淤泥地质条件下某火电厂循环水泵房13m深基坑支护工程施工技术

莫志荣

（广西水电工程局建筑工程有限公司　广西　南宁　530000）

淤泥地质条件下某火电厂循环水泵房13m深基坑支护工程施工技术

莫志荣

（广西水电工程局建筑工程有限公司广西南宁530000）

越南某火电厂循环水泵房施工过程中，成功地将钢筋混凝土灌注桩、水泥搅拌桩及钢筋混凝土内支撑、钢支撑相结合，解决了淤泥地质条件下深13m的基坑支护难题，保证了施工安全和进度，取得了很好的效果。本施工经验可为同类条件下的基坑支护设计和施工提供借鉴。

火电厂；水泵房；深基坑；支护；施工

循环水泵房是火电厂冷却水的取水建筑物，通常受地质条件影响其施工工期较长，施工难度大。它能否按计划时间投用对整个机组按计划时间试运行起着至关重要的作用。火电施工通常将水泵房施工单独安排在项目前期进行，而越南某火电厂的循环水泵房工程因场地业主移交晚，其桩基于2007年4月12日才开始施工，比主厂房晚开工达11个月，因而其工期要求十分紧迫。该水泵房施工过程中最困难、技术含量最高、占用工期最长的莫过于基坑支护工程的施工，它的成功为电厂及时发电立下了汗马功劳。本文就该基坑支护工程的施工技术进行简要介绍，参见图1。

图1　基坑支护现场图

1　工程概况

该水泵房位于GIA河的入海口滩地上，地基为钻孔灌注桩。地面标高3.20，泵房底板底标高为-9.80～-7.20，场地周边无已建建筑物和地下管线。基坑总平面尺寸约为50×60（m），大面积开挖深度为10.4～13.0m。

区域地质情况从上到下依次为：杂填土，厚度为2.50m左右，呈湿的～饱和、松散状态，重度为20kPa，C值为15kPa，φ为15°，有地下潜水，主要靠雨水补给；淤泥，厚度为17.5m，呈湿的～饱和、流塑状态，重度为16.8kPa，C值为8kPa，φ为8°，渗透系数1.75×10-4cm/s；砾砂，厚度为1.40～5.00m，呈湿稍密状态，粒径2～5mm居多，含少量中粗砂，重度为25kPa，C值为0kPa，φ为30°，该层有承压水，并与海水有着密切的水力联系；灰岩，为基桩的持力层，质地坚硬。

基坑开挖深度范围为2.5m厚回填土及17.5m厚的流塑状态的淤泥层，淤泥土随海水涨落会产生流动现象，承压水压力不大并位于基坑底7～10m以下。对于支护设计来说，应主要控制土压和水压、水和淤泥的渗漏、基底突涌等风险，一旦基坑支护出了问题，整个工程桩必遭破坏。

2　基坑支护型式

设计单位根据地层参数和地下水特性，结合现场可利用的打桩设备和施工队伍、相邻开挖了解到的淤泥质土的情况，经过多方案经济分析比较，最后决定采用钢筋混凝土灌注桩排桩加内支撑支挡结构方案，基坑等级按一级设计，其有效运行期为180d，不采用降水措施。

具体设计为：在灌注桩位置先施工1.2m宽φ700@500水泥搅拌桩作为挡土挡水帷幕，水泥掺入量为湿土重的15％；水泥搅拌桩施工完以后再在水泥搅拌桩中施工φ900@1200冲孔灌注桩，混凝土C30，入岩1.2m，作为支挡结构；地面以下3m范围采用1：1放坡开挖以减轻支护结构的主动土压力，坡面用50mm厚C20混凝土护面；腰梁、冠梁以及第一层对撑用钢筋混凝土结构，内拱为圆形；第二层支撑以水泵房底板为支座，用φ600*12钢管。圆拱支撑下的立柱采用在工程柱中预埋4∠110×110×10组成的格构式钢柱，锚入桩深大于1.5m。为防止基底隆起，支护桩坑底一定范围用水泥搅拌加固，参见图2。

图2　支护典型剖面图

其他设计要求：坡肩2m范围以内严禁堆载，2m以外至围墙堆载严禁超过10kPa；基坑坡顶、坡脚设置排水沟、集水坑，坑底积水抽排至坡顶排水沟；基坑周边坡肩≮1m范围内地面进行硬化，防止地表水沿混凝土和土结合面下渗，形成水头压力，影响基坑稳定。在开挖过程中，如遇到坑壁滞水量丰富，甚至涌水时，采取花管注浆或化学注浆进行封堵等应急措施。

