強(qiáng)風(fēng)化巖基取水口基坑支護(hù)技術(shù)研究

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摘要：臨河強(qiáng)風(fēng)化基巖上的取水口施工普遍存在降排水難題。本文結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)情況和水文情況，采用黏土為主的土石方圍堰和拉森鋼板樁圍擋有效解決降排水問(wèn)題。在土石方圍堰結(jié)合拉森鋼板樁施工過(guò)程進(jìn)行總結(jié)歸納，旨為類(lèi)似取水口基坑支護(hù)施工提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)風(fēng)化基巖；取水口；土石方圍堰；拉森鋼板樁；降水

1工程概況和特點(diǎn)

1.1基本概況

某水廠(chǎng)的取水泵房位于某市區(qū)河流北岸空地，取水設(shè)計(jì)規(guī)模10萬(wàn)噸/日。該取水泵房占地面積160m2，總建筑面積約400m2，結(jié)構(gòu)形式為混凝土框架結(jié)構(gòu)。取水口位于河床主流區(qū)，距離河岸邊73m，占地面積為42.6m2，設(shè)計(jì)標(biāo)高為-11.5m~-6.9m，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過(guò)兩根DN1000鑄鐵水管與水泵房連接。

1.2工程重難點(diǎn)

臨河水流量大：該河流為該市城區(qū)第一大河流，大致占省際江流域的7.6%，河流流向自南向北流，多年平均產(chǎn)水量為58.85×108m3，地表水系較發(fā)育。地下水文復(fù)雜：主要由沖積成因的砂礫石層及二疊系小江邊組灰?guī)r（P1x）等組成；二疊系小江邊組灰?guī)r屬于強(qiáng)~弱風(fēng)化，其與砂礫石層受大氣降水和河水補(bǔ)給，且場(chǎng)內(nèi)不屬于基巖裂隙水貧乏區(qū)，故場(chǎng)區(qū)基巖富含水，地下水初見(jiàn)水位位于地表下1.50~2.60m之間，穩(wěn)定水位位于地表下1.70~2.70m之間。雖然在枯水期施工，但是施工期間雨水比往年增多，也給施工增加不少的難度。

2工程基坑支護(hù)方式

本工程設(shè)計(jì)采用圍堰導(dǎo)流大開(kāi)挖方式施工，在實(shí)際施工過(guò)程，土石方圍堰隨著施工時(shí)間增長(zhǎng)透水量逐漸變大，取水口基坑也因大面積機(jī)械開(kāi)挖，導(dǎo)致巖層滲水量增加。由于項(xiàng)目地處市郊，施工臨時(shí)用電無(wú)法滿(mǎn)足增加潛水泵的用電量，臨時(shí)增加燃油潛水泵仍無(wú)法將水位降至施工作業(yè)標(biāo)高以下，無(wú)法滿(mǎn)足施工作業(yè)面要求。若采用全拉森鋼板樁圍護(hù)雖然能有效擋水，但成本增加，工期延長(zhǎng)，且會(huì)影響后續(xù)管道施工。因此，從保證工程進(jìn)度和控制成本方面考慮，基坑支護(hù)采用土石方圍堰與拉森鋼板樁相結(jié)合支護(hù)方式。土石方圍堰頂高程與北岸高度持平，迎河段頂面寬8m，非迎河頂面寬7.5m，內(nèi)外邊坡按1:2進(jìn)行放坡。圍堰結(jié)構(gòu)材料按黏土：毛片石：砂礫=5:4:1進(jìn)行配合設(shè)計(jì)。拉森鋼板樁靈活應(yīng)用半圍錨拉式支撐。鑒于本工程取水口與取水泵房存在連接自流管施工，且取水口標(biāo)高高于連接水泵房進(jìn)口，臨河設(shè)置半圍護(hù)保證較大場(chǎng)地，且場(chǎng)內(nèi)大型機(jī)械輔助取水口基礎(chǔ)開(kāi)挖，工作界面較狹窄，因此選用錨拉式支撐最為合適。土石方圍堰內(nèi)側(cè)拉森鋼板樁采用鎖扣連排，土石方圍堰迎河面間距8m設(shè)置一道拉森鋼板樁作為內(nèi)側(cè)拉森鋼板樁的錨固點(diǎn)，兩者采用∅25鋼筋進(jìn)行拉結(jié)，朝河岸方向“U”形布置，外側(cè)拉森鋼板樁與內(nèi)側(cè)等高，拉結(jié)鋼筋采用填埋保護(hù)，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，拉森鋼板樁僅設(shè)置在取水口施工作業(yè)面范圍，總長(zhǎng)度約110m。

