串场河闸站工程勘察设计重点和难点浅析

李时岭 汪洁晶 浦 庆 毛 恺

一、引言

盐城市地处淮河水系的下游、里下河地区的腹部，地势平坦低洼，淮河入江水道东堤、里运河东堤、苏北灌溉总渠南堤防洪设计标准为百年一遇，基本隔断了淮河流域的洪水与里下河区域的联系，避免了标准内淮河洪水对盐城市区的侵害，因此，防御里下河地区的区域洪水已是盐城市城市防洪的重点。串场河闸站工程是淮河流域重点洼地治理工程，本文结合其工程地质条件、水文地质条件与周边地形地貌，总结了该工程建设过程中在勘察设计方面的经验。

二、工程概况

（一）闸站概况

本工程位于黄海公路桥以北串场河上，为盐城市第Ⅲ防洪区一项综合性水利骨干工程，集防洪、排涝、通航于一体，泵站横向中心线与新洋港河口相距280m，设计排涝流量60m3/s，总装机功率为2400kW，泵站规模属于大（2）型工程，泵站等别为Ⅱ等。

（二）工程地质条件

本工程勘探揭露，勘区地貌区属里下河浅洼平原区，地貌单元为浅洼平原。根据土层的岩性及物理、力学性质指标特征等工程性质差异，各层地层概述如下：

第1 层填土，成分主要为壤土及建筑垃圾等，松散状态，不均匀，分布在串场河两岸，河道部位缺失，该层位于基坑开挖深度范围内，对工程影响不大；第2 层粉质黏土，可塑～软塑状态，欠均匀，在串场河两岸零星分布，河道部位缺失，工程性质一般；第3层淤泥质粉质黏土，属软土，流塑状态，较均匀，具触变性、流变性以及抗冲刷能力差等特点，是本场地最软弱的工程地质单元，为本工程基坑主要开挖层；第3A 层重粉质砂壤土，松散，不均匀，以透镜体形式分布于第3 层的中上部，处于基坑开挖深度范围内，对本工程基坑稳定有一定影响；第4～7 层工程性质相对较好，其中第6 层粉砂是较理想的桩端持力层；第8 层粉质黏土夹杂重粉质壤土相对软弱；第9 层粉质黏土，可塑状态，局部硬塑状态，较均匀，工程性质较好，可选作钻孔灌注桩的桩端持力层。

（三）水文地质条件

勘区地表水主要汇集于串场河中，水网密集，附近无湖泊等大面积水域分布，水位随季节变化较大，汛期水位较高，枯水期水位较低。根据资料记载，盐城观测站历史最高水位为▽+2.66m，历史最低水位为▽-0.55m，勘区勘探深度范围内，地下水主要为赋存于松散沉积物中的孔隙水，上部属潜水，地下水补给来源为大气降水和地表水，主要排泄方式为蒸发和径流。其中第6、7 层具有承压水性质，补给方式以侧向为主，与地表水的连通性较差，勘察期间承压水位平均在▽+0.80m 左右。

三、工程勘察设计的重点和难点

（一）勘察

串场河闸站系跨河水工建筑物，位于盐城市区人民公园西侧，东岸紧邻电视发射塔，西岸为居民密集区，工程勘察可用场地少，环境要求高，且水上作业区系本地主要通航河道，过往船只多，尤其是勘察期间正值汛期，水深流急，勘察难度大。

（二）闸基础设计及电视塔保护

本工程工程规模大，结构较复杂，东岸为电视塔，塔高约142m，在施工影响范围内（闸站主体底板东北角与塔基西南角点距离79m，其东西距43.7m，南北距65.8m）。鉴于电视塔在政治、经济及日常生活中的重要作用，且拆除重建费用较高，需对电视塔及其发射机房采取重点保护措施，不同于一般的建筑、市政及水利工程基坑围护，主要表现在：①保护对象的特殊性，系生命线工程，国内尚无先例；②因施工需要，围护时间长（一年以上）；③场区为软土地区，土质差，基坑开挖时易产生边坡坍塌；④场地地下水埋藏较浅，地下水位变幅大时易产生不均匀附加沉降；⑤本基坑最大开挖深度达8.5m，属深基坑工程；⑥不宜采用有振动的桩型，也不宜采取深层降水措施。