3　基坑支护工程的施工方案

按设计意图和设计具体的要求，支护施工方案有着严格的施工顺序和技术要求，共可分为四个阶段：

3.1第一阶段施工

（1）水泥搅拌桩、排桩施工

利用已在现场施工的两个打桩队分别进行水泥搅拌桩施工和支护灌注桩施工。测量放线并复核无误后（偏差小于50mm）严格控制桩位进行水泥搅拌桩施工，搅拌桩施工完成后达到一定强度以后再施工支护灌注桩施工。水泥搅拌桩采用双头的打桩机械，机身高度不足应进行加高处理后。支护钻孔灌注排桩在已打好的水泥搅拌桩中进行，采用跳打方式，相邻桩施工时间至少相差2d，桩位偏差小于100mm。

（2）第一层土方开挖（标高-0.3m以上）

施工前先修好运土道路，采用挖掘机开挖，辅以人工清理坡角。严格控制开挖坡度和标高，开挖出的土方全部运走，不得堆在边坡顶。

（3）第一层边坡护面混凝土和坡肩混凝土、排水沟施工

第一层土方开挖完成后立即施工边坡护面混凝土、泄水孔，用混凝土泵车泵送，人工摊铺的方法进行。严格控制覆盖的及时性，减少边坡暴露时间。排水沟在修理边坡的同时人工开挖，浇筑混凝土时一并完成排水沟抹面。

（4）冠梁和第一层内支撑施工

冠梁和内支撑的施工为常规施工，重点控制支撑的位置和施工质量。土方基坑开挖以后支撑受力大且复杂，梁与梁、梁与柱的接头的构造一定要按图纸和规范的规定严格检查。

3.2第二阶段施工

（1）第二层土方开挖（标高-0.3～-6.90m）

冠梁和内支撑混凝土达到设计规定的强度以后，才可以开挖第二层土方。第二层土方在北半部分能开车进去拉土的用挖掘机装土运走，近南侧部分土不能直接运出来的，需要用两台挖掘机倒运后装车运走。南半部分的土标高-6.90以下暂时留下来不挖，用以护住南侧支护桩，等北侧底板混凝土施工完再挖。须严格控制超挖，以免造成危险。

（2）北侧流道底板混凝土施工

第二层土方开挖完以后，就可以进行永久工程的流道底板（边墙）的施工。流道底板施工完了就可以用它来传递水平荷载，底板边与支护排桩之间用砂回填密实。

（3）第二层围檩和内支撑施工

北侧流道底板施工的同时要在南侧支护排桩内侧施工围檩混凝土梁，达到强度后再施工第二层内支撑钢结构，这样可以节省时间。具备条件后钢支撑要求在24h内安装完毕。

3.3第三阶段施工

（1）开挖第三层土方（标高-6.9～-9.5）

第二层支撑完成后，接着挖第三层土方。用两台长臂挖掘机同时作业，一台在下面挖，一斗一斗地传递到另一台挖掘机斗内，再装到汽车中运走。在这个过程中因回转空间小，应重点保护支撑不被碰撞，确保基坑支护桩的安全，开挖完成后挖掘机用50t汽车吊吊离基坑。

（2）坡脚排水沟施工

第三层土开挖出来以后，如有水要排，则在永久工程的外侧处挖排水沟和集水井，表面用砂浆抹面，以便用排水泵排水。

（3）第二层底板施工

施工水泵房箱基底板混凝土过程要快，尽快把底板混凝土浇筑才有利于基坑的安全。

3.4第四阶段施工

（1）内支撑拆除

全部底板混凝土施工完成并拆除边模以后，用砂及时回填底板边与支护排桩的缝隙，以保证支护桩通过底板与对面的支护桩形成平衡力。在这种情况下就可以拆除第二层支撑了，用气割设备割除后用吊机吊出坑外运走。

（2）边墙施工到标高-4.5时，用砂回填边墙与支护桩之间的空隙（北侧流道处因不是边墙，在底部适当位置增加了一道钢支撑传力）后，就可以拆除第一层水平支撑了。

3.5基坑支护工程施工过程信息化管理

施工过程中能否严格按设计规定的要求施工是保证支护效果的关键环节，须加强信息化管理。施工情况和监测成果每天均需要向项目领导、总承包方、设计单位汇报，监测成果超过预警值或者工程出现异常情况，要求立即电话通知相关单位，以便迅速处理。在实施过程中，根据监测情况反馈的信息，必要时可对支撑系统进行调整。

