闸站工程基坑开挖及降水施工技术分析

臧俊才

（东台市水利建设有限公司，江苏 东台224200）

1 引言

闸站工程是水利枢纽工程的重要组成部分，承担着防洪抗涝、水路运输、调水抗旱、水产养殖等多项重要作用。对于一个城市而言，闸站工程不仅能阻挡洪水，还能防止内涝，因此，往往在城市建设中，处于优先发展的重要地位[1]。

基坑开挖和降水施工是闸站工程的基础性建设项目，在整个工程建设过程中具有重要的作用[2]。本文基于光荣河闸站工程，重点探讨分析了该工程基坑开挖和降水施工的技术措施，以期为类似工程项目提供借鉴和指导。

2 项目概况及工程特点

2.1 项目概况

光荣河闸站设计流量10m3/s，采用钢筋混凝土箱涵轻型结构，闸站设抽排孔4 孔（净宽3.0m），自排孔1 孔（净宽3.0m），抽排孔共设4 台套900ZLB-160 型轴流泵，配套电机功率132kW，总装机功率528kW；站身底板面高程-1.5m，底高程-2.3m，底板顺水流方向长14.8m，垂直水流方向长20.2m。站墩顶高程4.5m，墩厚0.7m。闸站上设净宽4.0m、总宽4.6m 交通桥1 座。基坑开挖设计坡比为1∶3.0，在高程0.0m 处为4m 宽戗台。

2.2 工程特点

工程特点包括以下3 部分：

1）该工程所处地区水文地质条件复杂。根据相关资料记载，该地区50 年一遇防洪水位为3.5m，20 年一遇防洪水位为3.0m；根据现场勘察场地内钻孔的标准贯入试验成果，土层自上向下为素填土、淤泥质粉质黏土夹壤土、粉质壤土、粉质壤土夹淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉质砂壤土。

2）该地区周边地理环境复杂。该站位于光荣河支河北侧、川东港丁溪河南岸，东侧为丁溪河排泥仓，距离站身底板60m，北侧为丁溪河，距离站身底板70m，西侧为南北交通便道，距离站身板60m，南侧为2.5m 宽交通便道，距离站身底板100m。

3）该工程施工要求较高。闸站地面开挖高程以河道两侧现状地面平均高程4.0m 控制，按1∶3 坡比闸塘处先统一开挖至0.0m，设4m 宽戗台。闸站基坑降水采用明沟结合轻型井点和管井降水，管井根据渗透条件确定。

3 施工设备简介

根据施工进度计划及现场条件，需配置1m3液压反铲挖掘机3 台，满足生产及工作场面调配要求。需配置自卸汽车（10t）5 辆，满足施工强度要求。同时，需配置推土机1 台，高压潜水泵4 台（用于车辆清洗），潜水泵（0.75kW）45 台，装载机1 辆，全站仪（KTS-442LC）1 台，水准仪（DS32）2 台，柴油发电机（50kW）1 台，泥浆泵（15kW）2 台，污水泵（3kW）2 台。

4 基坑开挖及施工降水主要施工技术

4.1 围堰填筑

拦河围堰填筑前，先以挖掘机对坝址杂质、淤土等进行清除。坝体筑以推土机为主，采用“进占法”进料，利用推土机进行碾压，局部地方采用人工电夯压实。坝体填料就近利用基坑水面上部位开挖土方填筑。

4.2 测量放样

开挖前，对开挖区域重新进行地形及断面复测，并设置施工测量平面和高程控制网。对开挖工作面进行范围框定、高程标志、轴线定位。开挖时，利用挖掘机从开挖面一侧向另一侧推进。

4.3 闸塘积水排除

为保证围堰在基坑初期明排期间稳定，排水时控制基坑水位下降速度不大于0.5m/d，选用型号为13.3cm 的泥浆泵（流量80m3/h，功率15kW）1 台，另配备1 台备用。

4.4 基坑降排水

确定基坑降排水基本方案是：坑外截水沟排水和基坑内集排水、基坑管井降水的基坑排水方案。

基坑坡肩：在基坑外1.5m 外整平地面设置30mm×50mm的排水沟，在最低点设置集水井，井点比沟底深50cm，并配置潜水泵，不让地面水流入基坑内。

基坑内：基坑四周距坡底角线1m 位置开挖宽0.6m 深0.5cm 的环形垄沟，坡度为1%，坡向集水坑，集水坑为1.5m×1.5m，集水坑较排水沟深0.5m。

井点布置：在基坑内部四周均匀布置管井降水，管井底高程-9.0m，内径400mm，间距为6m。基坑总布置约32 口管井。在基坑开挖前3d 开始预降水，地下水降至底板下0.5～1m。

4.5 基坑支护

在土方开挖过程中，按照既定坡比进行开挖施工。对于开挖工作面较小的、地质条件较差的尽可能放到最大坡度、同时采取6m 长梢径不小于0.16m 圆木桩支护措施。

4.6 土方开挖

基坑土方开挖采用干法施工方法，基坑开挖设计坡比为1∶3.0，闸站基坑在高程0.0m 处为4m 宽平台。基坑土方开挖自上而下台阶开挖法施工。先从闸站上游西侧翼墙段开始开挖，逐步向下游翼墙段开挖至0.0m，后再开挖闸站底板基坑，再向两侧连接翼墙段延伸开挖分层交叉流水施工，直到设计基坑底。

为防止机械开挖挠动结构物的地基原状土，机械开挖需预留40cm 厚的保护土层由人工挖除。

4.7 开挖区围挡

在基坑四周固定时可采用钢管并打入地面，沿开挖区两侧设立封闭围挡，在出口及进口两侧采用防栏网封闭围护，其余部分围挡采用钢管做立杆。

5 基坑开挖及施工降水技术特点分析及稳定性计算

5.1 技术特点分析

本闸站工程的基坑开挖及施工降水施工技术的特点：（1）在开挖过程中，实行“多测多复”施工方针，水平标高和边坡坡度要确保符合设计要求；（2）加强土方开挖时的标高和边坡测量，控制开挖质量，做到不欠挖，不超挖，确保基础土的质量。

5.2 稳定性计算

基坑开挖后，一般需要进行稳定性计算。本工程中，重点关注基坑边坡稳定性。边坡在抗滑桩作用下处于极限平衡状态，此时边坡稳定性系数K=1，根据力学公式：

式中，Fs为下滑力；γ 为取重度，取19.8kN/m2；G为边坡滑体自重；V为滑体体积；c为黏聚力，L为滑面长度；φ 为碎石块内摩擦角；T为下滑力；α 为可能滑动面坡角；Q为上部载荷；κ 为抗滑桩稳定效果等效系数，一般取κ=0.57。

根据实际观测，取c=18kPa，φ=19°，Q=19.8kN/m3，代入式（1）～式（3），可以计算得到K=0.867＜1，因此，可以判定边坡稳定性良好，基坑开挖稳定性满足要求。

6 结语

通过以上施工措施，光荣河闸站施工项目顺利完成，各种力学性质和建设标准均达到了设计要求。因此，本文所论述的施工工艺，具有一定的科学性和合理性。可以为类似工程项目的施工奠定基础。