某泵站工程深基坑支护设计与施工方法

谢小明，毛元静

(广东粤水电勘测设计有限公司，广东 佛山 528000)

1 工程概况

原有泵站拆除以后，在原有位置上进行扩容和重建。新建泵站的设计排水流量Q=33.30 m3/s，装机容量N=3 200 kW，在施工场地内，由于为第四系覆盖，处于珠江三角洲冲淤积平原的阶地范围内，现场的隐伏基岩为古近纪宝月组风化基岩和华涌组风化基岩。根据现场调查，在区域内的地壳相对完整和稳定，地形相对平坦，高差较小，施工区域内全年表现出温暖、潮湿和多雨的特征，地下水水位相对稳定。

在泵房段基坑开挖结束以后，为保障边坡稳定性，选用C20混凝土挂网喷浆护面的处理方式，而其他段的边坡应用彩料布覆盖的方式。

在此泵站工程中，外江为东平水道，在整个工程建设施工中，主要包含了内引涌挡墙、内涌清污闸、内涌进水池段、泵房和外江出水涵洞、外江防洪闸等建筑物。地面高程约为2.75～4.05 m,内涌河涌底高程约为-2.41～-0.46 m，外江出水口段底高程约为-0.96～0.69 m。

2 泵站的基坑支护形式

在泵房基坑东侧位置，选用灌注桩与锚杆相结合的支护方式，根据工程现场的条件分析，需要布设14根灌注桩，且每根灌注桩的桩长、桩径和间距分别为18m、1 000 mm、1 100 mm；在泵房基坑西侧位置，选用灌注桩与两排钢板桩相结合的支护方式，总共需布设10根灌注桩，且相应的桩长、桩径和间距参数分别为15 m、1 200 mm、1 300 mm，两排钢板桩布设时，分别为12 m和9 m；泵房后侧选用9 m钢板桩支护的方式。

3 基坑支护设计

泵站工程中，结合地勘报告及工程经验取值如表1。

表1 地勘报告及工程经验取值表

进水前池斜坡段开挖方案中，坑设计深度7.60 m(东侧地面开挖至2.00 m高程)，基坑安全等级为二级。采用《国家行业标准—建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012》来进行相应的验算，得到整体稳定性、抗倾覆验算、墙底隆起验算、坑底隆起验算、钢材强度验算等的结果，最终确定在该位置处的开挖深度保持在5.60～7.60 m。

3.1 整体稳定验算

计算方法：瑞典条分法

应力状态：有效应力法

整体稳定安全系数Ks=3.74>1.30,满足规范要求。

3.2 抗倾覆(对支护底取矩)稳定性验算:

(1)

式(1)中：Mp—被动土压力及支点力对桩底的抗倾覆弯矩，对于内支撑支点力由内支撑抗压力决定，对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值；Ma—主动土压力对桩底的倾覆弯矩；Kov=1.78>=1.20,满足规范抗倾覆要求。

3.3 抗隆起验算

从支护底部开始，逐层验算抗隆起稳定性，结果如下：

(2)

(3)

(4)

Ks=37.16≥1.60，抗隆起稳定性满足。

3.4 嵌固深度构造验算

根据公式:嵌固构造深度=嵌固构造深度系数×基坑深度=0.80×9.60=7.68 m，嵌固深度采用值11.00 m≥7.68 m,满足构造要求。

综合以上分析结果，说明灌注桩支护在此泵房工程中是安全的。

4基坑支护和开挖施工方法

4.1 混凝土喷射支护施工

在泵房两侧施工中，为保障边坡的安全性，在放坡坡面的处理方面，要对这些坡面喷射细石混凝土，在喷射时要进行喷射厚度的控制，尽量保持60 mm厚度的混凝土，随后内挂6@200×200mm的钢筋网。支护施工作业开展的过程中，包含了分层挖土、人工修坡、初喷混凝土面层、铺设钢筋网、喷射混凝土面层等施工环节。

