基坑支护安全技术在船闸扩建改造工程中的应用

代彦 李磊

摘 要：文章以实际工程为例，首先阐述了基坑开挖中难点，然后对基坑主要支护方式进行了分析，并对堆存区、渡汛、边坡安全防护进行了讨论，最后总结了支护技术在富春江船闸工程中的作用，防止了坍塌事故发生、确保基坑开挖安全。

关键词：基坑开挖 喷锚支护 边坡防护

1.工程概述

富春江船闸扩建改造工程位于钱塘江中下游桐庐县富春江水电枢纽右岸，紧临电厂大坝和老S20省道。船闸按1000t级设计。新建船闸工程由防渗过水围堰、上引航道、老船闸改建成永久过船航道、新建船闸、下引航道、下引航道节制分水闸、分流导航设施及系靠船设施等组成。

本工程船闸主体基坑砂卵石开挖方量约9.5万m3，石方开挖方量约8万m3。新建船闸位于富春江大坝下游，与老船闸相连，距离大坝约130m，与厂房之间最短直线距离约300m。根据地质资料显示，闸室基础为新鲜至微风化岩体；新船闸基础为强风化和弱风化凝灰岩，表面覆盖层厚度平均约2m。

基坑开挖地质较复杂、场地空间狭小、并且受环境因素（泄洪、建筑物、渗流量）影响较大。如图1所示，基坑开挖秉承先支护后开挖原则。开挖分层进行，以开放式机械开挖与爆破相结合。根据现场实际地形，在标高+7.0m左右搭设爆破钻孔平台，高度较大的边坡以分梯段、台阶爆破法开挖。同时配合人工从上往下清除坡面杂物和松动岩石，达到施工面平整的效果。

2.基坑开挖中难点分析

（1）本工程为扩建改造项目，涉及到对老船闸保留部位的保护，会对原有枢纽大坝的结构安全、电站发电、当地交通等外部安全；地方农业及农民生活、老船闸稳定安全带来一定影响。由于震动、降雨、大坝泄洪、大坝或江南灌渠渗漏等诱发滑坡、崩塌等次生灾害。对船闸构筑物影响最大的施工环节主要是基坑开挖。

（2）本工程是在电站泄洪大坝下的河床上建船闸，给定的条件是：围堰就地取材以砂卵石修筑过水围堰，泄洪时段为4月15时～10月15日。泄洪将淹没船闸施工基坑、危及围堰安全，船闸施工区域内边坡稳定。

（3）新建船闸基础位于闸室和下闸首区有一地质逆断层通过，断层区基岩节理发育、岩体破碎、起伏变幅大。由地质断层引起的渗漏、崩塌、地基基岩均匀性差、不确定因素多等不安全因素；影响到围堰、高边坡防护安全和施工安全。

（4）船闸基础设计全部坐落在岩石地基上，拟建船闸上闸首开挖与老船閘零距离相接，基岩爆破开挖震动将危及原有枢纽大坝的结构、老船闸和围堰的稳定安全。

3.基坑主要支护方式

3.1高边坡施工安全

3.1.1船闸开挖高边坡情况

拟建船闸上闸首开挖基坑底高程为-9.91m、江南灌渠与老船闸顶面平齐，高程为+26.2m，S20省道地面高程约为+31.m，边坡高差近40m。（该区还有原电厂运营的小型水力发电站及进出水引道影响）此区岩石开挖设计以4：1放坡，分4级边坡。为保证当地农业生产和村民生活，顶口开挖线以保住江南灌渠正常引水为原则，调整开挖边坡坡比，并确保基坑开挖底口结构尺度。

3.1.2开挖

高边坡区岩石基坑开挖：上部表层、强风化岩层高程段与拆除钢筋混凝土小型水力发电站土建结构同步开挖，采用分层修路、凿岩机分层凿除、分层出碴的开挖方式。一层开挖完成后，让出场地，进行钻孔喷锚支护施工，并力图形成开挖、支护平面交叉流水作业；开挖前进行喷锚支护。中风化岩层采用分层小药量光面剥离爆破开挖。

3.1.3锚杆施工

锚孔由测量人员准确标识在岩壁上，搭设双排钢脚手架作为施工作业平台，脚手架按钻机成孔角度搭设，锚孔由潜孔钻机成孔，清孔后埋设钢锚杆，注浆由孔底逐渐向孔口注入。

3.1.4受喷面处理

喷混凝土前对受喷岩面进行清理，对所有渗水点采用钻孔埋设引流管将渗水引出岩壁，保证受喷面没有明显透水点；对岩面活动石块进行清理；对岩面沟缝或活动岩面、三角区岩面首先湿润，分层分次喷护固定岩体。形成分阶梯状岩面层后挂网，为喷射混凝土支护面层作准备。

