浅析基坑支护在水利工程中的运用及造价分析

张慧卿

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710077）

与其他工程相比，深基坑工程更易受到环境因素影响。部分地区地质条件较差，土质松软。开挖深基坑时经常会出现边缘坍塌等问题，造成严重安全事故。同时，当前工程施工场地多为城市中心，建筑物与人口密集，一旦深基坑开挖环节出现问题，若后期支护工作没有做到位，也会导致周围构筑物出现不均匀沉降等现象，严重影响居民生活质量。因此，为有序开展深基坑支护工程，需设计出更详尽、科学的设计方案，有效规避施工期间出现风险事故［1］。

1 工程概况

出口泵门的安装尺寸为90m3／s，用于新的施工流量，用于制动衬层的30m泵轮毂，以及适当的泵控制装置。泵护板分为泵＋闸阵列，全长656m，总面积15640m2，分为三个带底板支撑的区域设置和一个主结构（入口和出口门槛）的子树支撑，空洞度为6.8－11.10m。第2区是内陆水道系统的挡土墙，深度为6m。第3区是海路段的挡土墙，深度为6m。主要分析支援下列结构基础设计。

2 深基坑设计

深基坑支护设计方案必须确保支护结构的安全性，保证基坑周围道路及已施工和使用的地下管线、市政道路的安全，以此保证支护方案的安全性，并做到方案经济合理，满足我国建设工程的有关法规和规范要求，同时，遵循如下设计原则：1）深基坑支护结构安全等级为一级，深基坑重要性系数对应为1.1，地面超载为20kPa。2）深基坑支护结构平面布置应结合隧道结构的边墙尺寸、工作空间，并根据结构受力、变形情况和施工误差等予以合理放线施工。3）深基坑采用理正深基坑计算分析软件，施工阶段控制支护结构的最大变形量应符合现行规范的相关要求。4）基坑工程应遵循“动态设计、信息化动态施工”的原则，根据基坑监测数据反馈基坑实施情况，及时修正基坑设计参数，优化设计方案指导施工［2］。

3 基坑支护体系

3.1 板墙式围护墙

木板防护墙主要是以地下墙为基础的，这些墙在欧洲已经开始充当挡土墙，并以井眼和水下混凝土的使用方式为基础，作为土木工程和深孔工程的有效技术。地下连续墙的优点在于它们对附近建筑和地下管线的影响较小，施工活动中没有震动，固定墙刚度高，挡土墙高，大坝，湿度等。在狭窄的空间里，地下水位较高的建筑工地可以使用，但墙壁费用较高。

3.2 钻孔灌注桩施工

1）做好施工准备工作，包含施工器械与材料的检查、场地布置等。2）做好钻孔机安装作业，并定好中心位，正确装设钻孔机。3）埋设护筒，预防孔壁是否坍塌关系着钻孔的成败。当钻孔较深，地下水位内的孔壁土受到静水压力影响时，极易发生孔内坍塌、流砂等。为预防该问题，应做好护筒埋设，隔离地表水与孔壁，保护孔口地面，对桩孔位置固定，发挥钻头导向作用。4）泥浆制备时，应根据工程需求制备优质泥浆，保障工程质量。5）钻孔，作为关键工序，施工阶段应严格依照操作规范进行，注意开孔质量，以冲击式、冲抓式钻机施工时，应做好清孔工作，避免附近土层振动影响邻孔稳定性。6）灌注水下混凝土，直接将预制钢筋笼垂直放在孔内，定位并固定，以导管向内部灌输混凝土，避免灌注中断，导致断桩。全套管施工法，该施工技术除了无需泥浆与清孔之外，其他和泥浆护臂施工技术类同。［3］套管压入的垂直度直接取决于孔洞挖掘开始的5～6m深的垂直度，因此，应随时以相应设备校验垂直度。

4 水利工程深基坑支护工程施工问题

4.1 未对边坡修理质量控制

在水利深基坑支护工程施工过程中，最常见的问题包括边坡修理质量不佳，而边坡修理质量会对水利深基坑支护工程施工质量有直接性影响，一旦忽视对边坡修理质量控制或管理，就会影响到项目整体施工质量。［4］结合水利深基坑支护工程现场施工情况分析，导致边坡修理质量不合格的主要原因之一，是施工单位及施工人员自身忽视，未考虑工程项目施工标准。

