水工建筑工程挖掘施工及支护技术研究

洪建荣

（阳江市水利水电勘测设计有限公司，广东阳江 529500）

0 引言

水工建筑物为在水的静力或动力的作用下工作与水发生相互影响的各种建筑物是实现各项水利工程目标的重要组成部分，而对于水工建筑工程来说，其属于基础性工程，需要着重维护其施工质量。基于这样的需求，应当重点对挖掘施工以及基坑支护施工进行重点关注，依托施工技术的优化增强施工效率效果。因此，探究水工建筑工程中的挖掘施工、支护施工技术要点具有极高的现实价值。

1 项目概述

某河闸站的闸孔净宽为8m，采用钢筋混凝土坞式结构，配弧形下卧式钢闸门。两泵站在闸首北侧单侧布置，水泵型号800QGL-160 双向潜水贯流泵，单泵流量2m3/s，扬程2.43m，叶片安放角+2°，电动机功率为75kW。本标段闸站原地面标高约为4.3m 左右，河闸站开挖标高为-0.6，最大开挖深度为5m，混凝土结构尺寸为27m×16.8m，基坑支护尺寸为30m×19.8m。

2 水工建筑工程中的挖掘施工技术要点分析

在本次水工建筑工程的施工前，对工程施工现场的土质进行勘察，发现属于淤泥软土基。基于此，在实际的挖掘过程中，需要着重落实的要点内容如下所示：秉承“分层、分块、对称、平衡、限时”的原则进行淤泥软土基挖掘，适当降低每一次开挖土方的空间大小，尽可能降低开挖暴露部分的基坑板桩为支撑前的暴露时间长度，充分发挥出土体自身对地层位移的控制效果[1]；开挖一道支撑的深度，设定其开挖深度为两道支撑的间距，从中间区域向板桩方向挖掘，完成中间区域工作面的挖出后立即安装第一道内支撑钢管，并将钢板桩无支撑的暴露时间稳定在24h 以内；开挖到第二道支撑的标高区域，设定其开挖深度为一道内支撑的间距，从中间区域向板桩方向挖掘，完成中间区域工作面的挖出后立即安装第二道内支撑钢管，并将钢板桩无支撑的暴露时间稳定在24h 以内；开挖到垫底层的标高区域，从中间区域向板桩方向挖掘，在中间区域开挖至设计标高后立即设置片石垫层，并将基地淤泥质软土的暴露时间稳定在24h 以内。

施工中，为了进一步保证淤泥软土基挖掘施工的质量，必须要在实际的挖掘操作前实施试开挖检验。在此过程中，重点确定施工区域内是否存在暗塘、老河道等，如果存在，则需要在开挖前进行止水或截水，抽干暗塘、老河道区域内的水。同时，应对河道区域落实试开挖，以此实现对坑内渗水情况的检查，此时如果发现存在严重的渗水情况，则必须采取进一步的止水措施以保证坑内不浸水，为后续的施工操作创设更加良好的条件。

3 水工建筑工程中的支护施工技术要点分析

3.1 灌注桩施工

在本次水工建筑工程的灌注桩施工中，需要着重落实的要点内容如下所示：①搭设工作平台。清理施工现场、桩位附近的杂物，夯实平面并在施工区域内搭设水上平台；②测量放样。依托全站仪测定桩的中线位置，沿着顺桥向和横桥向设置牢固的控制桩；③埋设护筒。使用厚度为10mm 的钢板制作护筒，将护筒内径设定在高于设计孔径30cm 的水平，控制每节长度为1.5～2m；控制护筒埋入原状土深度不低于1.5m，顶端高出地表30cm 左右；将护筒平面位置的偏差稳定在不高于50cm 的水平，将倾斜度偏差稳定在不高于1%的水平；④泥浆制备。使用膨润土悬浮泥浆，将泥浆比重控制在1.2kg/cm3；⑤钻孔及清孔。将钻头的定位偏差稳定在20mm 及以内；完成钻孔后必须立即清孔。另外，在灌注桩施工结束后，要展开成桩检测，保证100%不存在破损。

3.2 搅拌桩施工

在本次水工建筑工程的施工中，选用普通硅酸盐水泥，强度等级控制在不低于42.5 级的水平；将水泥掺量稳定在不低于15%的条件下；桩身水泥土28d 龄期无侧限抗压强度不低于1.2MPa。