3.1.5喷射混凝土面层

喷射砼施工工艺采取干拌法喷射工艺，即将骨料、水泥和速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入喷射机，用压缩空气使干集料在软管内呈悬浮状态压送到喷枪，再在喷嘴处与高压水混合，以较高速度喷射到岩面上，形成强度等级为C20，喷层厚度为60～100mm的混凝土面层。

3.2堆存区、渡汛、边坡安全防护

3.2.1常规边坡防护和大坝泄洪边坡防护

本工程特殊的过水围堰将新建船闸施工区、下引航道工程全线施工区乃至碎石加工堆存区、弃碴堆存区边坡防护变成常规边坡防护和大坝泄洪边坡防护两种工况。围堰施工中形成的采用了放坡，分层填筑，设2层马道平台；坡面上用格宾石笼覆盖后，再采用30cm厚混凝土护面的支护方式。这种支护形式增加了围堰主体的稳定性，有效地抵御汛期过水时洪水的冲刷。此外，围堰内部进行了固结灌浆堵漏处理，在围堰堤角设置了截水、排水系统，以防围堰漏水，杜绝基坑渗水过多。

3.2.2弃碴或临时存放区防护

弃碴堆存区和临时存放区以堆存开挖出砂卵石为，主用于加工混凝土用骨料，船闸开挖出的石碴用于修筑施工道路为临时堆放混合料。本工程为扩建改造项目大型建筑工程，前期规划场地狭小、主要位于水域河滩，难以适应工程的需求；开挖料不允许外运，兼顾资源再利用等原因，使100余万m3开挖料只能堆存在现场，占用原分流泄洪两侧河道。常规堆存防护为：一般开挖料堆高以材料特性按5m左右分级控制，每级设3.5m宽度马道平台，坡脚设集水排水明沟；用于加工骨料的砂卵石料由于取料的不确定性，按其自然稳定安全边坡堆存，行洪临江侧在堆料中间部位首先取料、改变边坡成为5m宽左右的分级马道平台。

3.2.3渡汛临时存放区边坡防护

洲头或堤头临时存放料按水力作用下的堆料休止角（本区按开挖砂卵石材料，取1：5），削坡整坡，坡面以钢筋石笼防护；一般过水边坡以1：5坡比削坡，坡面留大粒径卵石防冲刷。

弃碴堆存区过水边坡因其糙率大，抗冲性较高（又因用于回填的时段不确定性），拟采用3m分级、自然稳定边坡设4m宽马道平台进行防护。

3.2.4特殊边坡防护

骨料加工给料场采用腭式破碎机进料需自落筛分工艺，要有较大的直立高度；碎石加工场基础修建在砂卵石地层上，直立墙采用大方脚、墙身采用60cm钢筋混凝土结构，墙体靠筛分堆料区正面每间隔4～5m设1道支承斜墙。给料场直立墙高5.5m～7.0m。

骨料加工尾水沉淀物堆存区主要为水洗后泥砂沉淀物，含水量高、脱水时间长、近似粉质粘土特性，外运困难，最适宜回填造地加高塘家州，其防护边坡用开挖石渣作滤水堤坝。

3.3地质断层区边坡支护

富春江船闸有f3地质断层横穿新建船闸，影响下闸首、闸室18～20号基础施工及围堰安全。经综合比较、取消断层基础处理诸多施工工艺设计方案，采取单排桩基和锚杆加高喷加固围堰形成深基坑支护。断层区和断层影响变更为：取消桩基础、采用换填混凝土、注浆固结提高地基整体性方案。

深基坑支护紧临围堰内坡脚，基坑支护深度9～11m，采用结构为：单排φ1500钻孔灌注桩，桩距2m，嵌岩≥6倍桩径，桩身上部上部设腰梁，锚杆从腰梁和桩身锚固在围堰基础下的基岩或砂卵石层上；桩与围堰之间高喷固结砂卵石、形成减压防渗体。

4.结束语

综上所述，本工程基坑开挖施工持续了6个多月，通过合理地运用支护技术，有效地防止了坍塌、涌水事故的发生。基坑开挖中的高边过支护是工程基础深挖、暗挖、堆土等土方施工中必不可少的环节，不仅能为工程安全提供有力的保障，还能减少对土地占用，具有十分重要的的环保意义。

参考文献：

[1]闫士民.建筑工程深基坑支护施工的安全技术[J].建筑安全，2014（09）：25-27.

[2]李锋锐.建筑基坑支护工程施工安全技术[J].建筑安全，2005（02）：13-14.