3施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→土石方圍堰填筑→拉森鋼板樁施工→降水→下個(gè)施工階段

3.2施工準(zhǔn)備

對(duì)進(jìn)場(chǎng)的拉森鋼板樁進(jìn)行材質(zhì)和外觀檢驗(yàn)，質(zhì)量有瑕疵可修復(fù)的及時(shí)矯正，避免影響拉森鋼板樁止水效果。10片鋼板樁為一捆，兩端三分之處設(shè)置兩道鋼索進(jìn)行綁扎，即采用兩點(diǎn)式進(jìn)行吊運(yùn)，吊運(yùn)過(guò)程保護(hù)鎖扣避免損傷。按不同長(zhǎng)度、規(guī)格、施工部位分別分層堆放，每層不超過(guò)5根，層間用墊木進(jìn)行隔離。根據(jù)圖紙和地質(zhì)報(bào)告對(duì)場(chǎng)內(nèi)平面、標(biāo)高進(jìn)行放樣，采用全站儀對(duì)平面控制進(jìn)行測(cè)設(shè)，采用場(chǎng)內(nèi)標(biāo)高進(jìn)行測(cè)設(shè)，定出土石方圍堰和拉森鋼板樁軸線(xiàn)位置。

3.3土石方圍堰填筑

土石方圍堰采用進(jìn)占法對(duì)上下游迎河段兩端進(jìn)行填筑，在河流中部合攏。水位以下采用編織袋裝土壘堰堤，出河水面以后用土石方直接填筑，采用機(jī)械壓實(shí)（挖掘機(jī)及壓路機(jī)配合），每層碾壓厚度不超過(guò)1m，質(zhì)量保證壓實(shí)度為90%；圍堰頂部填筑1m片石和砂礫混合物，加鋪鋼板。為了減少水流對(duì)迎面圍堰土體沖刷，在圍堰迎水面用寬4m的彩條布進(jìn)行防護(hù)。

3.3拉森鋼板樁施工

在拉森鋼板樁的軸線(xiàn)以2~3m間距設(shè)置導(dǎo)向樁，導(dǎo)向樁采用已有鋼板樁，導(dǎo)向樁端部打穿繩孔，懸掛鋼絲繩作為導(dǎo)線(xiàn)，以導(dǎo)線(xiàn)作為打樁的導(dǎo)向。由于拉森鋼板樁設(shè)置在土石方圍堰背水面，作為土石方圍堰后第二道防水線(xiàn)，其長(zhǎng)度小于12m，故采用機(jī)械手作業(yè)；利用土石方圍堰頂部作為機(jī)械手操作平臺(tái)，按順時(shí)針打樁；采用先插置鋼板樁，鋼板樁穩(wěn)定后再進(jìn)行振動(dòng)壓置，穿透砂層直至強(qiáng)中風(fēng)化巖；相鄰的鋼板樁吊裝時(shí)，卡好鎖口位置再進(jìn)行振動(dòng)壓置。為了加強(qiáng)拉森鋼板樁的整體性和穩(wěn)定性，在土石方圍堰臨水面設(shè)置拉結(jié)鋼板樁，通過(guò)∅25鋼筋拉結(jié)土石圍堰臨水一側(cè)的錨固點(diǎn)，錨固點(diǎn)采用現(xiàn)有的拉森鋼板樁，間距8m布置一根。打樁過(guò)程中利用經(jīng)緯儀復(fù)核鋼板樁垂直度及位置偏差情況，若出現(xiàn)偏差情況及時(shí)調(diào)整，確保每塊樁的斜度不超過(guò)2%，樁軸線(xiàn)在一條直線(xiàn)上。

