引水枢纽工程基坑支护施工技术的探究

【摘 要】本文将某引水枢纽工程作为典例，针对基坑支护在水利工程中的施工进行剖析，并就此发表自己的看法与切身体会。

【关键字】水利施工；基坑支护；闸站

1、工程概况

某引水枢纽工程是浙东水资源优化配置格局当中的一大工程，该工程地处富春江、钱塘江以及浦阳江的汇合处旁，为农业灌溉以及一般工业提供水源。总的来说，工程的主要构成部分有内河侧闸站下游段、外江侧闸站上游段、闸站后输水河道、闸站以及跨河桥梁等。在这当中，闸站段是依靠主泵房以及左、右岸引水闸所构成的，左岸引水闸上有安装间，而副厂房则分布于主泵房靠内河侧。

2、工程地质状况

本工程的地面高程大约为7米，其基础是钱塘江冲海积平原。相关勘查资料表明，地基土可分成17个工程地质亚层、9个工程地质层以及2个夹层。其土层分布不够匀称，呈多元结构分布，基础承载力较低。土层主要有砂质粉土、粉质钻土以及粉砂夹淤泥质土；淤泥质土层较厚，且会发生比较大的变动以及较高的含水量；而高压缩性土一经震动就极易液化，在冻水条件下会形成流砂，其力学性质比较差；流纹质玻屑凝灰岩的分布面比较广泛，一些地段埋深浅，全风化小于两米，强风化一弱风化是较好的天然地基持力层，然而基岩的波动较大，急需实施基层开挖；而地下水位埋深深度不大，因基础开挖深，故易出现渗透损毁的情况。

3、枢纽工程基础处理的施工手段

枢纽工程基坑施工方案最开始设定成大面积开挖，结合井点排水采取边坡开挖的手段促使地下水位降低。而冀墙基础与闸站基础则采用混凝土灌注桩处理方式。历经工程补充勘察，结果表明，此区域地质条件较为繁杂，除却带有很多淤泥质土与猫质粉土之外，闸站位置还有石方需爆破。所以，枢纽工程基础设计需要建设在基岩之上。此外，堤防设置在基坑西侧，而南北侧的管理设施、施工临时设施、农居房以及生活用房之间相隔得不远。如果软土地区基坑开挖多于八米深，则基坑工程为一级基坑工程，所以若依据原方案开挖，就得再一次征地，否则施工工期与政策处理将很难达标。结合上述防洪堤安全、征地、施工场地以及地质条件等因子可知，只有闸站实施专项支护设计，才可保证基坑施工的安全。

4、枢纽建筑物基坑支护的施工

4.1基坑支护工程施工程序

按照工程特征，我们可知施工程序为：旋喷、围护桩—挖土挖到5.5米高程并喷射坡面混凝土压顶支撑梁与圈梁分层开挖到设计底高程上下游进出口与闸室施工去掉下游对称支撑系统一旦堤防有破堤条件，就将上游角撑系统拆掉，并回填土方。施工程序会给支护工程的安全施工与顺利开展造成极大的影响。

4.2关键部位施工质量的控制

4.2.1土石方开挖

4.2.1.1土方开挖。依照先撑后挖，严格禁止超挖、分层开挖的原则，在支护之后给挖机活动留下来的空间会变得特别小，同时也会加大施工进退路线与机械设备安设等的难度。因此，应当采取大挖机与小挖机相互配合的传递式手段去挖土。一般来说，施工可划分成三大阶段，首个阶段，自地面开始开挖到支撑梁底标高4.65m，开挖深度达到大致2.2米深的时候即可对压顶梁与支撑梁进行浇筑；第二阶段，开挖到标高，开挖需达4.6米深，等到压顶梁与支撑梁混凝土的强度有设计强度的80%的时候得一直往下挖土；最后一个阶段，开挖到设计底高程之后，开挖大致有3.35米深，在这阶段需分区域、分层次实施开挖，严格禁止超挖现象发生。总之，基岩面起伏比较大，基础地质状况繁杂，并且设计底高程也有所区别，下图1为土方开挖分层。

