閘站工程基坑開挖及降水施工技術分析

臧俊才

（東臺市水利建設有限公司，江蘇 東臺224200）

1 引言

閘站工程是水利樞紐工程的重要組成部分，承擔著防洪抗澇、水路運輸、調水抗旱、水產養殖等多項重要作用。對于一個城市而言，閘站工程不僅能阻擋洪水，還能防止內澇，因此，往往在城市建設中，處于優先發展的重要地位[1]。

基坑開挖和降水施工是閘站工程的基礎性建設項目，在整個工程建設過程中具有重要的作用[2]。本文基于光榮河閘站工程，重點探討分析了該工程基坑開挖和降水施工的技術措施，以期為類似工程項目提供借鑒和指導。

2 項目概況及工程特點

2.1 項目概況

光榮河閘站設計流量10m3/s，采用鋼筋混凝土箱涵輕型結構，閘站設抽排孔4 孔（凈寬3.0m），自排孔1 孔（凈寬3.0m），抽排孔共設4 臺套900ZLB-160 型軸流泵，配套電機功率132kW，總裝機功率528kW；站身底板面高程-1.5m，底高程-2.3m，底板順水流方向長14.8m，垂直水流方向長20.2m。站墩頂高程4.5m，墩厚0.7m。閘站上設凈寬4.0m、總寬4.6m 交通橋1 座。基坑開挖設計坡比為1∶3.0，在高程0.0m 處為4m 寬戧臺。

2.2 工程特點

工程特點包括以下3 部分：

1）該工程所處地區水文地質條件復雜。根據相關資料記載，該地區50 年一遇防洪水位為3.5m，20 年一遇防洪水位為3.0m；根據現場勘察場地內鉆孔的標準貫入試驗成果，土層自上向下為素填土、淤泥質粉質黏土夾壤土、粉質壤土、粉質壤土夾淤泥質粉質黏土、粉質黏土、粉質砂壤土。

2）該地區周邊地理環境復雜。該站位于光榮河支河北側、川東港丁溪河南岸，東側為丁溪河排泥倉，距離站身底板60m，北側為丁溪河，距離站身底板70m，西側為南北交通便道，距離站身板60m，南側為2.5m 寬交通便道，距離站身底板100m。

3）該工程施工要求較高。閘站地面開挖高程以河道兩側現狀地面平均高程4.0m 控制，按1∶3 坡比閘塘處先統一開挖至0.0m，設4m 寬戧臺。閘站基坑降水采用明溝結合輕型井點和管井降水，管井根據滲透條件確定。

3 施工設備簡介

根據施工進度計劃及現場條件，需配置1m3液壓反鏟挖掘機3 臺，滿足生產及工作場面調配要求。需配置自卸汽車（10t）5 輛，滿足施工強度要求。同時，需配置推土機1 臺，高壓潛水泵4 臺（用于車輛清洗），潛水泵（0.75kW）45 臺，裝載機1 輛，全站儀（KTS-442LC）1 臺，水準儀（DS32）2 臺，柴油發電機（50kW）1 臺，泥漿泵（15kW）2 臺，污水泵（3kW）2 臺。

4 基坑開挖及施工降水主要施工技術

4.1 圍堰填筑

攔河圍堰填筑前，先以挖掘機對壩址雜質、淤土等進行清除。壩體筑以推土機為主，采用“進占法”進料，利用推土機進行碾壓，局部地方采用人工電夯壓實。壩體填料就近利用基坑水面上部位開挖土方填筑。

4.2 測量放樣

開挖前，對開挖區域重新進行地形及斷面復測，并設置施工測量平面和高程控制網。對開挖工作面進行范圍框定、高程標志、軸線定位。開挖時，利用挖掘機從開挖面一側向另一側推進。

4.3 閘塘積水排除

為保證圍堰在基坑初期明排期間穩定，排水時控制基坑水位下降速度不大于0.5m/d，選用型號為13.3cm 的泥漿泵（流量80m3/h，功率15kW）1 臺，另配備1 臺備用。

4.4 基坑降排水

確定基坑降排水基本方案是：坑外截水溝排水和基坑內集排水、基坑管井降水的基坑排水方案。

基坑坡肩：在基坑外1.5m 外整平地面設置30mm×50mm的排水溝，在最低點設置集水井，井點比溝底深50cm，并配置潛水泵，不讓地面水流入基坑內。

基坑內：基坑四周距坡底角線1m 位置開挖寬0.6m 深0.5cm 的環形壟溝，坡度為1%，坡向集水坑，集水坑為1.5m×1.5m，集水坑較排水溝深0.5m。

井點布置：在基坑內部四周均勻布置管井降水，管井底高程-9.0m，內徑400mm，間距為6m。基坑總布置約32 口管井。在基坑開挖前3d 開始預降水，地下水降至底板下0.5～1m。

4.5 基坑支護

在土方開挖過程中，按照既定坡比進行開挖施工。對于開挖工作面較小的、地質條件較差的盡可能放到最大坡度、同時采取6m 長梢徑不小于0.16m 圓木樁支護措施。

4.6 土方開挖

基坑土方開挖采用干法施工方法，基坑開挖設計坡比為1∶3.0，閘站基坑在高程0.0m 處為4m 寬平臺。基坑土方開挖自上而下臺階開挖法施工。先從閘站上游西側翼墻段開始開挖，逐步向下游翼墻段開挖至0.0m，后再開挖閘站底板基坑，再向兩側連接翼墻段延伸開挖分層交叉流水施工，直到設計基坑底。

為防止機械開挖撓動結構物的地基原狀土，機械開挖需預留40cm 厚的保護土層由人工挖除。

4.7 開挖區圍擋

在基坑四周固定時可采用鋼管并打入地面，沿開挖區兩側設立封閉圍擋，在出口及進口兩側采用防欄網封閉圍護，其余部分圍擋采用鋼管做立桿。

5 基坑開挖及施工降水技術特點分析及穩定性計算

5.1 技術特點分析

本閘站工程的基坑開挖及施工降水施工技術的特點：（1）在開挖過程中，實行“多測多復”施工方針，水平標高和邊坡坡度要確保符合設計要求；（2）加強土方開挖時的標高和邊坡測量，控制開挖質量，做到不欠挖，不超挖，確保基礎土的質量。

5.2 穩定性計算

基坑開挖后，一般需要進行穩定性計算。本工程中，重點關注基坑邊坡穩定性。邊坡在抗滑樁作用下處于極限平衡狀態，此時邊坡穩定性系數K=1，根據力學公式：

式中，Fs為下滑力；γ 為取重度，取19.8kN/m2；G為邊坡滑體自重；V為滑體體積；c為黏聚力，L為滑面長度；φ 為碎石塊內摩擦角；T為下滑力；α 為可能滑動面坡角；Q為上部載荷；κ 為抗滑樁穩定效果等效系數，一般取κ=0.57。

根據實際觀測，取c=18kPa，φ=19°，Q=19.8kN/m3，代入式（1）～式（3），可以計算得到K=0.867＜1，因此，可以判定邊坡穩定性良好，基坑開挖穩定性滿足要求。

6 結語

通過以上施工措施，光榮河閘站施工項目順利完成，各種力學性質和建設標準均達到了設計要求。因此，本文所論述的施工工藝，具有一定的科學性和合理性。可以為類似工程項目的施工奠定基礎。