面建筑工程相比，水利电排站深基坑项目多位于水中，使得深基坑支护的难度加大，要求所采取的支护技术，不仅仅要满足基坑坑壁支护的需求，也要起到围堰的作用，对抗渗性有很高的要求。因此，传统的灌注桩支护技术、锚杆支护技术等都无法满足水利电排站深基坑项目支护的要求，而钢板桩支护技术，可逐一连接，合拢之后可形成一个结构稳定，且具有一定防渗能力的支护围堰体系，从而为其他水工构筑物的施工，提供了一个良好的施工环境。1 工程概述敖家围电排站位于万石联圩第 I 段 0+840 处，万石联圩敖家围电排站全长 87.2m。穿堤涵管结构型式为钢筋混凝土三孔箱涵，现状孔口尺寸为3.5m3.5m（宽 高）。由于万石联圩敖家围电排站建设年代较早，结构老化破损，闸门锈蚀漏水严重，已不能满足正常输水作用，故在原址进行拆除重建。重建后万石联圩敖家围电排站由进水闸、前池、泵房、压力水箱、箱涵、防洪闸、消力池等组成，横向最宽 18.2m，纵向最长 87.2m，土方开挖8386m3，土方回填7667m3。进水闸基础呈长方形，开挖深度约4m，泵房基础呈长方形，开挖深度6.5m。2 重难点分析在敖家围电排站深基坑项目支护施工中，由于整个支护施工都需要在水中进行，施工难度比较大，主要体现在以下 3 个方面：1）如何在深基坑边坡支护的同时，形成一个围堰支护体系，以降低水对水工构筑物施工造成的不良影响。因此，如何选择合适的支护技术，并形成一个围堰支护体系，是本工程施工的重难点之一。2）形成钢板桩围堰支护体系后，虽然可解决深基坑支护和水平截渗的问题，但依然无法降低地下水和钢板桩两侧出现的绕渗问题，还需要采取降排水方法来营造一个干燥无水的施工条件，但本工程深基坑深度大，降排水施工方法的选择和应用也是施工重难点之一。3）由于本工程深基坑位于水下，土质松软，含水量比较大，如何有效控制基础坍塌，保证施工的安全性，也是本工程施工的重难点。文章编号:1007-7596（2023）05-0001-04收稿日期 2022-03-17作者简介 李元龙（1969-），男，江西南城人，助理工程师。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.039 173 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）3 水利电排站深基坑项目支护施工要点3.1 钢板桩施工质量控制为同时满足工程深基坑对支护和围堰的要求，本工程河床段基础开挖采用了钢板桩围堰加固施工技术，以便在满足深基坑支护的基础上，能够形成一个稳定性的支护体系，为充分发挥出钢板桩围堰加固技术在水利电排站深基坑支护中的作用和功能，需要严格控制好以下几点：在进行钢板桩导框安装中，要先进行定位测量，由于本工程水中导框到岸边的距离比较远，为保证导框安装的准确性，可采取前方交会法进行测量定位。在导框安装施工中需要先打好定位桩，也可以制作临时施工平台1。本工程所用的导框全部在现场分段制作，在平台上组装完成，通过吊装的方法固定于定位桩上。如果在一些特殊位置，无法设置定位桩，可直接悬挂在浮台之上，等待插打入少量的钢板桩后，再逐根将导框固定在钢板桩上。1）钢板桩运输到施工现场后进行全面检查，检查合格后，通过两组平车运输到码头，并按照插打顺序堆放整齐，为避免钢板桩发生碰撞挤压变形问题，在钢板桩堆放中最高不应超过 4 层，并且每层之间要通过垫木隔离开，垫木的高差最大不宜超过 10mm，尤其是上下层垫木的中线要保证在同一条垂线上，最大的误差不宜超过 20mm。将提前安装好的高架索道通过水平和垂直调整的方法，运输到指定位置，采用两个吊钩进行起吊和下放，确保钢板桩为垂直状态，脱出小钩将其移到需安插的部位，插入已就位的钢板桩锁口中2。在钢板桩起吊之前，需提前在锁口中嵌入黄油沥青混合料，再紧固卡箍，待钢板桩插入时再逐一解除。钢板桩在插打时要做到逐块插打，先插合拢后，再逐根打入，矩形深基坑支护围堰可先插上游边，再下游完成合拢，如果是圆形钢板桩支护围堰，常用的插打顺序有 3 种，如图 1 所示。图 1 圆形钢板桩支护围堰合拢方法图从图 2 中能够看出，(a)方法和(b)方法只有 1个合拢点，而(c)方法则有两个合拢点，(a)方法和(b)方法都可能在合拢之前受到回流的影响，从而引起桩脚发生位移，增大钢板桩支护围堰合拢操作的难度。而(c)方法在合拢时受到的回流影响比较小。因此，深基坑支护位于流速比较大位置，最好选择(c)方法进行插打。(a)方法在进行插打中，采取的是两侧对称向下游逐步插打的方法，在下游位置完成合拢，因此，两侧增插钢板桩的数量基本相同，最多可允许相差 8 组。在钢板桩支护围堰垂直度比较好的地段，可一次性插打到设计深度。在垂直度比较差的地段，要分两次或者多次插打，以保证钢板桩支护效果。