提水泵站工程中深基坑开挖与降水的施工方法

◎杨自龙 广东建工对外建设有限公司

水源工程是城市基础设施建设工程中的关键构成部分，其对于社会大众的正常生活以及城市的正常运转具有重大意义，可以改善城市内的生态环境，可以取得良好的经济效益、社会效益。

1.工程概况

此次研究以某泵站建设工程项目作为研究案例，该项目位于新开河1渠的第一段，建设目的是为了在旱季时由湄公河的支流提水至新开河1渠，以保证新开河1渠的第一段沿线的用水需求得到满足。

在经过现场勘测以后发现，1#提水泵站地基范围内分布有粉质粘性土、含砂粉质粘性土，少部分的泥粉，施工现场的地质条件不理想。

2.施工方案

2.1 基坑开挖

结合设计图纸来看，1#泵站基坑开挖的深度相对比较大，最大开挖深度达到了16.35m，为了保证深基坑开挖过程中，边坡的稳定性与安全性，施工单位在7.0m高程部位建设马道，马道的宽度设计为6m；在3.0m高程部位建设马道，马道的宽度设计为2m；对于高程超过7.0m的泵房段、挡土墙部位开挖边坡，坡比设计为1:2.5；对于高程未超过7.0m泵房段、挡土墙部位开挖边坡，坡比设计为1：2。该项目中的基础采用的敞开式大开挖形式基础，基础自上向下分层进行开挖，实际开挖过程中分为五层。为降低道路施工过程中的换填量，可以在前两层开挖过程中，将土方设置为台阶状，一次性开挖至高程7.0m部位，利用自卸汽车将开挖出来的土方转运至堆料场。为能够延长各道工序之间的搭接时间，施工单位应该提前准备好高程7.0m部位的水泥搅拌桩施工作业面，施工人员应该先将左侧开挖至7.0m高程部位，在开挖右侧土方过程中，对7.0m部位进行水泥搅拌桩施工。挖掘机向后移动，同时将高程10.0m以上部位的钢管锚杆全部安装完成。待水泥搅拌桩施工完成以后，开始对第三、四层土方进行开挖，将其也开挖为台阶状，一次性开挖至高程1.0部位，采用由上向下倒行开挖方式。当开挖至距离基面以上10cm时，需要预留保护层，而后采用人工开挖方式进行施工。

2.2 基坑降水

在进行7.0m部位进行水泥搅拌桩施工过程中，沿着高程3.0m马道部位的两侧轴线设置降水井点，每边布设4个井点，井点的直径设计为200mm。将高程7.0m以内的地下水排出至基坑外部。

3.施工方法

3.1 深基坑开挖施工方法

3.1.1 测量放线

（1）基线复核。正式施工之前，结合设计单位提供的基础数据以及精准度要求，对控制点与基准线的精准度进行复核。控制点包括：IC08、IC12、IC13均属于是二级导线点,精准度复核以后提交相应的报告[1]。

（2）施工测量放样。结合设计单位提供的基准点、基准线、水准点数据，按照国标要求以及该项目精准度要求，测量放线出施工控制网，可以对水准点作加密处理，将侧放的控制网数据报送至监理单位进行审批。在总监理工程师审批通过以后，开始沿着控制网进行开挖作业。

3.1.2 基础土方开挖方法

结合实际情况而言，基坑道路的设置会对土方开挖的施工效率造成一定的影响，开挖前两层土方时，下基坑道路应该结合进厂道路进行布设，自卸汽车的爬高大概为8m；开挖第三、四层土方时，可将下基坑道路布设在基坑的左侧，沿着搅拌站旁边的道路接通至堆料场；在开挖第五、六层土方时，因距离地面的距离比较大，会受到施工现场环境的影响，基坑内的运输道路相对比较陡峭，区域内的土质属于是粉质粘性土，且地下水涌现，虽然施工现场持续抽水，但是只能保证机械正常施工，无法确保自卸汽车运料过程中的安全，所以使用长臂挖机配合多台常规性挖机开挖土方。

使用挖土机倒行进行开挖，使用推土机进行集渣，使用20t自卸汽车转运土方；开挖出来的废料运输至经由建设单位、监理单位审批的废料场内；废渣不得随意堆放，不得对周围环境造成污染；废渣场需要设置排水沟与挡土沟，避免出现水土流失现象。待基坑底部的表层土清理干净以后，严格的按照设计图纸要求对基础进行处理，当监理单位对基础处理质量验收合格以后，将基础部分的土方转运至堆料场。为了保证土方的回填量与开挖量保持均衡，堆料场内的土方应该妥善保管，后期用于回填基坑，尽可能的避免无效弃土现象出现[2]。