3.2.1 施工工艺

在本次水工建筑工程的施工中，引入了全桩长四搅二喷工艺，主要工艺流程如图1 所示。

图1 全桩长四搅二喷工艺流程

3.2.2 质量控制

搅拌桩施工中，需要着重落实的要点内容如下所示：保证均匀连续灌注、搅拌水泥浆，降低未注浆的夹心层的出现概率；严格依照施工工艺要求控制搅拌机的喷浆提升速度以及次数，安排专人记录搅拌深度、搅拌机每米下沉和提升的时间，在记录深度时将误差控制在5cm 内，在记录时间时将误差控制在5s 内；在完成水泥浆制备后的2h 内必须展开后续施工，避免发生浆液离析；一旦在实际施工过程中出现喷浆中断的问题，则需要将喷浆管下沉至停浆点以下0.5m 区域，待供浆恢复后继续进行喷浆提升；若是由于中断施工时间较长而导致断桩问题的发生，必须要落实补强灌浆或是补桩处理，在补强灌浆期间，要针对每个桩布置1～2 个灌浆孔，并将灌浆压力稳定在0.05MPa；若是选用补桩处理的方式，要针对一根断桩补加施工两根桩，并将横向与原桩相切8～10cm[2]。

3.3 钢板桩施工

在本次水工建筑工程的施工中，引入了拉森钢板桩施工的方式，选用了拉森12m 长防渗钢板桩，主要尺寸参数为400mm×170mm×15.5mm。施工技术要点如下所示：

（1）测量放线。确定钢板支护结构的边线以及轴线，并在边线区域使用白灰进行标识，以此完成钢板桩的打设。

（2）钢板桩的打设。利用振动打入法（单桩逐块打设）进行拉森钢板桩的打设，将钢板桩上端于振动锤上夹紧，并保证对准锁口插桩；提前落实对钢板桩的逐根检查，不得使用存在严重变形或是锈蚀的钢板桩，并剔除钢板桩表面的锈蚀与杂物；为了确保打桩与拔出的顺利程度，要在钢板桩的锁口区域涂抹油脂；施工过程中，提取10～20 根钢板桩成排插入导架内，将其以屏风状摆放并再施打；在屏风墙两端已经打设的钢板桩表现出逆向倾斜的情况下，使用正向顺序落实施打，反之使用逆向顺序落实施打；在屏风墙两端板桩呈现出垂直状态的条件下，使用往复顺序落实施打。

3.4 基坑降水

在本次水工建筑工程的施工中，基坑开挖面位于河道中，地基土中的空隙几乎为水所饱和，地基土的粘度很大，基坑开挖前需进行降水处理。结合对现场施工条件的分析得出，使用轻型井点降水是本工程优选的方法，能够维护周边建筑的安全性，且经济性更高。在布设轻型井点的过程中，需要着重落实的要点内容如下所示：在平面设计中，引入单排线状井点闭合布置方案，将井点管之间的距离稳定在1m，并促使集水总管沿着抽水水流方向具有0.25%～0.5%的土仰角；在高程设计中，结合区域地下水位的高度以及河底的标高设定埋入深度（本工程设定为4～6m），确保埋入基础底以下不低于2m[3]。

完成轻型井点的布设后必须实施试抽操作，此时，当观察到抽水设备运转一切正常，且整个抽水管路无漏气现象，即可正式展开基坑抽水。相应抽水设备开启一个星期后，能够形成地下降水漏斗；在降水10d 后方可展开桩基工程的施工。

3.5 基坑回填

在监理单位、监督站等完成闸体施工质检且判断合格后，即可落实基坑回填操作。实践中，需要着重落实的要点内容如下所示：在材料进场阶段对回填土实施质量检验，严禁其中包含杂物或是有机杂质，保证其含水量稳定在12%～15%的范围内，且手抓成团、松手散开；提前完成对基槽内的积水以及杂物的清除；落实回填土的分层摊铺，将每层摊铺的回填土厚度设定在200～250mm 范围内，并针对每一层摊铺后的回填土进行至少3 次的夯实处理，保证回填土压实度达到设计标准；连续进行基坑回填，避免出现中断；对施工区域的天气条件落实重点关注，必须要在降雨前夯实回填土层，并压光表面形成一定的坡度，为后续基坑内雨水排除处理提供更好条件；在拔出钢板桩的过程中，引入履带式挖掘机配合振动锤完成，依托振动锤所产生的强迫振动扰动土质，以此达到破坏钢板桩周围土的粘聚力、克服拔桩阻力的效果；在完成钢板桩拔除后，需立即展开对桩孔的回填，使用中砂进行灌砂挤密法回填即可。

4 总结

综上所述，在水工建筑工程的挖掘施工中，要尽可能降低开挖暴露部分的基坑板桩为支撑前的暴露时间长度。在此基础上，通过灌注桩施工、搅拌桩施工、钢板桩施工、基坑降水、基坑回填的落实，提高了水工建筑工程挖掘施工及支护施工的质量与效率，推动了水工建筑工程整体质量的上升。