4.2 喷射混凝土支护施工

4.2.1 土方开挖

为了避免超挖所引起的工程事故，在土方开挖的过程中，一般要遵循分层分段开完的原则，且每层土方都需要开挖到下层护坡标高以下0.50 m以内的位置，而水平分段的长度保持在15 m。当然，水平分段的具体数值可以根据现场上能够的施工情况来进行灵活调整，将开挖量控制在合理的范围内。上层喷射混凝土面层在达到了设计强度的70%以后，方可进入下层土方的开挖环节。

4.2.2 人工修坡

当挖掘机在对斜坡面挖掘处理结束以后，为使得施工达到相应标准，需要利用人工修坡的方式来进行处理，将斜坡面上的松散、干燥无黏性土充分清除出去，随后严格根据具体的施工设计标准，进行坡面的修正，将坡面平整度保持在20 mm左右。

4.2.3 混凝土喷射

在混凝土的喷射过程中，最为关键的是要进行混凝土喷射厚度的控制，在此泵站工程深基坑支护作业中，混凝土的喷射厚度为60 mm，且在喷射时要遵循分层喷射的原则。对于初喷混凝土面层而言，坡面应喷射C20的细石混凝土，在喷射时采用干浇工艺。喷射要按照从上到下的喷射顺序，依据分段喷射的要求，始终保持喷头与受喷面的垂直性，并使得二者之间的距离维持在0.60～1.00 m之间。

4.2.4 铺设面层钢筋网

当一层混凝土喷射完成以后，铺设钢筋网，选用特定规格的钢筋方格网，将这些钢丝网之间用一定型号的铁丝绑扎起来，保障钢筋网的牢固性。钢筋保护层厚度应该在20 mm以上，且钢筋网的上下搭接长度应在300 mm以上，上下钢筋网的连接处理方面，应使用点焊的方式。

4.2.5 喷射混凝土面层

在混凝土面层的喷射过程中，选用的是C20的细石混凝土，在喷射实施的过程中，为保障喷射效果，往往还需要考虑天气因素，因为在喷射时采用的是干浇工艺，必要情况下需在混凝土中添加一定量的速凝剂。喷射以后的混凝土面层需保证平整性，避免出现干斑和滑移问题。

4.3 灌注桩支护施工

4.3.1 测量放线

测量放线的过程中，要以业主所提交的测量控制基准点作为控制点，建立闭合的导线控制网，将该控制网分布在施工现场的周边，准确放出桩位并打上小木桩，经检验测量放样无误且精度在合理范围内时，方可进入后的施工环节。

4.3.2 桩机就位

桩机位置要正确，将基本就位的桩机使用线锤吊线来完成对中处理，不断对桩机的位置加以调整，使得钻孔中心和桩位中心保持重合，并保障桩机的平稳性。

4.3.3 钻孔

当钻头刚与地面接触时，要立即关闭钻头封口，且维持比较缓慢的下钻速度。通常情况下，正常钻进速度保持在1～1.50 m/min之间，如果在钻孔作业中遇到了卡钻、钻机摇晃和偏移等问题，要立即停止钻进作业，及时查明原因以后再继续钻孔。

4.3.4 终孔

当钻孔深度达到了设计标高时，要由多个部门来进行验收，当全部验收结束以后，钻孔作业结束。

4.3.5 混凝土浇筑

一般情况下，灌注桩施工时的混凝土坍落度需在80～100 mm之间，且要具备和易性、流动性等特性。当提升钻杆快与地面接近时，应该适量放慢提管速度，并及时清理孔口的渣土。

4.3.6 钢筋笼安装

在钢筋笼的安装过程中，必须要保障安装的规范性，对原有桩机加以适当改造，使得在实际的施工过程中，长螺旋施工灌注可以与钢筋笼下放保持同步性，在混凝土灌注结束以后的3 min以内，开始插笼，将二者的时间差控制在合理的范围内。

5 结语

在具体的施工过程中，相关施工人员要通过泵站工程现场情况的详细调查，来制定切实可行的施工方案和策略，最大程度上保障泵站深基坑支护体系的科学性，为深基坑开挖施工等提供相对安全的施工条件，促进泵站深基坑施工质量的提升。