广昌县润泉供水工程深基坑黏土围堰施工探讨

刘 浩

(江西省建洪工程监理咨询有限公司，南昌 330096)

1 工程概况

广昌县润泉供水工程以旴江作为取水水源，取水口建在沙子岭水文站上游约15km位置，位于小岗村上捞港村村内靠旴江自然田内，设计取水量为3.0×104m3/d，以大口井取水方式取旴江河床、漫滩浅层地下水。本工程采用渗透河床水的方式进行设计，为保证取水量，大口井周围需保证有地表水。按设计图纸要求1#大口井和2#大口井采用沉井方法施工，1#、2#大口井均在枯水期施工，井壁钢筋混凝土采用两次浇筑两段下沉，在砂砾层中采用不排水下沉，在卵石层中采用排水下沉，施工前先按照设计图纸填筑黏土围堰挡水，并在基坑内围堰坡脚处设置排水沟进行排水；迎水面采用沙袋及土工布和彩条布布置。

工程区位于北东东向狭长断陷盆地内，地貌单元主要为构造剥蚀丘陵和河流侵蚀堆积地貌。所在旴江流域蜿蜒曲折且自南往北流经本区，地势四周高中间低。断陷盆地外围为构造剥蚀中低山，东低西高，山顶高程400-1700m，军峰山海拔1761m，为西北最高峰。断陷盆地以内河谷两岸为顶高程105-150m的剥蚀低丘。旴江河谷呈“U”型态势，且平缓开阔，河谷宽度在300-850m范围，沿岸面宽0-500m的Ⅰ级阶地-多级阶地零星发育，地面高程134.0-127.0m，由上向下倾斜，河道宽200-500m，河道内漫滩遍布。

本供水工程取水河道水量丰富，基坑施工受到上游水库水量调节及河道水位季节性变化的影响较大，卵石混漂石缺乏封水效果，基坑施工防水难度较大。为此，应在基坑开挖前在其四周开挖环形沟槽，通过黏土换填形成高度符合水位变化最大安全要求的围堰，并加宽围堰填筑宽度，减缓坡率，加固迎水面，避免黏土围堰和岩面接触面发生渗水。此外，还应保证黏土围堰外河道水流的通畅性，防止因河道堵塞而壅高水位，并控制水头，降低水压，以避免发生严重渗漏，在基坑内设置完善的排水系统，并配备水泵及时抽排积水。

2 黏土围堰施工方案确定

由表1所进行的围堰方案比选可知，与其他基坑防水和支护方案相比，黏土换填围堰具有止水作用直接，止水效果良好，施工过程简单，边坡稳定，工期段，材料机械费用节省等技术优势，所以大口井围堰采用均质黏土围堰挡水，并在大口井施工前完成，设置在大口井除河床岸边外的其它三边围住大口井，便于大口井施工。该基坑围堰设计主要利用了黏土的高压缩性、低膨胀性，强黏聚力及优良的力学性能，将基坑四周卵石混漂石层挖除后以黏土换填，形成止水效果良好的围堰结构，增强边坡稳定[1]。

本导流工程的围堰采用顶宽4.0m，顶高程136.5m，侧边坡均为1∶1，围堰填筑高度2.9m，在基坑内围堰坡脚处设置排水沟进行排水，适当位置设计集水井，便于水泵抽水排水。

表1 围堰方案比选

3 黏土围堰施工要点

3.1 施工准备

本供水工程主要采用以下施工工序：挖掘机和推土机沿岸坡边进行围堰基础覆盖层清除→堰体进占式分层填筑→草袋土分层铺设→迎水面土工布防护→铺砂袋铺盖。在施工准备阶段主要做好挖掘机、装载机、振动压路机等施工机械性能的检查，并选择工程性能较好的黏土，同时进行止水效果和稳定性的现场试验。结合施工设计图纸进行测量放样和施作。

3.2 围堰换填

采用80t推土机清除围堰基础表层，同时采用外运黏土料和部分开挖利用料的方式取得围堰施工所需黏土填筑料。黏土倾倒时应同时进行挤压填筑，即将黏土倒入开挖后的沟槽内使其略高于水面，并将后续黏土回填在干燥处，通过挖掘机抓斗推挤填筑沟槽，这种处理既能将沟槽底部残留的卵石全部向前推挤，防止在黏土围堰和岩面之间形成渗水层，又能防止黏土后续回填过程中与水接触后工程性能发生改变。待黏土实际填筑高度比水面高出50cm后通过振动压路机压实处理，并分层回填碾压至设计压实度。