4.2 忽视土方开挖质量检测

土方开挖质量检测工作，在深基坑支护施工过程中极为重要，还需积极开展土方开挖质量检测工作，实时控制与掌握深基坑支护施工情况。但是，在水利深基坑支护工程实施过程中，却把工作重心放在施工进度方面，虽然工程项目能够在施工周期内交工，但是无法确保整体施工质量。［5］甚至还会因为忽视施工质量管理，在后续工程验收环节中出现返工情况，浪费人力、财力、物力等，使水利企业面临一定经济损失。

5 预应力锚索技术在水利工程中的施工要点

5.1 施工前的准备工作

在施工之前需要对深基坑工程项目进行深入了解，比如，了解基坑所处的地段，施工四周的市政道路管道、沟渠、电力电缆、通讯光缆以及邻近的建筑物情况，除此之外，还需要对周边的地质环境和整体的建设环境进行了解。掌握施工现场的地质情况以及水文地质条件，明确工程所处地理位置的地质结构，根据工程地质的勘察报告，对现场的施工环境进行更加深入地检查。［6］

5.2 锚索成孔

钻机需要进行及时设定，通过锚杆钻机钻孔可以按照正常的循环钻进，根据地层的不同展开相应的施工方案，对于含有较多碎石的地层，可以应用套管护壁技术进行施工。［7］对于粘性的土层，可以应用泥浆护壁技术进行施工，在选择泥浆比重的过程当中，需要根据试验数据进行合理的调配，钻孔倾角一般在25～35°范围之内，避免锚索出现交叉和互碰现象。

5.3 锚索体制作

锚索是由钢绞线、定位架、锚板、锚具组成。下料工作在整体开展的过程当中，根据实际需求需要对钢绞线进行相应的分割，在分割的过程中会用到砂轮切割机，不选择其他的切割设备，是因为钢绞线的头很容易松散，在高温条件下，钢绞线自身很容易影响整体的强度。在制作过程中要合理调整钢绞线的间距，在绑扎的过程中，钢绞线要保持顺直，不得出现歪扭，也不能出现相互交错。锚索在进行清孔处理之后就需要立即开展安装，锚索体在安装过程中，要反复地对锚孔的编号进行确认，锚孔编号和施工图纸保持一致之后才可以开展相关的工作。应用人工工作方式将锚索体放入孔内，露在外边的钢绞线长度需要用钢尺进行仔细测量，注浆管和锚索要同时放入孔内，浆管头部距孔底100mm，锚杆体放入孔内深度不应小于设计长度的95%。在施工过程中要注意排气管，锚索在放入孔内之后，要检查排气管是否保持通畅。注浆管的位置非常重要，需要调整注浆管和锚索之间的距离，钢绞线的前端在整体设置的过程当中，需要适当增加导向帽。锚索的两端要进行密封处理，保证整体结构的密封性，确保在施工当中，塑料波纹管内不会有水泥浆液的渗入。［8］

6 浅析基坑支护在水利工程中的运用及造价分析

6.1 围护墙结构选型

虽然地下墙情景在技术上是最安全可靠的，但缺点是处理起来比较困难，投资效果最好。井眼和三轴混合机方法略高于构造块方法。但基地复盖的强度、可靠性和持续时间都有所提高，钢铁租赁成本与井架相比有所增加。主体挡土墙方案选择具有螺旋柱和散装柱组合的闭合结构、三轴液压机、两轴混合螺栓和液压螺栓、高压密封环等。

6.2 加强地下水的控制

在深基坑挖掘过程中，地下水是影响基坑质量的重要因素，查阅过往基坑施工安全事故相关资料，多数基坑工程事故都与地下水有直接或间接关系。因此，在深基坑施工中，应加强地下水控制，有效预防地下水给工程施工带来影响。比如，在基坑施工范围设置挡水墙，降低地下水渗入基坑，提高基坑开挖安全性与基坑整体质量。同时，做好基坑保护措施，预防基坑外侧水灌入基坑。［9］

6.3 造价分析

支撑柱的施工费用为5.167亿美元，来自整个项目的投资，其中挡土墙负荷为50%，梁系统成本为38%，降水方法成本为9%，其馀3%的施工费用相对正常，没有可见和不合理的值。因此，主要断水工程的总费用为3.6649亿美元，后勤基地支助费用为5.744亿美元（地下水支助支柱支助费用5.167亿美元，法庭后勤基地支助费用1.776亿美元），后勤基地总建筑费用的15%也由工程费用适当控制。

7 结语

综上所述，基坑工程施工中的干扰因素较多，施工难度相对较大，多孔抽水试验是预测基坑施工时降水效果的有效途径，能够为施工作业提供可靠的水文地质参数。