2）钢板桩支护围堰完成合拢封闭后，要及时进行排水施工，可采取 46 台功率比较大的水泵进行抽水操作，但要控制好抽水的速度和高度，在围堰顶部需要设置一道安全支撑，等抽水深度达到设计要求的深度后，及时加支撑防护，将钢板桩牢固焊接在导向槽钢之上3。本工程最大的基坑开挖深度为 6.5m，围檩可采取三根 I36b 工字钢，支撑可采取 I36b 工字钢联合 6308 的钢管桩，相互之间通过焊接的方法连接成一个稳定的整体，以提升支护效果。3.2 深基坑降排水本工程深基坑支护采用钢板桩支护技术，虽然可以很好的解决坑壁支护问题和水平截渗问题，但并不能有效降低地下水以及解决钢板桩两侧绕渗问题。针对这一施工难点，为保证基坑能够开挖到设计的位置，即-6.5m 的位置，需要将地下水位至少降低到-7.0m 以下。在确保基坑内无水，为构筑物基础施工创造良好的施工环境，需要截断地下渗水和钢板桩两侧的渗水量，故采取降水和排水相互结合的方法4。降水方法：在主泵房深基坑左右两侧，均匀布置 4 口降水井，直径为 130mm，深度为 12m，井底高程在-14m 左右，井壁可采取 130mm 套管，井底滤水管要而采用130mm套管加工，外包6层过滤布，用钻机钻出孔径为 150mm 的孔，套管放入到钻孔中，四周用碎石回填，底部密封处理。选择扬程为40m 的水泵从导管内向外抽水，先抽到基坑两侧的集水沟，再通过水泵排出到基坑之外。174 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）排水方法：排水可采取基坑外和基坑内排水相互结合的方法，基坑外排水为在距离深基坑坡顶1.0m 外的自然地坪处设置规格为 300mm300mm的排水沟，并每隔 10m 就设置一口集水井，集水井直径 500mm，井底要比沟底深至少 500mm，并配置潜水泵，以免地面水流入到基坑内5。同时还要在进水闸底部对角位置布设规格为500mm800mm 的 2 口集水井。深基坑四周布设规格为 300mm300mm 排水沟，穿堤箱涵每隔20m 的位置设置一口集水井，两侧布设排水沟，尺寸同上。通过此种方法，自然降水和部分地下水可通过上层排水沟汇总到集水井中，再通过潜水泵排出到基坑之外。而自然雨水和渗水层渗水，则可以通过基坑内排水沟和集水坑泵送到基坑之外的排水沟中。3.3 做好开挖基础防坍塌控制在深基坑开挖之前，先清理干净基面及其障碍物，并对基面进行全面检查。在开挖和支护时，要随时检查地质条件是否符合设计要求，若有差异，需及时通知项目部，由项目部会同监理单位、设计单位到施工现场确认后处理。无论是深基坑支护前，还是支护后，开挖的土石方，都不能堆放基坑边缘，严格按照规程要求进行堆放，在坑底开挖范围 2m内，严禁堆放任何杂物，严禁车辆通过，以免因为土体压力过大，引起坑壁坍塌问题。施工人员通过竹梯或软梯上下基坑。基础开挖严禁在雨天进行，以防坑壁松散造成坍塌6。在距坑口 0.5m 处，挖一条小沟并延伸出排水线路，遇阴雨天，在其上方搭设临时雨棚，防止施工用水或雨水落入坑内和浸入坑壁，造成坍塌。4 施工效果实践证明，在水利电排站深基坑项目支护中，采取钢板桩支护截渗和基坑井点降水以及基坑内外排水相互结合的方法，可保证基坑开挖的安全性，持续开挖到预定的深度。加强对基坑防坍塌的控制，可为下一阶段施工提供良好的条件。不难看出，在水利电排站深基坑项目支护施工中，采取钢板桩支护、井点降水、明沟排水这一方法是可行有效的，可为水工构筑物施工营造一个良好的条件。5 结 语综上，水利电排站深基坑项目支护施工，长期以来都是施工的重点和难点，主要原因是水利电排站基础施工均位于水下，施工条件比较恶劣，很多支护技术难以满足水利电排站深基坑施工抗渗排水的支护要求。而钢板桩支护技术，既能对深基坑进行支护，提升坑壁的稳定性、牢固性，也可以形成截水围堰，将水挡在深基坑之外，再联合降排水，就能将深基坑中水位，降低到开挖基面高程之下，为其他水工构筑物的施工建设提供良好条件。参考文献：1 刘伟萍.水利工程中深基坑支护结构的计算与施工方案研究 J.科学技术创新,2021(31):125-127.2 黎子荣.双排桩在水利工程深基坑支护中的应用 J.河南水利与南水北调,2021,50(05):39-41.3 邓群，兰士刚.上海水利泵闸工程深基坑信息化监测平台应用研究 J.水利技术监督，2021(04):48-52.4 孙颖.基于 AHP 模型的水利水电工程深基坑支护方案优选研究 J.地下水，2021，43(02):212-214.5 李莹，刘淑敏，唐棋滨，等.水利工程中河道软基超大深基坑降水质量控制技术 J.施工技术，2021，50(02):31-34.6 汪结春.BIM 技术在水利深基坑工程安质监过程中的应用研究 J.建筑科技，2020，4(04):78-82.