4.2.1.2石方开挖。因为堤防地处基坑西侧，其与南北两侧的生活用房、农居房建设管理以及施工临时设施相隔不远，所以石方爆破需要对爆破参数加以严格管控，选取控制性浅孔微差松动对爆破实施分层控制。此外，为了使得爆破震动的影响减小，应当在围护桩边缘、爆破区域与钢格立柱附近安设双排密排减震孔，从而减轻爆破地震效应对于附近建筑与支护的影响。

4.2.2钢筋混凝土灌注桩。本工程选择使用361根围护桩，其中，桩的最大长度为15.75m。钢筋笼伸人压顶梁锚固长度依照30d管控，其垂直度小于1%，混凝土等级为C25，桩径偏差处于+5～3cm的区间内，可产生一道连续水泥土墙，从而具备一个较好的基坑开挖条件。

4.2.3高压旋喷桩。将一排高压旋喷桩安设于围护桩外侧，采用三重管法进行施工，高压清水压力为25MPa，空气压力为0.7MPa，浆液压力为1MPa，水灰比高达0.6，提升速度需管控于16cm/min，搭接套打，桩进土需5.3—8.1m深，总布孔643根，共3782.6m长。经高压水管、浆管、气管同步喷射，充分运用高压水气切割搅拌地层，水泥浆充填置换，加速软土的硬结进程，以防地下水与渗透水渗进到基坑当中。

4.2.4混凝土浇筑。支撑梁与压顶圈梁选取现浇混凝土结构，平支撑断面尺寸是7cm×7cm与8.5cm×8.50cm，压顶梁断面尺寸是10cm×8.5cm与12mm×8.50cm，混凝土等级为C25，在坑里产生三道支撑体系。一般来说，基坑的压顶梁与支撑梁一共得分三大块浇筑，如此才能保证支撑体系的完整性。

4.2.5基坑排水。在基坑附近有5cm×4cm的排水明沟分布，间隔30m布置了10cm×8cm×10cm的集水井。在坑外，则需积极运用井点降水方案，而西江堤侧基坑之外的位置则应安设三组井点。长为6m的轻型井点管间距lm，在这当中，滤管有1.2m长，每组井点的长度应在40 m左右。

4.2.6立柱。纵观立柱，其上、下部分别为4.5cm×1cm×0.1cm的钢结构格构柱、钻孔灌注桩。立柱伸进支撑梁中3.5cm，伸进桩中20cm，其和支撑梁、压顶圈梁以及围护桩一同构成了基坑工程的支护体系。

但是因闸站基岩的布局相对繁杂，按实际开挖状况，现场的两个钢格构立柱位于弱风化岩面埋深不深，而立柱基础高程要高于闸站底板，因此需暂时置换掉立柱。针对立柱置换位置需进行分层开挖，把置换出来的立柱处的岩石挖出来，然后挖去立柱处的岩石，尽量做到先布换撑立柱，然后拆掉原有立柱。

4.2.7围护工程施工期监测。在开挖阶段，业主应委托专业监测单位严守设计要求搞好沉降、位移、应力等监测工作。同时，各个监测项目也应紧随基坑开挖的进度相继开展施工，确保每个项目的监测值均处于设计允许的范畴内。

5、效果

在施工的整个过程当中，通过采用一系列的有效手段对基坑支护的施工质量进行严格管制，给基坑附近的道路、建筑物以及堤防等的安全创造了坚实保障。同时，在基础施工期间，未曾出现沉降、变形、塌陷等位移状况，符合了基坑支护的要求。

6、结语

基坑开挖与支护技术十分繁杂，一定得制定出健全的基坑支护施工方案。但是，基坑支护工程是临时性工程，其和设计、施工质量、勘测、检测、开挖作业等之间紧密地联系着。与此同时，基坑支护工程也严重影响到工程的造价与工期。通常来说，水利工地大部分都在山区，无法收到建设方的密切关注，当然也不会有资金投入，故很少运用到水利工程当中。