农村穿堤泵站深基坑施工风险分析

陈友国 曹驰宇

（1.浦口区水利局，江苏 南京 211800；2.南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210022）

近年来，南京市浦口区在农村重点排涝站更新改造中，多采用机泵一体的潜水轴（混）流泵，这种系列的泵型，具有单机流量大、效率高、扬程变幅宽以及土建结构简单、堤防振动破坏小、便于远程控制与自动化操作等优点。但在具体实施中，与之配套的进水池与泵室部分，由于坑基基础开挖较深，土方量大，存在一定施工风险，因而成为整个泵站施工过程中质量、安全、进度控制与风险防范的重点。

1 概况

浦口区的农村重点排涝泵站，大多分布在沿长江、滁河流域的主堤防或通江、通滁堤上。沿长江圩区属沙洲平原，滁河圩区则为典型的河谷洲地平原，表层土质松散，多为上游或沿岸细粉砂砾与泥沙长期冲刷堆积而成。境内长江最高水位为1954年记录值10.2 m（吴淞高程，下同），长江主堤防堤顶现状高程一般为12.5～13.5 m，堤内平台高9.0～9.5 m；滁河最高水位出现在1991年，为12.6 m，滁河主堤堤顶现状高程13.5～14.5 m，堤内一级平台高程多在10.0 m 左右，宽8.0～10.0 m。沿江、沿滁内圩地面农田高程大多在6.0～7.0 m。潜水排涝泵站的泵室及进水池部分通常位于堤内一级平台及以下部分。

2 工程实例

以2012年长江圩区通江河上某排涝站移址新建为例，新建泵站总排涝能力8.0 m3/ s，选用4 台HQ3650 A-6 型潜水混流泵，配套功率740 kW，最大扬程7.0 m，采用湿室型泵室，驼峰式虹吸出水。工程设计时，需在原址保留1 座低涵引水灌溉。建站处通江河堤顶高程12.5 m 左右，进水池及泵室位于堤内平台以下，泵室开挖处地表面高程9.1 m，泵室底板的设计底高程2.0 m，最大开挖深度超过7.0 m。开挖时，连同低涵，湿室泵房底部净宽度20.8 m，进水池两侧底板总宽度12.0 m，平行堤顶轴线方向最大开挖宽度超过30.0 m，垂直堤顶轴线方向开挖长度超过25.0 m，整个基坑底部的开挖作业面超过700 m2。工程的地基基础加固处理方案，按设计要求采用泥浆护壁钻孔钢筋混凝土桩基础。

工程的地质勘测资料显示，拟建场地地貌单元单一，属河漫滩，地基的复杂程度为二级（中等复杂程度）。施工所在地场地普遍分布淤泥质粉质粘土，具有埋深浅、局部分布厚、含水量偏大、压缩性高、强度低、易触变等特点，在地震或荷载作用下易产生大的沉降、侧向流变。勘察期间钻孔初见水位埋深0.1～2.1 m，稳定水位埋深0.1～2.1 m，标高6.7～6.9 m。地下水位变化主要受大气降水和外河水位影响，变幅为2.0～3.0 m。场地浅表部以软弱土层为主，设计基础底板位于地下水位以下。基坑开挖时，在内外水头差压力作用下，基坑内可能受到周边或底部渗水、周边陡坡坍塌、基底隆起等不稳定因素影响。

3 风险分析

农村排涝泵站的深基坑基础土方施工，涉及土方开挖、挡土与支护、防水、降水、弃土堆放或外运等多个环节，综合影响因素多，施工环节风险大，虽有一定随机性，但也并非不可预见。从近年来的实践看，绝大多数排涝泵站的泵室及两侧挡墙需进行桩基础加固处理，连同进水口底板、湿式泵室的施工，整个基坑部分的施工周期较长，因此，对基坑围护处理、降水等方面的技术要求较高。保证明挖土方施工不造成土体坍塌和有效控制周边建（构）筑物的沉降及变形，是整个深基坑施工中需要重点控制的环节。

（1）开挖面对周边地表的破坏作用。基坑开挖位置多在堤防内平台坡脚临近引水河道处，地势起伏大，施工作业面狭小，有的周边地表分布有民居、道路、杆线设施及地下水管等。以上种种，对扩大基坑开挖范围形成限制，与此同时，施工队伍为减少土方开挖量，也尽可能控制开挖面，人为形成基坑周边的陡坡。堤防临近堤脚处的土体多为饱和状态，开挖形成的陡坡破坏了基坑周边土体的稳定，同时也降低了基坑周边地表层的地下水位，使得地表出现明显裂缝，影响民居、道路和杆线设施等的稳定与安全。

（2）基坑渗漏及积水影响正常施工。沿江、沿滁河地区内圩地下水水位普遍较高。通常情况下，基坑开挖过程贯穿淤泥质土层和粉砂质土层，基坑底部低于外河河底，开挖中产生的地下水主要有潜压水和承压水两类。基坑开挖时，当外河水位与基坑底面的高差达到一定值时，便会引起基坑渗水，这种渗漏在同一层面是多点位的，尤其是在粉砂层，严重的往往会引发流砂甚至管涌等不利现象。堤内因白蚁危害或腐殖质较多等原因形成的陈年漏洞会在开挖过程中出现，并会伴有明显的漏水。泵站基坑的开挖多在秋冬季节，遇明显的连续雨雪天气，往往会因坑底积水较多而出现塌方事故。

