船行二站拆建工程中深基坑支護方案的選擇與應用

（宿遷市宿城區(qū)水利工程建設(shè)服務(wù)中心 宿遷 223800 宿遷市農(nóng)業(yè)資源開發(fā)規(guī)劃設(shè)計評審中心宿遷 223800 宿遷市水務(wù)勘測設(shè)計研究有限公司 宿遷 223800）

1 工程概況

船行二站為灌區(qū)的兩座水源泵站之一，建于20世紀90 年代，泵站設(shè)計流量為14.3m3/s。泵站位于中運河沿岸，利用長度約200m 的引河從中運河引水灌溉，引河與中運河垂直相交。現(xiàn)狀泵站共設(shè)置13 臺26 寸混流泵，配13 臺110kW 電動機，布置在東西走向的引河的北側(cè)河岸，為側(cè)向進水、一列式布置，機組東西向排列。受地形條件及機組排布的限制，出水池長度僅為4m，而寬度達50m，出水口無漸變段，僅通過6m 寬橋涵與另一座水源泵站匯流。因此其進、出水條件較差。

此次泵站的拆建改造中，結(jié)合現(xiàn)狀地形條件，經(jīng)多種方案比選，最終選用4 臺套1400QZ-70 (-2°)型潛水軸流泵，配套4 臺YQGN990-16P-560kW-10kV 型電動機，額定功率560kW×4。泵站采用跨河式布置，濕室型塊基式結(jié)構(gòu)，泵室縱軸線長14.00m，橫軸線長16.70m。泵室機組采用一列式布置，控制室、配電室位于南岸，檢修間位于北岸。

泵站擬建位置的南側(cè)為鄉(xiāng)村混凝土道路，路面高程為22.10m。站址北側(cè)為管理所現(xiàn)有道路、綠化地面，高程為23.20m。泵室擬建位置的引河河底高程為15.30m，引河兩側(cè)為漿砌石護坡，頂部為防護擋墻，墻頂高程為19.20m。泵室的底板設(shè)計底高程為12.50m，基坑最大開挖深度為10.70m。由于引河北側(cè)為管理房的辦公樓、管理道路，南側(cè)為地方居民的房屋，無開挖放坡空間，因此需在基坑開挖的過程中對兩側(cè)河坡進行支護。

2 支護方案選擇

2.1 基坑工程概況

（1）基坑規(guī)模：基坑開挖面積約2452.0m2。支護長度約214.0m。

（2）基坑挖深：北側(cè)開挖區(qū)域基坑開挖深度為：23.20-12.50=10.70m；南側(cè)區(qū)域基坑開挖深度為：22.10-12.50=9.60m。

（3）環(huán)境概況：基坑所在場地為新建開發(fā)場地，基坑開挖范圍未見管道和管線。基坑東側(cè)為引河河道，基坑北側(cè)的基坑開挖最外層邊線距離已建辦公樓約2.00m，基坑西側(cè)的基坑開挖最外層邊線以外為河道，基坑南側(cè)的基坑開挖最外層邊線距離水泥路面最近距離為1.2m，距離居民房6.2m。

2.2 工程地質(zhì)情況

此次勘察查明，在鉆探所達深度范圍內(nèi)，場地地層層序如下：

①-1層：素填土（Q4ml）。雜色，松散，主要成分為粉土、粉質(zhì)黏土，上部含大量植物根系。

①-2層：淤泥（Q4ml）。灰色，灰褐色，流塑，含腐殖質(zhì)及貝殼碎屑，有腐臭味，稍有光澤反應，低干強度，低韌性。

②層：粉質(zhì)黏土（Q4al）。灰黃色、灰黑色，軟塑～可塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性，局部夾薄層稍密狀粉土薄層。

③層：粉土（Q4al）。灰黃色，黃色，稍密，濕，無光澤反應，搖振反應迅速，低干強度，低韌性。

③-A層：粉質(zhì)黏土（Q4al）。灰黑色，灰黃色，軟塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性，局部夾稍密狀粉土。

