基坑支护在新沭河治理工程大浦第二抽水站工程沉井基础施工中的应用

基坑支护在新沭河治理工程大浦第二抽水站工程沉井基础施工中的

应用

摘要:通过对大浦第二抽水站沉井施工方法的分析和研究,选择了基坑支护的方案。采用组合式挡土桩两级支护方案,即C30连续灌注桩挡土与水泥搅拌桩(水泥掺入量为12%)群桩加固土体的方案。通过实践应用,证实了该方案的可行性。

关键词:沉井施工基坑支护加固

江苏省新沭河治理工程西起苏鲁边界,东至临洪口入海,全长约60km,为十九项治淮骨干项目沂沭泗河洪水东调南下项目的主要工程之一。新沭河治理工程江苏境内拆建、加固或新建的建筑物共4座,影响处理的建筑物共3座,分别是大浦第二抽水站工程、临洪东站自排闸工程和新建富安调度闸工程。

1 工程概况

大浦第二抽水站建在新沭河右堤桩号3+180处,位于拟建临洪东站自排闸于大浦抽水站之间。泵站为堤身式布置的中型排捞泵站,设计排捞流量40m3/s,安装1600ZLB10-4型立式轴流泵配TL800-24/2150型立式同步电动机4台套,该泵站设计扬程3.5m,装机容量3200kW;该站与大浦第一抽水站联合运用,排涝流量达到90m3/s,使市区排捞标准达到10年一遇,设计防洪标准50年一遇,校核防洪标准100年一遇。主泵房按Ⅰ级水工建筑物设计,块基型堤身式结构,沉

井基础,肘型进水流道,短直管式出水流道,采用拍门、快速闸门断流。

2 基坑支护的必要性

大浦第二抽水站工程泵房基坑开挖处原堤防顶高程为▽9.0m,泵站沉井制作面高程为▽-3.0m,沉井制作面以下换填2m砂,开挖深约14m,根据地质资料所示,构成边坡的地层主要有第(0)、(1)和(2)层。第(0)层粘土为人工填土,软塑状态,土质极不均匀;第(1)层为粉质粘土;第(2)层为淤泥质土或淤泥,具触变性与流变性,其物理力学指标都较差,对于基坑边坡稳定很不利,该层分布在高程为▽-10.4m～0.3m范围内,该层在沉井制作开挖面以上厚约6m;大浦第二抽水站安装间边线距大浦第一抽水站控制室边线仅35m,按两阶开挖和预留操作空间,边坡中的第(2)层土具触变性与流变性,所以在二站基坑开挖前必须对原一站建筑物采取一定的支护措施,开挖基坑时密切注意该层的流变对现有建筑物的影响,同时减少对基坑边坡土层的扰动,控制基坑开挖时的速度和土坡坡比,确保一站建筑物的安全和基坑边坡的稳定。

3 基坑支护布置方案及实施

根据工程地质资料,支护方案所选用的结构应该同时具备挡土和加固土体两项功能,因此应采用组合式挡土桩两级支护方案;C30连续灌注桩挡土,水泥搅拌桩(水泥掺入量为12%)群桩加固土体。大浦二站沉井制作面高程▽-3.0,中间两阶开挖放坡,上坡比(临近大浦站侧)均

为1∶3,下坡比(临近大浦第二抽水站侧)为1∶2,在▽4.0处利用宽为1.2m的联系梁作为交通通道;挡土灌注桩轴线总长27.6m;挡土灌注桩桩径1.0m,间距1.4m;桩顶高程▽4.0m,桩底高程▽-13.0m,灌注桩顶部用50cm×120cm联系梁连成整体;加固搅拌桩采用梅花形布置在灌注桩到二站沉井之间的范围内,桩径60cm,桩底高程▽-13.0m。

灌注桩消除来自其以上至大浦抽水站之间的土压力,加固搅拌桩主要起加固沉井与挡土灌注桩之间的土体作用,在沉井下沉的过程中,在相对没有来自加固土体以外方向(顺坡向)的土压力条件下,被加固的复合土体不易随沉井下沉滑动到沉井内,达到土方边坡的稳定,从而起到保护大浦一站的效果。