堰体水下部分则主要通过进占方式填筑并结合自然压实方式，水上部分则按照50cm左右的厚度分层填筑碾压，并将碾压遍数控制在4-6遍/层，碾压施工采用挖掘机或推土机完成。将土容量约2/3-3/4的河砂装入编制袋内施工时，应将编制袋交错放置，且不得出现明显通缝。逐段进行围堰施工，并将围堰内侧边缘和基坑外侧边缘之间的距离控制在1m左右。围堰外形设置必须充分考虑对水流排泄的适应性，以避免对流水面造成过度冲刷以及发生过高壅水后危及围堰安全。围堰还应适应基础施工要求，严格根据设计要求确定堰身断面尺寸及围堰结构强度和稳定性，以确保基坑开挖后，围堰不会发生破裂、滑动或倾覆。

待完成沉井施工后拆除围堰。在围堰拆除前，必须对围堰保护区彻底清理。此后按照先内后外，从中间至两头的顺序依次拆除，并主要采用PC-220反铲及自上而下分层后退式开挖方式拆除，开挖及拆除后所产生的废料运至弃渣场。

3.3 止水效果检验及渗水点处理

待将承台四周黏土均换填形成围堰后，应在临近围堰处设置挖验坑并开挖后进行封水效果的检验，如果发现渗水点及渗水情况，必须准确标出渗水点位置后计算渗水流量。

待完成基坑四周全部渗水点的检测后必须进行渗水点处理，具体而言，应将注浆管插打进黏土围堰结构体内以达到注浆封闭的效果，并根据渗水点实际渗水量进行注浆量的推算和实证，完成渗水点处理后必须重新检测其止水效果，待止水合格后开挖基坑。

3.4 开挖基坑边坡及基坑排水

为降低支护施工量，增强基坑边坡的稳定性，应当采用JTGT 3650-2020的相关规定进行边坡放样开挖，并对特殊部位喷混凝土增强支护。考虑到本工程基坑实际深度，应当先开挖围堰内卵石混漂石层与黏土围堰之间的部分，按照动荷载确定围堰顶坡率为1∶0.75，宽度1.0m的护坡道则主要由强风化细砂岩形成，并按照1∶0.33的坡率放坡开挖围堰底部1.2m深的区域。基坑边坡开挖过程中必须加强坑内排水处理[2]。

基坑排水按照实施时间分为初期排水与经常性排水两个阶段。考虑到本供水工程基坑规模不大，且施工期主要安排在枯水期，由围堰渗水和降水所共同组成的经常性排水量不大，所以，基坑排水主要表现为初期排水。

所选择的排水泵既要达到排水强度和扬程要求，重量、尺寸又不能太大，从基坑抽排而出的水通过布管排水系统跨过围堰后直接排入盱河。为保证抽排水效果，排水泵坑必须低扬程、基础牢固，并不影响基坑开挖出渣、混凝土浇筑等工序的正常施工。

3.5 监控量测

为加强过程控制保证施工效果，必须在基坑施工过程中加强对围堰边坡变形的测量，并将围堰实际变形程度和可能的变形趋势通过数据图表予以反应，以指导本工程深基坑黏土围堰施工。考虑到本供水工程基坑实际深度及周边结构物较少的情况，根据GB50497-2009可将其确定为三类基坑，为进行基坑开挖过程中边坡稳定性及开挖结束后横纵向位移的实时监控，在基坑周围设置16个变形观测点。观测结果均显示基坑开挖期间边坡稳定性良好，开挖后平面及竖向位移均未超出安全设计要求。

4 结 论

本工程实践过程证明，黏土围堰深基坑施工能充分利用黏土材料所具有的高压缩性、低膨胀性、强黏聚力及高强度等工程性能，止水效果良好，边坡稳定，能大大节约施工成本，缩短工期，经济效益和社会效益十分显著。黏土围堰技术对于深基坑降排水十分适用和可行，为保证深基坑黏土围堰施工质量，必须结合实际地质条件灵活选择具体的施工方法，以保证施工效果。