大型泵站基坑及引渠软基开挖施工技术简析

李宝国

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概况

某泵站为灌溉用水加压泵站，泵站设计净扬程40.6 m，设计引用流量2.59 m3/s。加压泵站建筑物由引渠、前池、事故调节池、主泵房、副厂房、换路间和变电站等组成。

泵站工程区域主要土层为淤泥、淤泥质粉质壤土、粉质壤土、砂壤土和细砂。淤泥为灰、灰黑色，流塑状，偶夹层状细砂或壤土，堤岸附近有轻粉质壤土；淤泥质粉质壤土为灰黑色，流塑—软塑状，其下部多夹有细砂或砂壤土；粉质壤土为灰、灰黄色，软塑—可塑状；砂壤土为灰、灰黄色，以松散状为主；细砂为灰、灰黄、黄色，以松散—稍密状为主，局部呈中密状。

2 基坑开挖重点

2.1 基坑降水

本工程施工跨两个汛期，泵站紧邻引水外江，泵站基坑建基面低于现状江底，地下水位较高，外江水位高于堤内水位时向地下补给，基坑开挖区土质透水性高，基础坑降水是影响基坑能否顺利开挖的关键。

2.2 基坑防渗

在泵站前池与引渠之间修建围堰，以阻断外江来水，对围堰迎水面进行防渗处理，并对围堰基础、围堰两侧、基坑渗漏点进行防渗堵漏。

2.3 基坑开挖

泵站基坑开挖大部分受地下水影响，开挖最大深度6.3 m，基坑开挖应选择合适的施工方法来满足工期要求。

2.4 引渠清淤开挖

引渠段多为淤泥或淤泥质粉质壤土，引渠前接外江，后接引水泵站，开挖量较大，应采取先进的施工工艺，在满足工期要求的前提下降低成本。

3 基坑降水与防渗方案

3.1 降水方案

工程区地下水为第四系孔隙潜水，下部砾（卵）石层及含细粒细砂为含水层。基础透水性较强，基坑降水采用管井、井点排水的方法，井点位于开挖基坑开挖线外。根据工程地质特性和基坑平面形状，井点布置成环向矩形。

3.2 围堰基础防渗方案

泵站基坑临近围堰基础渗漏点、外来水补给点，需进行防渗处理。堰基防渗采用水泥土防渗墙的施工方案，防渗墙墙厚0.2 m，深入泥岩层0.5 m。

3.3 防渗墙施工

根据现场情况和施工需要，水泥土防渗墙施工包括水泥浆拌合站、泥浆制备系统及储料场等。排渣、排水、导流沟系统沿平行防渗墙轴线布设，泥浆系统附近各建1个污水坑，并与排渣、排水沟相通。废渣、废水沉淀后用自卸汽车运至指定位置。搅拌桩成桩工艺采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次搅拌、三次喷浆”工艺，主要依据土质情况及施工深度确定。

4 基坑开挖方案及施工过程

4.1 基坑开挖方案

泵站场区开挖最大高度1.6 m，该部分开挖位于地下水位以上，可采用常规反铲挖掘机开挖方法。基坑开挖最大深度6.3 m，基坑尺寸50 m×30 m。采用WB-4/10型拉铲挖掘机和WY100反铲挖掘机配合开挖的施工方法。

4.2 施工过程

施工前应建好施工平面控制网、高程系统，按设计要求精确放出开挖高程及开挖边线。开挖前完成井点降水、截渗墙的施工。开挖前采用全站仪、经纬仪和水准仪进行测量放样，确定开挖范围和高程。

泵站场区开挖最大高度1.6 m，第一层开挖后组织场区轻型管井降水施工。该区开挖采用1.0 m3反铲挖掘机开挖，74 kW推土机集料，8～10 t自卸汽车运输至指定的堆土场，边坡及排水沟人工修整。

