泵站主泵房深基坑开挖工程的探讨

1、泵站主泵房深基坑开挖工程的探讨摘要 泵站主站房基坑挖掘过程中在受到地基土质差、 地下水位高等 不利因素影响下，尝试使用了钢板桩支护截渗，并配合使用其他施工 措施取得了良好的施工效果，为特定条件下的基础处理提供了相应经 验。关键词泵站基坑钢板桩钢板桩结构具有重量轻，强度高，锁口紧密，施工方便，施工速 度快等优点，虽然其用钢量大，造价较高（钢板桩不再回收利用时）， 在港口板桩码头或作深基坑的支护时，钢板桩的使用还是较为普遍 的，但在泵站深基坑开挖中使用还比较少见。电力排水站进行重建时，由于受到泵站工程地质条件的制约， 在 采取轻型井点排水、木桩护坡等办法不能根本解决基坑开挖出现的土 坡塌方问题时，

2、采用钢板桩支护截渗的方法，取得了良好的效果，从 而确保了泵站工程的施工进度和施工质量。一、工程概况项目位于市区的最南端，西面紧邻河道。该镇8 0 %的排涝任务均由原有的两座排涝站(* 电站和 * 电排站)承担，然而，这两座泵站均为二级排水站，其中的*电排站始建于1 9 7 8年，几十年来虽然 经过了几次技术改造，但限于种种原因，设计标准偏低，排涝系统规划欠妥等一些根本性问题一直没能解决。特别是泵站运行要受到下游的 * 大泵站制约，因此出现涝渍时不能正常排水。为了适应 * 镇工农业生产的稳步持续发展，决定把* 站迁址重建，将原有的两个二级泵站合建成一个一级排涝站，将涝水直接排入* 江。重建的泵站

3、定名为*电排站，其受益面积有2 8 0 0 h m 2 ,其中鱼塘为8 60 hm2 ,它将是*区目前装机容量最大的泵站工程。重建的电排站位于*联围1 9 + 2 0 0桩号处。泵站辖集雨面积 93km2,按1 0年一遇2 4 h暴雨量(206. 4 mm) 3天排 干的标准设计，总排水流量为3 5. 4 2 m 3/s ,装置1 6 0 0 Z LQ 9 . 5 8型立式轴流泵4台，配TL1000 20/215 0型1 0 kV立式同步电动机，总装机容量4 X 1 0 0 0 kWo泵站工程等别为三等，主要水工建筑物为3级。泵房为块基型结 构，四周有边墩，基础为联合底板，其底部高程为珠基-5

4、 .3 5 m,下部采用预制管桩基础，设计打桩平台高程为-3 mo二、水文地质条件镇地处亚热带，气候温暖，雨量充沛，且大部分雨量集中在49月 之间，其余月份雨量较少。年最大雨量1 7 2 0. 9 mm,最小9 33 . 8mm,平均 1 4 7 5. 6 mm。电排站位于西江干流左岸岸边，所处河段地形单一，主要受西江和北 江洪水的控制，潮汐的影响甚少，基本上属于非潮感区。泵站所在地 段原属河相冲积平原，地形呈阶梯状，堤外为河滩台地，堤内为鱼塘、 稻田和蔬菜地。根据地质勘察报告，地质构造从上至下分别是：人工 填土层(防洪堤)、第四系河流相松散沉积物层、第三系灰砂基岩层。各岩土层的特性自上而下为

5、：(1 )回填粉质黏土，厚3 . 8-12. 4m,为筑堤填土，填筑较 坚实，硬且可塑。泵站的出水涵管全部埋设在本层，防洪堤身经长期 沉实后，填土已稳定、密实，承载力也较高。(2 )粉土，厚8. 020. 3m, 土层稳定，全场分布，是泵房 基础的持力层，土质硬，可塑，承载力较高。(3 )细砂，厚17. 331. 3m,全场分布，土质松散至稍密。(4 )粉砂，厚8 . 48 . 6m,仅见于部分地层，饱和松散(5 )淤泥质粉砂黏土，厚3 . 29 . 6m,分布较广，饱和，流 塑至软塑。(6 )中微风化灰砂岩，岩面不平，高差较大，致密，坚硬，强度高, 但埋深大，一般在地表以下3 84 5 m处

6、。场内地貌单元简单，土层变化不大，多为粉土和粉质黏土、粉砂、砂 但强度不均且较低，地下水埋深较浅，水量较丰富，地下水位高，场 地属二类及其他地基条件。三、基坑施工电排站重建工程于1 9 9 8年1 2月破土动工， 开挖基坑，填筑围堰。主泵房的基坑经过1 0多天的施工基本挖出雏形。 接下来采取的工程 措施包括有：打桩平台、轻型井点排水、木桩护坡、钢板桩支护、基 坑深井降水和基面处理六个环节。1 .打桩平台按设计要求，打桩基面高程为-3 . 0 m ,但当基坑开挖至设计高程 以后，由于地下水位较高，水量较多，采用常规的边沟排水方法均未 能有效地降低地下水位。由于地基土呈现饱和状态，此时如有扰动极有