四、有效解决勘察设计难题的具体措施

针对工程中遇到的具体问题，结合工程特点，本工程采用以下具体措施：

1.根据场地特点，采用静力触探试验与钻探技术相结合来勘探划分土层。静力触探试验采用2Y-15C 型触探机；钻探工作分别在陆地与水上进行，使用GXY-1 型钻机，采用机械回转钻进、全孔取芯、泥浆或套管护壁的施工工艺。水上钻探采用100T 级宽体型钢质平地驳船作为钻探船，钻探平台采用前挑式钢结构平台。鉴于水上作业区系本地主要通航河道，过往船只较多，尤其是勘察阶段正值汛期，水深流急，为确保施工安全，另配备一艘船舶作为辅助船运送人员和物资，并申请海事、水政执法艇实施限行巡监。为准确划分土层，钻进过程中对钻探器具进行准确丈量、记录，水深测量同步进行，确保正确测定取样深度，并严格控制每回次进尺，终孔时校正孔深及钻具总长，及时纠正或平差。

2.根据勘察结果，结合当地工程建设经验，针对拟建闸站各分部的结构类型、荷载大小及特征、施工条件、环境状况，闸基础设计及电视塔保护措施如下：

（1）站身、厂房：采用预应力管桩，预应力管桩不带桩尖，能有效减少挤土效应及地面振动引起的不利影响；采用静压法施工，桩端持力层选用第6 层粉砂，避免采用钻孔灌注桩因施工基面较低，需深层降水（承压水）而造成地面变形，对相邻重要建（构）筑物产生影响。

（2）翼墙部位:采用减沉复合疏桩，即采用压入法施工短木桩，以加固改良软弱土，避免东侧场地狭小、西侧坡状地形大型设备难以施工的问题，且在场地施工许可部位，采用水泥土深层搅拌桩，兼作防渗墙。

（3）电视塔保护：已知电视塔采用预制桩基础，桩端标高约在▽-16m，根据其特点，对电视塔及其发射机房采取水泥搅拌桩防渗帷幕，水泥搅拌桩设长短两排，在有效截水的基础上，既经济合理又减小了挤土效应对周边环境的不利影响，并在帷幕内设补水井与水位观测井，防止基坑降水导致周边地下水骤降引起的地面沉降，对电视塔起到了良好的保护作用；在临串场河侧防渗帷幕外采用钻孔灌注桩作支护桩，防止侧向变形，保证边坡稳定，支护桩施工在拟建闸站断流抽水前先行实施，以避免基桩施工引起的滑坡等不良地质作用；施工期间密切关注地下水变化，通过补水井补水调节，保证塔基周围地下水位一致，加强地面变形观测。

（4）基桩施工时合理安排沉桩顺序，先密距桩，后疏距桩；由毗邻电视塔一侧向远离其方向的原则进行，避免或减小因挤土效应而引发桩涌起、桩体位移、桩身倾斜等现象发生，基桩施工前，对施工基面进行硬化处理，保证设备的正常施工，开挖时尽量避免或减少对基底土的扰动；钻孔灌注桩施工时应做好泥浆护壁和清孔工作，以满足施工工艺和规范要求，合理排放弃土，保护周边环境。本场地位于软土区，为保证桩基施工有利的作业条件，拟建闸站采用先沉桩后开挖基坑的施工顺序，防止坑边土体侧移引起已沉桩的侧移甚至断裂等事故的发生。

五、结语

串场河闸站工程交付使用后至今已运行多年，在施工与运行期间状况良好，在历年汛期都发挥了有效的排涝作用，较好地满足生产和生活的使用要求，有显著的经济效益、社会效益和环境效益。勘察与设计共同提出的电视发射塔结构保护技术，即通过保水、补水和支护桩围护等措施，保持微观水、土环境平衡，为邻水高耸结构深基坑围护提供了新的思路，对于类似工程勘察设计有较好的借鉴作用■