灵山岛尖水务工程东围尾水闸、泵站基坑支护工程

灵山岛尖水务工程东围尾水闸、泵站基坑支护工程

摘要:基坑支护技术是指在支护结构的保护下进行垂直开挖的一种施工技术。水

利水电工程中的排涝泵站、水电站、供水泵站、船闸、水闸等施也经常遇到深基

坑的问题,一般而言这类工程不适合做放坡开挖,而需用深基坑支护技术解决。文

章围绕水利工程基坑支护等方面的内容进行探讨。

关键词：基坑支护；结构；处理

1.概况

灵山岛尖位于广州市南沙区横沥镇，属南沙新区明珠湾区起步区，处于蕉门

水道和上横沥之间，东、南、北三面环水，是广州市防洪体系的一部分。南沙新

区灵山岛尖南段海岸及滨海景观带建设工程建设范围西起灵山岛南岸上横沥大桥处，沿岛南岸东至岛尖并折往岛北岸至现状的灵山尖涌北端河口，总长 4.431km。工程建设内容主要包括按200年一遇洪水标准对建设范围内的海堤进行达标加固

以及结合海堤布置的滨海景观带建设；建设水闸2座，分别为东围尾水闸与东环

涌南水闸；在规划纵一涌南端建设排涝泵站1座(东围尾泵站)；在东环涌南端堤

岸外建设一座水上巴士码头。

2.泵站设计

经综合考虑各类泵型的结构特点，东围尾泵站拟采用3台1600ZDBX-125J型

潜水立式轴流泵机组。另外，按照《起步区灵山岛尖海岸及内河湖工程设计例会

会议纪要》（穗南区水会纪[2014]57号文）要求，考虑远期城市发展而引起增大

泵站规模的需要，在土建上预留1台机组的安装空间。泵房采用墩墙式湿室型。

泵房的三面为挡土（水）墙，每台水泵之间用墩墙分开，单独形成进水室，进水

条件较好。各进水室设有拦污栅和检修闸门，当水泵发生故障需要维修时，其余

机组可以照常运行，相互干扰少，运行可靠性较高。泵房为钢筋混凝土结构，分

为两层，上层为水泵层，下层为流道层，采用簸箕形进水流道。泵房采用整体式，顺水流方向长25.3m，垂直于水流方向长22.1m。泵房顶高程为9.0m。水泵进水

流道宽度3.8m，水泵安装高程1.91m。泵站的消能防冲设施与防渗措施参照与泵

站并列的东围尾水闸，出口设15m长、0.5m深消力池。泵站防渗措施采用上、

下游各设一道与东围尾水闸防渗墙同轴线的联体搅拌桩防渗墙，与东围尾水闸形

成完整的防渗体系及抗震陷围封体系。

3.泵站地基处理设计

东围尾水闸、泵站与市政道路江灵南路相交，相交处采用了桥闸合建方式，

竖向荷载大，且对沉降控制要求高，设计的地基处理选用了灌注桩加固方式。泵

站底板底高程为-1.2米，原地面高程约为3.8-4.8米，因此基坑开挖深度最深为6米。

4.泵站（水闸）常用深基坑结构支护类型

4.1土钉墙支护

土钉墙由被加固的土体、锚固在土体中的土钉群和面板所组成，形成类似重

力式的挡土墙，土钉和土体构成复合体，以此来抵挡由墙后传来的土压力或者其

它附加的外力，从而保护好开挖面的稳定；而土钉间的变形则依靠钢筋网喷射混

凝土面层来加以约束，属于边坡稳定式的支护型式。土钉墙支护是用于土体开挖

和边坡稳定的一种新的挡土技术，由于经济、可靠且施工快速简便，成本费用低

已在我国得到迅速推广。不足之处：这主要因为土钉墙是限于地下水以上或经过

人工降水后的土体，从施工角度来看作为土钉墙支护的土体必须具有一定临时自

稳能力，以便给出时间进行土钉墙的施工。土钉墙适用范围：一般适用于地下水

位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱结砂土的基坑支护或边坡加固；

土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土；当基坑深度超过12m或对基坑变形要求严格的时候不宜单独采用。

4.2钢板桩支护

在我国使用钢板桩支护的时间是比较长而且比较简单，它的主要形式是有U、H、Z型和直线型、组合型、冷压薄板型等形式，常常是结合外拉锚垫板或内支撑型钢来构成的围护支护。钢板桩支护除了强耐久性、而且钢板还具有重复使用、

工期较短且简单等优点，而此支护的短处在于投入的资金较大，没有挡水和阻隔

微小土粒的作用，而且对于地下水水位较高的地区需要做隔水措施，支护刚度低

和开挖之后的变形较大，使用此支护前也该慎重考虑。不足之处：钢板桩的施工

可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动对周围环境影响较大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。钢板桩使用范围：钢板桩一

般适合安全等级为二级、三级，淤泥、淤泥质土、饱和软土及地下水位较高的深

基坑支护；钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，

所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。

4.3水泥土搅拌桩支护

水泥土搅拌桩以水泥作为原材料，利用其与水混合后的固化作用，使其与软

土形成塔接式的水泥土柱状和挡墙状，以形成支护结构。该支护结构除了可以挡

土和止水，还可以降低污染，防止振动，并且无噪音，操作简便，成桩工期较短，挤土轻微，在闹市区施工有较强的优越性。不足之处：厚度大(约为0.6h～0.8h，

h为基坑深)，占用建筑红线内一定面积，墙身水平位移较大等，尤其需要注意对

周边环境带来的负面影响。适用范围：适用于基坑安全等级为二、三级，建筑红

线允许，基坑周围环境要求不高，开挖深度不大于6m情况下。

5.支护设计

5.1地质情况

初设阶段勘察资料揭示，该区域地质情况为表层约3米厚填土，第二层厚约

18米深淤泥，第三层厚约15米深砂砾层。淤泥具有高压缩性，为确保基坑开挖

时边坡稳定，需进行基坑支护设计。

5.2支护方案比选

据现场条件及泵站设计情况，按规范判定该基坑为三级基坑。由于周边相连

的堤岸及市政道路与东围尾水闸、泵站同时进行施工．没有条件放坡开挖形成基坑。根据地质情况，选定以下两种方案进行比较。(1)钢板桩支护。将型钢插入土体，形成钢墙体支护以抵抗侧向压力；经计算，钢板桩难以承受6米高度侧向土

压力，且钢板桩支护体在淤泥土中变形过大，难以保证基坑安全。(2)水泥土搅拌

桩支护。利用深层搅拌机将相邻搅拌桩进行搭接施工，形成连续的水泥土墙体以

抵抗水和土产生的侧压力，从而形成基坑支护；经计算，水泥土搅拌桩支护难以

承受6米的侧向土压力，需在桩体支护基础上进行放坡开挖，扩大基坑面积，对

该泵站两侧的施工有较大影响。

5.3支护没计

经分析，钢板桩支护在淤泥土层中不能有效形成墙体以支护6米深基坑。而

单纯采用水泥搅拌桩支护后将形成大放坡开挖，增加了连接水闸、泵站堤防及市

政道路过渡段的长度，从而增加连接过渡段的投资（过渡段采用搅拌桩地基处理

设计）。经综合考虑，东围尾水闸、泵站基坑支护采用水泥搅拌桩加钢板桩结合