3.4降水

取水口地下地形復(fù)雜，河段斷面按坡度可分為三個(gè)階地：北岸線(xiàn)自然標(biāo)高90.00m至85.00m標(biāo)高段內(nèi)表層為細(xì)沙、中層為卵石、基層為分化基巖；自然標(biāo)高85.00m至84.50m標(biāo)高段內(nèi)表層為卵石夾雜細(xì)沙、基層為分化基巖；自然標(biāo)高84.00m至79.40m標(biāo)高段內(nèi)為河槽部分，表層為分化基巖。一二階地平均坡度為1:14.5，第三階地平均坡度1:2。兩處取水口工作界面在河床剖面的第一、第二階地，故在第一階地與第二階地交界靠近下游段土石方圍堰處布置一個(gè)50cm×50cm×80cm集水坑，在第二階地靠近下游段土石方圍堰處布置另外一個(gè)。在集水坑各自布置2臺(tái)揚(yáng)程45m，排水口徑∅100的大功率潛水泵。

4施工過(guò)程控制措施

進(jìn)行土方材料和拉森鋼板樁材料性能檢測(cè)，對(duì)鋼板樁外加外觀進(jìn)行檢測(cè)避免粘性；打樁前，對(duì)每根拉森鋼板樁的鎖口處涂抹油脂，便于施工；樁身插入土石方圍堰內(nèi)側(cè)，控制好圍護(hù)鋼板樁軸線(xiàn)，避免偏差過(guò)大，影響整體穩(wěn)定性；打樁過(guò)程對(duì)于垂直度超過(guò)2%，不能用拉齊調(diào)正，應(yīng)拔起重新打，同時(shí)因巖層高低不平，打入深度以振動(dòng)壓置至無(wú)法繼續(xù)深入為準(zhǔn)；采用牢固的夾具內(nèi)對(duì)拼接鋼板樁兩端進(jìn)行焊接，確保兩端間的縫隙控制在3mm以?xún)?nèi)，斷面錯(cuò)位控制在2mm以?xún)?nèi)；樁頂帶上樁帽，避免施工過(guò)程中破壞，打樁進(jìn)程不易過(guò)快，應(yīng)適當(dāng)根據(jù)不同的地質(zhì)狀況，避免樁尖出現(xiàn)彎卷。

5結(jié)語(yǔ)

本工程主要存在河水水流量大、巖基高分風(fēng)化存在大量裂隙等施工難題。設(shè)計(jì)采用的土石方圍堰進(jìn)行擋水，同時(shí)采用圍堰底部集水坑潛水泵降水無(wú)法達(dá)到取水口施工作業(yè)條件。然而通過(guò)土石方圍堰采用透水性較差的材料和拉森鋼板樁組合支護(hù)起到很好擋水作用，合理設(shè)置錯(cuò)層分布集水坑主要解決巖隙滲水問(wèn)題。取水口的作業(yè)場(chǎng)地呈長(zhǎng)條形，場(chǎng)地清理以及圍堰填筑需要挖掘機(jī)，結(jié)合鋼板樁施工特點(diǎn)選用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)可實(shí)現(xiàn)機(jī)具高效利用率，節(jié)約成本。考慮河床走向合理布置集水坑，采用高功效潛水泵進(jìn)行降水，確保整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)水位在操作面0.5m以下。上述施工方法除了降排水效果好以外，還節(jié)省了工期，同時(shí)保證了足夠的施工作業(yè)面，最重要的是獲取了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者：汪宏 單位：福建一建集團(tuán)有限公司