④層：淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（Q4al）。灰黃色、灰黑色，軟塑，局部流塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性。

⑤層：粉土（Q4al）。灰黃色，黃色，稍密～中密，濕，無光澤反應，搖振反應迅速，低干強度，低韌性。

⑥層：粉質(zhì)黏土（Q4al）。灰黑色，灰黃色，軟塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性。

⑦層：粉質(zhì)黏土（Q4al）。灰黃色，黃褐色，可塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性。

⑧層：粉細砂（Q3al）。灰黃色，黃色，中密，飽和，礦物分層主要為石英、長石及云母碎屑，顆粒級配一般，局部為中密狀粉土。

⑨-A層：含砂粉質(zhì)黏土（Q3al）。灰黃色，黃色，可塑～硬塑，稍有光澤反應，中等干強度，中等韌性，局部混有密實狀砂，含砂量為20%～40%，分選性差。

⑨層：中粗砂（Q3al）。黃色，灰黃色，中密～密實，飽和，礦物成分主要為石英長石及巖石碎屑，顆粒級配一般，局部為密實狀細砂。

⑩層：含砂姜黏土（Q3al）。黃褐色，灰黃色，硬塑，局部可塑，稍有光澤反應，高干強度，高韌性，含大量砂姜，粒徑2～5cm，局部夾薄層密實狀砂，該層未穿透。

2.3 水文地質(zhì)條件

（1）地表水

場地區(qū)主要地表水源為附近溝渠，鉆探期間溝渠內(nèi)水位約18.30m。

（2）地下水及其腐蝕性

在勘察深度內(nèi)，擬建處地下水為潛水，3 層粉土及以上飽和土層為主要潛水含水層。鉆探期間的潛水水位為18.06～19.30m。

潛水主要接受大氣降水、農(nóng)田灌溉及河渠側(cè)滲補給，主要排泄于自然蒸發(fā)和河渠側(cè)排。

2.4 初步支護方案

根據(jù)基坑開挖深度，結(jié)合周邊環(huán)境、地質(zhì)條件及對施工作業(yè)面的要求等，從安全、經(jīng)濟的角度出發(fā)，結(jié)合施工工藝、施工周期等因素，基坑東側(cè)和西側(cè)整體采用自然放坡，基坑的南北側(cè)岸坡采用“拉森鋼板樁+預應力錨索”進行支護。

鋼板樁在工程基坑支護的應用中，優(yōu)點較多，其承載力強，自身結(jié)構(gòu)輕，鋼板樁構(gòu)成的連續(xù)墻體具有很高的強度與剛性；水密性好，鋼板樁連接處鎖口結(jié)合緊密，可自然防滲；施工簡便，能適應不同的地質(zhì)情況和土質(zhì)，可減少基坑開挖土方量，作業(yè)占用場地較小；作業(yè)高效，施打方便；材料可回收反復使用，在臨時性工程中，可重復使用20～30 次。

鋼板樁既可作為防護樁，又能進行截滲，而且能夠反復利用，工程投資相對較小，故選用鋼板樁作為支護主體。因鋼板樁其變形較大，結(jié)合基坑較深情況，選用樁長15m 的拉森鋼板樁。鋼板樁頂部設(shè)計高程為19.00m，樁頂設(shè)置1.50m 平臺，平臺以外向上部地面放坡，坡比為1︰1.5。基坑底高程為12.50m，樁底高程4.00m，嵌入深度8.50m。

為保證基坑的穩(wěn)定性，在其樁體頂部布置兩排鋼絞線錨索，形成組合整體。錨索采用直徑15.2mm 的鋼絞線，上、下排單根錨索分別設(shè)置3 根、5 根鋼絞線，以15°角向下錨入土體，錨索孔孔徑為300mm，孔內(nèi)灌注水泥砂漿，上、下排錨索長度分別為12m、28m，均設(shè)置5.0m 的自由段。錨索布置間距為3.0m，與鋼板樁結(jié)合部位設(shè)置縱向槽鋼圍檁，通長布置。