（3）边坡不稳定带来施工期间的事故隐患。堤防范围内的开挖土层一般为人工堆筑加固土方，自稳性差，开挖中遇边坡过陡或阴雨天表层土水分饱和等情况，容易导致出现大面积塌方，这也是深基坑施工需要防范的重点。基坑周边大量堆放的工程弃土及砂石、水泥、钢材等建筑材料，加大了边坡附近土体的侧向压力，改变了土层间原有的固结力；桩基础施工、土方挖运装载、材料运输和商品混凝土车辆的运送、现场浇注及混凝土振捣等一系列施工活动引起的振动破坏，也都会不同程度影响边坡土体的稳定。

4 风险预防

从工程施工风险控制角度来看，项目风险控制一般由风险识别、风险评价、风险管理三部分组成。风险识别是风险控制的第一步，全面识别并准确评价各种风险，有利于提高风险管理的效率。泵站深基坑施工的工程地质条件复杂，周边环境多变，不同的设计施工单位在基坑开挖方案及施工管理水平上存在差异，实施过程中可能发生的风险事件也不尽相同。但无论这些风险事件在表现形式上如何不同，分析其根本原因，在风险的控制与预防方面却有相同之处。

（1）结合现场情况，制定合理可行的基坑开挖施工方案。在制定具体的基坑开挖方案时，应根据开挖深度、基坑底部大小，综合考虑施工场地周边的环境及建筑物规模、重要性等因素，对照工程地质、水文地质资料，确定合理的开挖范围与边坡尺寸。现场进行施工放样时，针对可能出现的坍塌、渗水等情况，落实好支护加固与排水措施。开挖面过于陡窄、开挖边坡陡于1∶2 时，可考虑开挖成大台阶状，严格按“纵向分块，竖向分层，横向先开挖中间后修边坡”的要求施工，并控制好开挖深度。

（2）完善预案，落实好施工过程中的防护措施。施工过程中，当工程地质和水文条件发生变化，且与地勘报告存在明显出入时，应对施工方案的合理性进行检查并作修正调整。遇含水量大、粘结性差、易滑塌边坡等，视现场情况可采取块石荷载加固、木桩防滑加固或模板支撑加固，也可以采用钢板桩连接加固。浅层地表水丰富、基坑周围渗水普遍的，应及时采取井点降水措施，控制基坑周边地表水下渗。降水井点的布置及井点数量，需视现场情况而定，井点数量不宜过多，排水量也应适度控制，避免排水过多出现地表裂缝。可将坑底渗水集中引流至浅水坑内，再用潜水泵定时排出。在基坑开挖范围周边设置围挡，围挡范围内严格禁止堆放工程弃土及大宗建筑材料，限制围挡周边的机动车通行。

（3）加强施工中的动态监测，有效防范事故的发生。动态监测内容包括：地下水位及渗漏变化量情况、边坡土体稳定性、邻近构筑物相对位置、防护桩的位移、地表裂缝及沉陷变化等，及时记录监测情况，以便于分析比较。对重点部位可加大监测频率，雨雪天或外河水位较高时也须加强观测频次，一旦发现异常应及时分析研究，采取对策。在基坑底部的边坡处进行施工作业时，要同时安排专人对边坡的稳定情况进行观察，且原则上不允许在基坑底部进行钢筋制作、模板加工等中间环节的施工。

（4）重点抓好施工现场的管理，统筹安排好施工工序。基坑底部场地小，建筑物及材料、设备占用空间较大，施工中应严格遵循操作规范要求，不断加强现场管理。按构筑物分布情况确定施工顺序，控制进入工程现场设备与材料的数量，对暂时闲置或多余的材料设备应及时清理出场，以保证施工人员正常的操作空间。在基坑底部绑扎钢筋、立模时，人与机械设备均应远离危险区域。机械施工过程中必须要有专人现场指挥，严禁碰撞支撑体及边坡，以防止边坡坍塌。局部施工结束后，具备土方回填条件的，应尽早安排土方回填。遇集中雨雪天气，可用薄膜、彩条布等对较陡坡段的边坡进行遮挡防护，防止滑坡。为预防并及时应对可能出现的事故，现场还应准备足量的方木、钢管等应急抢险和加固物资。

5 结论

总体来说，农村重点排涝站深基坑工程的施工，普遍存在开挖深、工期短、场地设施差、工程地质水文条件复杂多变等实际困难，但深基坑工程施工风险的产生，归根结底，还是源于施工人员对工程的基本情况、施工条件方面的认识偏差及对施工管理环节的疏忽与粗放。因此，只有加强对具体工程中各种不利因素的分析，注重抓好施工中的过程管理，采取积极主动应对措施，防患于未然，才能够有效化解工程风险，满足施工质量、进度与安全方面的整体要求。