排涝泵站、水闸基坑支护设计

任益楼

（嘉兴市水利水电勘察设计研究院 浙江嘉兴 314001）

1 排涝泵站及水闸的深基坑支护的设计要点

基坑支护工程以一项系统工程，它综合了基坑开挖、围护桩施工、支撑钢结构安装和基坑安全监测等多项工程技术，是保证主体工程地下部分施工质量达标的基础。保证了基坑支护的稳定性，就是保证了施工期间施工人员的作业安全。

从施工流程来看，基坑支护工艺包括测量放线、钢管桩打入、围护桩施工、基坑开挖、安装第一层支撑、安全监测后安装第二层支撑，在进行安全监测后修建基面。本文主要是对基坑的支护设计作出讨论。

基坑围护支撑体系的组成根据不同的工程需要稍有不同，但就对于排涝泵站和水闸的相关工程来说，其基坑支护主要是指支撑钢结构体系。

支撑钢结构体系包括钢管桩、钢围檩、钢支撑和格构柱组成。第一道钢支撑的安装，是在支护钢管桩搭设结束后，使第一层土方剥离的时候进行。由于钢支撑结构的一端为活动端，一端为固定端，所以在安装时会采用吊车吊装就位，钢管支撑之间的连接依靠高强螺栓。而且在钢支撑安装就位后，其活动端将会顶出钢围檩，这时候使用液压千斤顶对钢支撑施加预应力。按照相关规定，在施加预应力时，必须严格按照要求分级施加预应力。以保证每一道钢支撑的受力均匀。这就是深基坑支护的一大设计要点。

分级施加预应力的原因，是由于水利工程的地质土比较软弱，一次性施加预应力会使得基桩支护不够高稳定，产生难以预测的沉降。根据这一实际情况，在进行基坑支护的设计时，必须使预应力在第一级施加是介于总预应力的50～80%，如果没有出现异常情况，则进行下一级施加，如果出现异常情况，则通过调整螺栓螺帽，消除异常情况后在进行第二级的预应力施加，世道预应力施加达到设计要求。

2 降排水工程的设计要点

排涝泵站和水闸的施工通常是处于地下水位比较高的环境中，这就使得基坑降排水技术成为土方工程、地基与基础工程施工中的一项重要技术，能够通过疏干基土中的水分，使主体工程坐在的土体更加固结，不仅提高了地基的强度，还能够减少土坡土体侧向的位移与沉降，达到稳定边坡、消除流沙、减少基底土的隆起等目的。特别是对于基坑支护的设计，能够提供一个比较干燥的环境，在软土地基的开挖中有着至关重要的作用。

从基坑的降水技术来说，这项技术能够有效防止流沙、基底的隆起与破坏，防止基坑从边坡的土粒流失。特别是能够借助基坑坡面及基底的渗水，使原本在地下水位以下的施工作业，在施工过程中更接近于地面上的施工，不仅方便了施工，更能够保证施工的安全进行以及工程的整体质量。

在对基坑支护进行降排水技术的设计之前，首先需要对专业工程进行开工条件检查，其主要步骤可以分为5点。

（1）分析地质勘察报告。在具体的工程实践中间，由于我国的地理环境多样性，不同的地理位置造就了不同的土体条件，绝不单单只是软弱土质可以一言以盖之的，所以在进行降排水设计之前，必须对有关单位所提供的地质勘察报告进行细致的分析，再对降水井的位置进行放样设计。

（2）在进行降排水工程的设计时，必须保证集水坑和排水沟设置在基础底部轮廓线以外的地方，并且保证两者之间保持一定的距离。但由于集水坑和排水沟都会随着基坑的开挖而下降，所以集水坑底在设计时应该位于基础底部的1m以下。

（3）选择合适的排水设备。基坑支护降排水工程的排水设备，应该具有与需要抽排的水利相当的抽排能力，并且拥有一定的备用量，保证施工的顺利进行。而对于某些特殊的需要进行井点排水的区域，应根据当地的水文地质资料和工程所具体要求的降低水位要求进行计算，从而确定井点数量、位置、井深以及抽水量。在情况比较复杂的时候，还应该进行现场抽水试验，以修正设计方案。

（4）在基坑降排水施工之前，需要向专业的监理工程师审查承包单位递送具体工程的基坑降水专项方案，在综合深基坑专家评审意见后，与施工单位进行技术难度上的协商，确定能够保证保量的完成，才能够允许承包单位开始施工，保证工程的施工安全。

（5）核对施工机械的安全许可验收手续，对桩基础混凝土的强度进行进一步的检查。这是为了保证施工能够的正常、安全的进行。

基坑支护的降排水技术主要应用在无承压水土层，在目前的技术水平，能够很好的保证该施工方法的可靠性和有效性，但对于各类砂性土、砂、砂卵石等有承压水的土层，则必须采用井点降排水法施工。

3 基坑支护桩的类型和选择方案

排涝泵站和水闸的基坑支护都是建立在软土地基之上的，其支护桩的类型以及选择方案，就是保证基坑支护稳定性的基础。就土质而言，通常使用的基桩包括钢筋混凝土打入式预制桩和钻孔灌注桩，而且这两种基桩都应该选择摩擦型桩。

对于砂类土、黏性土、有承压水的各类土地基，其基坑支护桩通常采用钢筋混凝土打入式预制桩。这种桩基一般都是采用实心预制的方法，不仅在施工的速度比较快，还由于其工厂制造的原因，桩身质量也更能得到保证。而在需要使用超长桩时，也可以通过分段预制、就地接桩的方法，达到设计要求，完成施工目标。虽然钢筋混凝土打入式预制桩的质量好，性能优秀，但是这种钢筋混凝土打入式预制桩的造价比较高，而且噪音大、振动大，在人口稠密的区域会造成很大的影响，所以在用地紧张的区域不宜采用。

钻孔灌注桩则更适合在各类土的软基上进行应用，特别是在淤泥和可能发生流砂的土层，钻孔灌注桩能够发挥比钢筋混凝土打入式预制桩更加有效的作用。但钻孔灌注桩不适宜进入承压水层，会存在着比较大的安全风险。钻孔灌注桩的性质与钢筋混凝土打入式预制桩在很多地方都是互补的，灌注桩由于能够承受较大的垂直和水平荷载，所以在单位面积内所需要的桩基数量比较少，而且在成桩的时候噪音小、振动小，而且不会对周围的建筑物和环境造成很大的影响，更加适合应用在用地比较紧张的地区。但是钻孔灌注桩由于其现场浇筑的特点，在复杂的环境中难以控制其施工质量，从而使桩身质量难以保证，所以在成桩后需要对混凝土的质量做出监测，保证支护桩的安全使用。

4 结束语

排涝泵站和水闸的基坑支护设计，实际上就是大多数水利工程的基坑支护设计的一个缩影，其根本的难点都在于对软弱土质的把控，实现基坑支护的稳定和安全。治水自古以来就是我国的一大难题，从大禹治水到三峡工程，几千年来，为了水利安全国人的努力从未停歇。而基坑工程作为水利工程的基础，其支护工作也是绝不可忽视的，无论是施工还是设计，都应该以稳定、安全为先，保证施工的正常进行，保证竣工后的使用安全。

[1]浙江东洲建设咨询有限公司编著.水利闸站工程监理实施细则[M].北京：中国水利水电出版社，2017.

[2]左东启，等.水工建筑物[M].北京：河海大学出版社，1994.

[3]陈宝华，等.水闸[M].南京：中国水利水电出版社，2003.