3.2 水泥搅拌桩施工

水泥搅拌桩的长度设计为13.5m，固化剂选择使用42.5级水泥，浆液的水灰比控制在0.6―0.8，浆液中的水泥掺加量大概为15%。具体情况可以参照图1。

图1 水泥搅拌桩施工示意图

（1）搅拌桩机：深层搅拌机、配套辅助设备。

（2）制备水泥浆：严格的按照设计图纸提供的配合比拌制浆液，拌制好的浆液倒入集料斗中。

（3）预搅下沉：冷却水循环稳定以后，启动搅拌组的电动机，松开钢丝绳。促使搅拌机导架能够向下沉。下沉的速度使用电流监测表进行控制，正常情况下，下沉的速度控制在0.38-0.75m/min之间，运行电流应该控制在40A以内。搅拌机下沉过程中，启动灰浆泵，将水泥浆压入至地基内，喷压浆液的过程中搅拌机旋转。下沉过程中尽量不要冲水；如若下沉过程中遇到坚硬土层，且下沉速度较慢时，可以适当进行冲水，但是需要保证冲水不会对桩体的强度造成影响。搅拌过程中，严禁出现桩头未深入至桩顶而浆液耗尽现象。如若因特殊原因停止注浆，为了避免断桩现象出现，搅拌机应该下沉至停浆点以下0.5m部位，待恢复供应浆液以后，再次提升搅拌机。当搅拌机下沉至设计深度以后，启动灰浆泵，将水泥浆压入地基内，喷浆的同时进行旋转，严格的把控搅拌机的提升速度，通常情况下，搅拌机的提升速度控制在0.3―0.5m/min之间。严格的把控搅拌机提升速度与提升次数，保证作业的连续性，同时保证注浆量符合设计图纸要求，浆液搅拌应该均匀，且泵送过程中不得随意中断。当搅拌机提升至设计深度的顶面标高部位时，集料斗内的浆液应该全部灌注完成。以此一根完整的加固体就形成的，加固体的外形应该为“8”字形。施工人员向集料斗中掺加适量的热水，启动注浆泵，将集料斗、注浆泵、注浆管内的残浆清理干净。并对搅拌头上的杂物进行清洗。

（4）移位。重复以上工序对下一根水泥搅拌桩进行施工。

3.3 钻孔灌注桩支护施工

3.3.1 测量放线

技术人员测量放线时，应该以建设单位提交的基准点作为控制点，放设闭合性的控制网，将控制网有序的布设在施工区域的四周，精准的侧放出桩位，保证桩位的精准性，在对桩位的精准度进行检查合格以后，才能够正式施工[3]。具体的施工流程可以参照图2。

图2 钻孔灌注桩施工流程图

3.3.2 桩机就位

桩机的位置应该符合设计图纸要求，使用垂吊线对桩机的位置进行调整，保证钻杆的中心与桩位的中心保持一致，同时保证桩机安装的牢固性与稳定性。

3.3.3 钻孔

当钻头与地面接触时，应该立即关闭钻头，钻头以低转速进行运转。正常情况下，钻头的钻进速度保持在1-1.50m/min之间比较合适，如若钻进过程中出现卡钻、钻机失稳、钻杆偏离等现象时，应该立即暂停钻孔作业，查明具体原因以后方可以恢复钻孔作业（见图3）。

图3 钻孔灌注桩施工示意图

3.3.4 终孔

当钻进深度达到设计深度时，组织相关参建单位对钻孔深度进行验收，待质量验收合格以后，结束钻孔作业。

3.3.5 混凝土浇筑

正常情况下，灌注桩施工使用的混凝土的坍落度控制应在80―100mm之间，此外，混凝土还应该具备良好的和易性、流动性。钻杆提升即将至地面时，可以适当缓慢提管的速度，对孔口进行清理[4]。

3.3.6 钢筋笼安装

严格的按照规范要求吊装钢筋笼，灌注作业应该与钢筋笼吊装作业保持同步性，在混凝土灌注作业完成后的3min以内，施工人员开始插筋，插筋与灌浆作业之间的时间差不得超过合理范围。图4为钢筋笼安装流程示意图。

图4 钢筋笼安装流程示意图

3.4 降水施工方法

（1）初期排水:待基坑开挖至4-5m高程部位以后，基坑底部的面积为500m2，基坑内的含水深度按照7m进行计算，基础开挖至高程6m部位时，在基坑的四周设置降水点，并配备水泵，水泵的排水效率为500m3/h，施工单位预计在5d内将含水层土方全部开挖完。对于基坑内的低洼水可以使用潜水泵进行抽排。

（2）经常性排水。这部分水主要是由以下三部分组成：自然降雨、围堰渗水、施工废水。①自然降雨：该地区的枯水期降雨量比较小，基坑内积水面积大概为500m2，将截排水设备排出的未进入基坑积水面积部分的降雨量扣除，剩余进入基坑排水量面积的雨水量基本上可以忽略不计。②施工废水：其主要是来源于混凝土养护水、冲洗水等。主要是对混凝土养护用水进行分析。③围堰渗水：围堰渗水量比较小。

4.结语

综上所述，深基坑开挖、降水、主体结构施工过程中，施工单位必须要对深基坑内外侧进行监测，保证深基坑的稳定性，监测工作以主体结构施工完成、基坑回填完成作为结束点。监测的内容包括:边坡的稳定性、地下水位、集水井与补水井的水位，附近建筑物的沉降等内容，结合监测数据对施工方案进行合理的调整，并采取相应的防护措施，保证施工过程中的安全性。