3.6基坑监测

监测委托有资质的原基坑支护设计单位负责完成（除表面变形观测部分项目部负责外），监测频次在开挖期间每天观测一次数据，其他时间每三天观测一次，在数据波动起伏较大时加密观测次数。以便在出现不良征兆时，及时采取防范措施。监测的内容有对基坑周围环境、坡肩、支护桩进行水平位移和沉降观测；对支护桩后深层土体进行深层监测；对支护桩钢筋受力点、基坑内水平支撑轴力监测。监测的仪器采用全站仪、深层测斜仪、钢筋受力检测仪。通过监测资料分析掌握开挖过程中支护体系变形和受力的变化趋势，以便采取对策。

3.7应急抢险措施

开挖过程中每天了解未来2～3d内的天气变化，巡视基坑周边情况，做好记录。当出现险情征兆时，应及时与设计联系，研究采取打锚杆、回填土料等措施。若发现原有地质勘察孔出现冒水、涌砂，可采用土工布、粘土封填。坑壁若有流土、渗水等不良现象，应区分对待，及时封堵、导流，制止事态扩大。

4　施工方案效果分析

4.1基坑支护施工中出现的问题及解决办法

本支护工程于2008年2月14日开始开挖至2008年9月28日拆除完第一层支撑，共运行7个多月。总体上来说支护工程运行是安全的，整个支护方案是成功的，基坑中没有地下水渗出。实施过程中出现的一些小问题和解决办法如下：

（1）在开挖第一层土方后，即发现东北侧的水平部分淤泥向上涌，速度较快。现场采取了堆泥袋加压的方法，共堆了1.0m高方止涌。边坡护面混凝土浇筑以后，使用了一个多月时间西南角水平段淤泥也出现涌土现象，但随后慢慢趋于稳定，没有采取堆土袋反压措施，但该区域坡顶地面沉降高达12cm。

（2）预埋于工程桩里的钢立柱在第一层土方开挖时发现被破坏的现象很严重，难以控制，且位置移动较大，部分立柱已不在圆形支撑梁正下方。最后不得不重新吊打桩机到基坑中补了三根灌注桩作为立柱。影响工期达7d之久。

（3）第二层支撑施工前，现场发现如果施工完第二层支撑后再开挖以下部分土方将非常困难，而当时监测数据反映状况良好，经与设计单位沟通，设计负责人在准备好第二层支撑钢结构放置在现场塔吊覆盖范围内作为应急措施的条件下，方同意修改方案，采用直接快速度开挖到底的办法。这一办法实践证明是成功的，第二层支撑被取消了，抢回了7d的工期。这说明基坑支护信息化设计还是很有必要的。

4.2施工监测情况

监测工作从开挖第三天2008年2月16日起到2008年9月28日第一层支撑拆除完为止，基坑运行七个多月，基坑最大水平位移出现在同年7月11日，边坡位移47mm，深层位移测斜最大位移出现在同年9月8日，位移达23.95mm，钢筋计最大压力出现于同年6月24日孔号为6#，压力为-23.2237kN，钢筋计最大拉力出现于7月17日孔号为9#，拉力为30.9765kN。上述数值部分超出了有关规范允许和监测方案允许值，但在项目部和设计方共同努力下度过了最难时期，成功保护了基础施工，完成了支护的实质性任务。

5　结语

本基坑支护成功实施，为循环水泵房地下结构施工创造了良好的施工条件，为后序的土建施工和设备安装打下了良好的基础，尽管循环水泵房开工比正常情况下晚了一年多，但本工程循环水系统的施工最终跟上了总体施工计划的要求，满足机组试运行要求，得到了越南业主的好评，取得了良好的经济效益。支护方案的设计和施工过程具有一定的代表性，其设计思路和施工的经验可为海边的深厚淤泥条件下的同类工程施工提供借鉴。

[1]王曙光，陈静.深基坑与边坡支护工程设计施工经验录.同济大学出版社，2011.

[2]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-1999）.

TU753

A

1673-0038（2015）04-0067-03

2015-1-5

莫志荣（1971-），男，高级工程师，本科，主要从事安全技术质量管理等工作。