3 施工過程

在施工單位進場后，先修筑了引河東側(cè)的圍堰，完成施工截流。隨后進行了引河側(cè)排水、鋼板樁的施打。在引河內(nèi)表面水排除后，兩側(cè)鋼板樁施打完成，施工隊對鋼板樁后部邊坡進行了削坡修整，對樁前土體進行了開挖，為錨索施工填筑操作平臺。

整個施工過程進行10 天左右，在基坑的南側(cè)混凝土路靠近基坑側(cè)的土體發(fā)生了開裂，路肩土體發(fā)生了滑動，最大開裂寬度達9cm。基坑北側(cè)管理所辦公樓外部混凝土地面也出現(xiàn)分布不均的裂縫。考慮到基坑周邊建筑設(shè)施的安全及基坑整體的穩(wěn)定，施工暫時停止。

4 支護加固方案

根據(jù)施工中基坑周邊土體開裂、發(fā)生相對滑動的情況，兩側(cè)的現(xiàn)狀土體性狀已經(jīng)發(fā)生了變化，而鋼板樁本身也存在著變形大的缺點，在本工程中對于兩側(cè)建筑物的安全考慮略顯不足。加之基坑周圍土體較差，基坑岸坡存在部分回填土，雖經(jīng)過長期的沉實，但由于引河內(nèi)水位快速下降，土體自身水位下降過快而導致土體的位移和滑動。

針對以上情況，目前采用的支護方案已不能保證基坑的安全與穩(wěn)定，故應采用相應措施對其加固。目前，基坑支護范圍主要由兩部分組成，即上游翼墻段和泵室段。上游翼墻范圍較寬，南北兩側(cè)距離當?shù)鼐用穹课荨⒐芾硭k公樓較近；泵室段支護范圍較窄，距離房屋較遠。

結(jié)合此種情況，此次基坑加固總體的思路為減小基坑兩側(cè)土體變形，保證建筑物的安全。為充分利用已施打鋼板樁，將已實施鋼板樁作為兩側(cè)截滲樁，在引河兩端施打水泥土攪拌樁，使基坑封閉。對于上游翼墻段，采取在鋼板樁外側(cè)重新實施鋼筋混凝土灌注樁，取消該段鋼板樁的錨索，在灌注樁頂部的蓋梁上重新設(shè)置錨索，使支護樁調(diào)整為“灌注樁+預應力錨索”，灌注樁蓋梁頂部高程為20.00m，樁底高程為0.50m，樁體直徑為800mm，間距1.30m，錨索間距調(diào)整為2.60m，共計1 排。對于泵室段，利用其場地較為開闊的條件，已實施的鋼板樁繼續(xù)作為支護樁+截滲樁，在現(xiàn)狀鋼板樁的內(nèi)側(cè)距離樁體5.0m 并保證泵室外部1.0m 操作空間的位置加設(shè)9.0m 的鋼板樁，樁頂高程為16.00m，形成二級平臺，總體為梯級支護形式。

此種加固方案，在理論計算中能夠滿足要求，在實際應用中效果明顯，各類監(jiān)測參數(shù)均滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

隨著工程建設(shè)技術(shù)水平的發(fā)展，各種新工藝、新材料不斷出現(xiàn)，支護的材料和形式也在不斷創(chuàng)新。結(jié)合工程實際條件，選擇安全可靠性高、施工周期短、可操作性好、工程投資經(jīng)濟的支護方案尤為重要。此次初步選定的鋼板樁支護方案具有施工便捷、結(jié)構(gòu)簡單、一樁多用等優(yōu)點，但在基坑支護深度較大時也存在著變形大等缺點。該工程對鋼板樁輔助以錨索加固，房屋等建筑物段優(yōu)化為變形量較小的灌注樁作為加固措施予以完善，保證了基坑的穩(wěn)定以及周邊建筑物的安全，為基底下部工程實施創(chuàng)造了良好的施工條件。