宜昌洋坝泵站深基坑支护及监控

【摘要】宜昌市城区污水处理厂洋坝泵站工程，基坑深，临近长江，与江水互补，施工困难较大，针对此难点，结合工程现场环境，采用分级放坡卸载，上阶土钉及喷网护面，下阶锚杆结合喷网护面，坑底导流排水结合快速封底，封闭式深井降水等综合措施，成功地实施了江边泵站深基坑的开挖和支护，工期短，造价低，安全可靠。

【关键词】深基坑；土钉+喷网；锚杆+喷网；导流排水快速封底；深井降水；

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

宜昌市城区污水处理厂工程位于宜昌市伍家岗区伍家乡共联村，是宜昌市目前污水处理能力最大的项目，区域排水系统部分为雨、污合流制，部分为雨、污分流制，合流排水系统污水截流倍数n0=1，工程总规模30×104m3/d（雨季最大流量50×104m3/d），近期2010年建设规模20×104m3/d（雨季最大流量34×104m3/d），总变化系数KZ=1.3。场区总占地15.0 公顷，厂区地面设计标高52.000 m（黄海高程）。

洋坝泵站位于污水处理厂厂区以西的临江溪右岸，距长江岸线约50m,拟建建筑物场地地形平坦，海拔标高50.500m,室外设计标高52.500m。建筑物长28.9m,宽27.2m,总建筑面积786m2，支护面积1456m2，基坑开挖深度为12.8m,基坑开挖面积沿基坑边线外推14.3m为计算边界，约55.5×56.8＝3152m2，施工期间平均水位42.190m,最高水位49.660m。

2、岩土工程条件

(1)根据地质勘察报告，场区地质岩性构成如下：

1)填土：灰褐、黄褐色，松散，稍湿，层厚1.4～9.6m,主要为粘性土、粉土、砂及少量岩块组成。岩块为中风化粉砂岩，粒径20～30cm，分布于整个场区。

2)粉土：厚度1.8～15.7m，灰褐、黄褐色，基本上无包含物，稍湿，中密密实，摇振反应中等，干强度及韧性较低。

3)卵石：黄褐色为主，卵粒占55～70%，粒径2～18cm 较多，无定向排列，中微风化，上部2～3m以粘性土填充为主，其下主要为砂质，全填充。密实程度稍密中密。粘性土（填充物）为可塑状，其卵石的母岩成分主要为砂石、石灰岩、长石石英砂岩、云岩及花岗岩。

（2）各岩土层的设计参数

根据湖北省鄂西地质工程勘察院及DB42/159-2004《基坑工程技术规程》综合确定边坡稳定性计算参数详见表1。

表1边坡稳定性计算参数

3支护设计思想

设计按照正常使用极限状态表达式进行设计，考虑基坑土体的稳定性、支护的强度刚度稳定性、深井降水能力等因素。侧壁安全等级为一级，考虑现场场地比较空旷平坦，且场内土质比较好，有足够的工作面可以放坡，基于实用、安全、经济、工期的综合考量，基坑开挖分两阶，上阶优先选用边坡自稳，采用较大的放坡卸荷结合土钉及喷网护面，减少下部支护的工作；下阶采用锚杆结合喷网护面；坑底渗水量太大，采取导流排水结合快速封底措施；下阶施工过程中采用封闭式深井降水。通过以上“卸、喷、锚、网、降”相结合的综合方案保证边坡的整体稳定性、基坑的耐久性，从而达到支护的目的。

4基坑支护方案

(1)上阶（标高50.500m～43.700m）主要采用放坡开挖，高宽比为1：1，坡面采用土钉结合挂网喷射混凝土封闭止水处理；下阶（标高43.700m～37.700m）因为主要是粉土层，且地下水位比较高，采用放坡开挖，高宽比1：1，坡面采用锚杆、挂网、喷射混凝土、深井降水相结合的方法。