7、可能变成淤泥质粉细砂，降低承载力，桩机就无法进入工作面操作。为了避免上述问题发 生，决定采用回填1 m厚比较干燥的黏土， 经过整平碾压后作为打桩 平台基面，从而保证了打桩施工队的顺利进场施工。2 .轻型井点排水由于基坑开挖面下近1 0 m深处范围内的土质均含有淤泥质，透水性差，极容易产生流沙管涌，加上在管桩施打过程中产生的震动，边坡 塌方更为严重，对基坑边坡的稳定是极为不利的。为了保持打桩平台填土不受水浸，确保管桩施工的顺利进行，经有关 专家详细勘察后，在使用水泵明排水方法未能奏效的情况下， 决定采 取人工降低地下水位的方法，即采用轻型井点排水的方法。具体做法 是用钢管和硬塑管成孔成井，沿基坑

8、四周每隔3 m布置一个6 m深的 井点，总共布置了4 0个井点。井点采用挖掘机沉压1 5 0钢管成孔，然后将带孔眼的 1 0 0硬塑管用过滤布包扎后插入1 5 0钢管孔内成井，并且在硬塑管周边灌入碎米石。这样，就可用水泵先将 井水抽到泵房基坑两侧的集水沟内，再用水泵将渍水排出基坑之外。事实表明，采用轻型井点排水（井底高程约为-8 m）,确实在降低基坑地下水位方面起到了一定作用，在一定程度上保证了该站管桩施 工的进行。3 .木桩护坡管桩施工完毕后，对主泵房基坑做继续挖深工作，但由于地下水位未 能控制在有效高度以下，结果基坑涌水较多。施工中因为基坑在靠前 池和泵房左右三侧的开挖空间比较大， 开挖比

9、较顺利，但在靠出水涵 管即西江一侧，却出现了边坡塌方，致使基坑开挖不能继续进行。为保持边坡稳定，我们在基坑靠出水涵管一侧的2 .0 m和3 . 0m高程的坡脚处各打入了一排6 m长的木桩，间距0 . 5 m,并在木 桩顶码砂包护脚。但在继续进行基坑开挖时，仍然出现边坡开裂及下 滑的趋势，并有危及出水涵管地基安全的可能。 这就说明光靠井点排 水和木桩护坡仍然是不能从根本上解决上述问题。4 .钢板桩支护由于泵站工程开工时间较迟，在工程开工一个多月且基础管桩已完工 近1 0天后，主泵房基坑仍未能开挖至建基面5 . 3 5 m。为了保 证工期，工程指挥部召集设计、监理、施工单位等部门有关人员共同 商量

10、，决定采用钢板桩支护截水的方案，其结果是既起到了支护作用，又起到了截渗的作用。具体做法是在靠近出水涵管一侧的基坑边坡 处，即原来布置双排木桩附近布置了一排钢板桩， 桩位距主泵房底板 边线约3 m ,沿主泵房底板长边方向两端各延伸5 m布置， 总长为3 2 m。钢板桩为L S HI型，每根长9 m ,桩顶高程为- 1 . 5 m，桩 底高程为10. 5 m,在钢板桩顶部用1 0 mm钢丝绳拉锚加固， 锚向外江出水涵管一侧，并在该侧边坡进行削坡减载，以减少钢板桩 的压力。5 .基坑深井降水采用钢板桩后，解决了基坑支护和水平截渗的问题， 但仍未能降低地 下水位及解决钢板桩两侧的绕渗问题。 为把泵房基

11、坑开挖至-5 .35 m高程以下，必须将基坑水位至少降到-6 . 0 m高程，才能使基 坑保持干燥，故需截断地下水主要补给源的渗水以及钢板桩两侧的渗 水流。为此，除采用钢板桩外，我们还在主泵房基坑左右两侧各均匀布置了 4 口降水井，口径为12 7mm,成井深度为12. 0m,井底高程 在14.0 m左右，井壁采用1 2 7 mm套管，井下部的滤水管也用 1 2 7 mm套管加工，外包6层过滤布，用钻机成 14 6m m的孔，孔内放置套管，四周回填碎米石，底部密封，用扬程为4 0 m的小型水泵从套管内抽水，先将水抽到基坑两侧的集水沟，然后再用水泵排出基坑外。6 .基面处理采用钢板桩支护截渗和深井降水，能够很好地维持边坡稳定，并有效 地降低了基坑的地下水位，使基坑挖深工作得以顺利进行，但在挖至 建基面时，基坑仍有少量管涌。为此，施工中我们将基底超挖0. 3 m,然后回填0. 3m厚的碎石，并在基坑纵横方向均设置排水暗沟， 用碎石回填，间距约为45 m ,深约0 . 5m,以疏通管涌水流； 在基坑中间及靠进水前池一侧基坑外两边均设口径为1m的排水井， 井内套钢筋笼，外包过滤布，四周回填中砂，主要用于收集基坑内的 管涌水流，再排出基坑外，以保持基坑无积水。超挖