泵站施工区基坑开挖最大深度6.3 m，分5层开挖，采用拉铲挖掘机开挖并由自卸汽车拉运出碴。

5 引渠清淤

引渠清淤为静水施工，清淤开挖需一次性将淤泥开挖至引渠渠道外，渠道净宽90 m，开挖时采取定桩横挖法进行，选用绞吸式挖泥船施工。

本工程清淤采用1200型绞吸式挖泥船（生产率200 m3/h）施工。开挖时从下游向上游进行。

5.1 冲填区布置

本工程清淤的冲填落淤区布置在渠道两侧堤防外的滩地内，根据滩地现状，0+000—0+800冲填区位于渠道右岸，0+800—1+600冲填区位于渠道左岸。

5.2 排泥管线布置

陆上排泥管线布置：本施工段内冲填区均位于大堤背面，陆上排泥管主要为冲填区滩地用管和冲填区内的延伸排泥管。滩地上排泥管采用“两硬一软”（即两节硬管，一节橡胶管）的连接方式。

水上排泥管线：主要是渠道内的输泥管，挖泥船配备足够水上管线，输泥管为聚乙烯泡沫浮体穿钢管形式。

5.3 清淤施工

渠道河水位以上土方开挖完成后，沿堤防布设一条测量导线，供施工控制使用。

本工程冲填区均位于滩地内，在近引渠两侧的堤防上设置退水口，退水口为开敞宽顶堰。

排水渠布置：施工前自泄水口末端起，开挖排水渠引导泄水口的水流排入附近河流，以不淤积航道和不污染水源为原则。

渠道疏浚清淤施工：采用扇形横挖法施工，分段、分层、分条开挖，利用定位桩为摆动中心，左右边锚配合绞刀横移摆动挖泥，疏浚土料通过排泥管线填到指定冲填区。施工期间，当流速小于0.5 m/s时采用顺流开挖，当流速大于0.5 m/s时采用逆流开挖。

陆上排泥管线用载重汽车运输，人工进行连接，水上管线用锚艇配合人工连接。排泥管线平坦、顺直，弯度力求平缓，不得出现死弯，出泥管口伸出围堰坡脚外的长度不小于5 m。

6 质量控制

6.1 挖深挖宽控制

一是在疏浚区设置水尺，水尺须稳固并垂直水面。二是挖泥船操作人员须对设在挖泥区附近的水尺定点观测，准确记录，严格按照水位标尺读数计算绞刀头下放深度，以控制挖深。三是施工前对挖泥船的水深指示尺认真校核，使挖深指示尺的读数与实际挖深相符。四是施工时随时进行质量自检和复检工作，发现超深大于0.2 m时，立即查找原因并及时调整绞刀下放深度；发现有欠挖的地方立即返工处理。五是挖泥船作业必须严格按照定位开挖标志施工，必要时调整船位，操作人员必须熟悉施工图纸，了解开挖精度，掌握船舶的横移速度和摆动惯性，选择合理的对标位置和挖宽。

6.2 边坡控制

为确保施工质量，各区之间及岸边边坡的开挖应依据泥层厚度及土质不同分台阶开挖，台阶最大高度不超过1.6 m，自然塌坡后形成1∶4的边坡。

在岸边挖泥时，如果泥层较薄或底泥为悬浮质淤泥，应采用绞刀只吸不绞的施工方法，以最大限度地清除污染底泥。

6.3 泄水控制

重视排泥场排出的水质检测工作，对泄水口出水定期进行取样、送检。

7 效益分析

7.1 工程质量

泵站基础开挖共划分12个单元工程，经评定单元工程全部合格，合格率为100%，隐蔽工程一次性通过验收；泵站分部工程质量优良，引渠清淤分部工程质量合格，整体工程被评为优良工程。

7.2 施工工期

该工程基坑开挖计划工期为2个月，实际工期45 d，提前15 d完成，为主体工程按期完成创造了条件。

7.3 经济效益

本工程基坑开挖、渠道清淤两部分总造价为495万元，通过优化，工程成本为320万元，共节约成本175万元。