(2)施工要求：

1)基坑开挖前，对场地周边环境、地下管线埋设情况进行考察，并采取有效的保护措施。对场地进行初步平整，使基础周围3～4m范围内自然地面标高基本达到设计要求。

2)开挖后若发现与地质勘察报告不符合及异常情况，及时通知设计单位和勘察单位协商处理。

3)土方挖运自上而下分层分段开挖，挂网支护紧随其后施工，一层施工完后下层施工前要相隔24小时以上，防止喷护面被破坏；一次开挖高度宜0.5～2m,分段宽度5～15m,人工修整边坡。

4)土钉为打入式，间距1m，入土深度1.5m;锚杆为注浆锚杆，间距2米。

5)边坡修整挂好网面后及时喷射混凝土，分段分层喷射，自上而下喷射。

6)混凝土喷射厚度80～100mm，分二次喷射，第二次喷射前清除表面浮浆和松散碎石碎屑，并喷水湿润。

7)混凝土表面平整，骨料分布均匀，及时洒水养护。

8)喷射混凝土材料水泥为P.O32.5，中砂，5～15粒径碎石，混凝土强度C20。

9)喷射作业分段进行，在坡面上垂直打入短钢筋作为控制厚度的标志，喷射时尽可能的垂直喷射面，最大喷射角不大于15o，射距0.8～1.5m。

10)钻孔注浆锚杆长度8～10m，注浆材料为P.O32.5水泥浆，水灰比0.45，全长注浆，为全长摩擦式锚杆；注浆压力0.5～0.6Mpa，必须保证注浆饱满。

11)钻孔注浆锚杆设置对中支架，安装时保证锚杆全长处于钻孔中心位置。

12)施工时密切观测边坡顶面及临近建筑、道路的变形位移情况，做好观测记录，发现问题及时处理。

13)土钉墙按间距2m预留Φ32的排水孔。

14)基坑周边地表设置了排水沟和防止外来水倒流入基坑的挡水墙。

15)基坑底四周设置了排水沟，在四个坑角及坑边线中间共设置了6个集水井，每个集水井都安装一台足够扬程的潜水泵。保证基坑底不泡水。

16)基坑开挖至距设计标高200mm时，由于土质含水饱和，渗水量比较大，改用人工挖土清底，并超挖200mm，在清底后铺设碎石滤水层，用掺入早强剂的混凝土封底。

17)深井降水根据观测井的水位启动降水。

(3)关于深井降水：

洋坝泵站场地由填土、粉土、卵石层组成，鄂西地质工程勘察设计院2004年5月截污干管勘查报告表明，地下水类型为空隙潜水，分布于粉土底部或卵石层顶部，水位标高38.730m～37.600m，略高于同期长江水位，因勘察期是枯水期，根据宜昌类似其他工程对勘测水位变化的证明，地下水位和长江水位有着密切的水力关系，呈互补关系即枯水期地下水向长江排泄而丰水期地下水受长江水补给。污水处理厂勘察时，最高地下水位47.300m，承压含水层顶面标高39.500m，最大承压水头8m。本工程基坑开挖选在枯水期，但要度过一个丰水期，且基坑底板位于平均厚度为2m的粉土层上，若采用劈裂灌浆等方法难以达到预期效果，宜昌市同类砂卵石层灌浆失败的工程实例较多，所以经过深基坑工程咨询审查专家委员会讨论通过采用深井降水。

(4)深井降水设计：

1）设计参数：枯水期降深S枯=38.70-36.70=2.0m；

丰水期降深S丰＝46.70－36.70＝10.0m：

2)基坑中心涌水量Q，井数n及井深计算：

因填土层大都在地下水位以上，透水不含水，粉土的渗透系数和单位涌水量分别是卵石层的1/14和1/31，相对卵石层可视为非含水层，即降水设计主要是卵石层。

依稳定流公式得：；

式中：R--引用影响半径，R=150m;r--基坑中心点据抽水井距离，平均r=30m;