灌注桩施工前先按照设计坡比挖土放坡,在土体挖至▽4.0m(灌注桩与水泥搅拌桩施工操作高程)时整平场地,放样施打灌注桩和水泥搅拌桩。为了缩短基坑支护施工时间同时能确保支护桩的施工质量,为主体工程(泵站沉井制作)施工争取工期,灌注桩施工时安排两台桩机从桩轴线中心向两侧背向施工;由于灌注桩桩径为100cm,桩中心距为140cm,两桩净间距仅为40cm,为了避免在下一根桩施工时影响前一根桩的成桩质量,施工时采用跳打(先1、3、5,后2、4、6)方法施工。在灌注桩施工的同时进行水泥搅拌桩施工,搅拌桩施工顺序为从二站侧向大浦抽水站侧,由于水泥搅拌桩施工时间短,施工至与灌注桩相邻时留两排搅拌桩在灌注桩施工结束后再施工,这样有效避免了灌注桩与搅拌桩在施工时的相互干扰。

水泥搅拌桩采用“四搅两喷”,具体的流程如下:定位→制备水泥浆→预搅下沉→喷浆搅拌上升→重复喷浆搅拌下沉→重复搅拌上升→成桩移位。严格控制搅拌桩各项技术参数,以保证桩基质量。垂直度及桩长控制:搅拌桩施工过程中,对于防渗搅拌桩的施工,必须保证机架的平整度和导向架的垂直度。搅拌桩垂直偏差不超过1%,桩位偏差不大于50mm,在桩架上,用明显标记标明每米刻度和达到相应桩长的终止位置,确保桩长不小于设计值。成桩质量控制:按经计算确定的每根桩所需水泥量和水量配制水泥浆,每根桩一桶浆;水泥浆要不断搅动,确保浆液的均匀,避免离析现象产生,待压浆前慢慢放入集料斗中。搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求,搅拌机每米下沉或提升的时间,深度记录误差不得大于50mm,时间记录误差不得大于5s,以保证每一深度均匀地得到搅拌。桩机配有经过国家计量部门认证的自动监测记录的仪器安装在深层搅拌桩机操作平台上,开钻前把各种参数设置进去,如桩号、日期、桩长、水灰比、段浆量、总浆量等,校对正确无误后开始钻进,在钻进过程中借助SJC型浆量监测记录仪可以在光标上清晰地看到浆量注入的数据,如低于段浆量仪器会自动报警,提示操作人员补浆,全桩施工结束后可以打印出各种参数及喷浆曲线图可以判定喷浆均匀程度。

4 沉井施工

沉井为单井,顺水流方向长22m,垂直水流方向长23.5m,底高程为

▽-13.0m,顶高程▽-3.0m,顺水流方向及垂直水流方向各有三道隔墙,把沉井分为16格。在支护桩龄期到达后开挖基坑剩余土方,挖至沉井建基面制作沉井,沉井制作完成达到28天强度开始下沉。沉井下沉施工流程如下:沉井制作→拆模清理→输水输泥管路安装→搭设作业平台、安装泥浆泵、高压水泵及水力机械调试→水力冲泥排浆(沉井井位监测)→循环施工、纠偏等→下沉到位。下沉时配备两套水力挖塘机组从沉井中心四格向沉井外围井格对称除土,均衡下沉。每层挖深控制在0.5m以内,相邻井格内的土面高差不超过1.0m;井内取土必须按以下要求循环施工:开挖坑深50cm→形成锅底→向四面冲削→四周保留土堤→挤土下沉;严禁高压水枪冲土冲至刃脚外,造成井外塌方或对基坑支护产生较大扰动;加强观测,时刻了解井体的稳定情况,以便及时做出相应措施;当沉井下沉到持力层后,均衡对称挖除沉井外围土层至设计高程,即13.0m(图1)。

5 安全措施

为了确保沉井下沉安全及基坑支护安全采取以下措施。

(1)在基坑支护大浦站侧坡面采用10cm厚C20细石混凝土覆盖,并做好排水系统,防止雨水渗入土体对基坑支护稳定产生不利影响;(2)在沉井西侧预留高程为▽9.0m的土体待沉井下沉到位后该部位工程