水庫高水位情況下的基坑支護設計與應用

楊 帥

（德州市水利局水利施工處，山東 德州 253000）

擬建入庫泵站位于德州市陵城區丁東水庫北側，基坑為閥門池、泵站主體、前池、引水閘等建筑物的開挖空間，基坑大致呈長方形，其中南北長（基坑開挖上邊線間距）約58 m，東西方向寬約21～39 m，基坑四周地形平整，基坑開挖深度根據基底標高的不同為5.50～6.50 m。工程基坑開挖為自然放坡，安全等級為3級，其結構重要性系數為0.9，設計使用期限為1年。

1 基坑支護設計方案

該泵站工程基坑深度6.5 m，達到深基坑標準，結合該區域水文地質、周邊環境條件和現有施工力量，提出了基坑支護設計方案，并通過專家論證。

基坑北側，基底標高13.8 m，現狀渠道基底標高14.05 m，高差0.25 m，施工時可不采取支護措施。

其他三側采用自然放坡，坡比1∶1，坑壁掛鋼絲網片噴射混凝土，泵站主體段基坑深度6.5 m，前池段基坑開挖深度自南向北漸變為5.5 m，支護做法如下：

1）坑壁噴射60 mm厚的混凝土面層，面層鋼筋網采用單層鋼絲網片，網片型號1.8 mm×50 mm×50 mm；2）上口外翻根據現場實際情況設置2.0 m，每隔1.50 m砸入HRB400級14 mm鋼筋，用以掛網，強度等級C20；3）噴射混凝土面層骨料選用含泥量不大于3%的中粗砂和粒徑小于20 mm的級配礫石，水泥與砂石的重量比宜取1∶4～1∶4.5，砂率宜取45～55%，水灰比宜取0.4～0.45，鋼筋與坡面的間隙應大于20 mm。

2 地下水及地表水控制方案

根據《德州市潘莊引黃灌區農業節水工程建設項目巖土工程勘察報告》和現場踏勘顯示，多年來地下水埋深為地面以下4.3 m左右，豐水期或庫區蓄水量大時，水庫滲流作用明顯，地下水位最高可達2.3 m。為了保證基坑安全，地下水處理采用“坑外截水+坑內降排水”相結合的降水方案，從而為施工創造干地條件。

2.1 止水帷幕設計

考慮到擬建引水閘上空有高壓線，攪拌樁施工時，機械設備應與其保持10 m以上的安全距離，基坑坡頂四周設置U字型止水帷幕，采用單排雙軸水泥土攪拌樁，兩噴四攪施工工藝，套接一孔法搭接。止水帷幕長度應按底標高3.0 m（絕對標高）控制，樁長16.0 m，直徑600 mm，間距400 mm，臨樁搭接長200 mm。水泥土攪拌樁采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥做固化劑，水泥摻入量不小于20%，單位被攪拌土體中的水泥用量不小于360 kg/m3。

2.2 管井設計

止水帷幕內，基坑四周設置降水井，內部設置疏干井，井間距10.0 m左右，井深約12 m（自現狀地面19.0 m算起），擬建建筑物墊層施工前需對疏干井進行封井。止水帷幕外側設置觀測井和回灌井，井深均為9 m，根據帷幕四周觀測井水位變化程度判斷是否施工回灌井，若觀測井水位變幅較大，應該停止降水并及時回灌。

管井成孔施工工藝依據該地區地層特點，采用水沖反循環鉆機成孔，確保孔徑不小于700 mm，濾水管使用外徑為400 m，內徑為300 mm的無砂混凝土管，外層濾水網采用雙層60目濾網或土工膜，濾水管與孔壁間填充中粗砂，井底需設置井托。成井完成6 h內洗井，洗井要時刻觀測水位變化和出水量大小，并抽水檢驗濾水效果。

根據現場實際情況和地層條件，在基坑內降水的同時應進行坑外明溝排水。在邊坡坡腳外0.3 m處設置400 mm×300 mm的明溝，明溝內填入2～4 cm碎石，明溝坡度不小于0.3%，溝底抹水泥砂漿防滲。明溝排水時，要控制流速和強度，減少長期降水和繞滲對周邊環境的不利影響。

3 工程監測

基坑監測是基坑工程中的一項重要環節，應從基坑開挖前開始到地下工程完成為止，本工程采用儀器和巡視檢查相結合的手段進行現場監測。基坑監測頻率綜合考慮了周邊環境、自然條件、基坑的類別和安全等級以及各施工階段情況而確定，能夠系統反映監測對象的變化情況。在無數據異常和存在事故征兆的情況下，通過提高監測頻率，加強預警、制定突發事故應急預案等手段來確保基坑的安全穩定。

4 風險分析

深基坑工程實施前，要充分考慮可能存在的風險，并據此設立嚴格的操作程序及補救方案來避免和減少風險。

1）來自巖土層結構及參數方面的風險。由于巖土工程勘察本身局限性（剖面以點代面），場地中某一地段可能存在未查明的軟弱土層；或實際揭露的地質情況與資料提供的相關參數不符，導致放坡和穩定性計算失真，支護安全度不夠。

2）來自施工方面的風險。沒有嚴格按照支護方案實施；基坑周邊2 m范圍堆土堆料或停放機械；基坑超挖；協調關系處理不當，開挖中間間歇時間過長，暴露巖土層強度降低；不重視信息化施工等。

3）基坑降水的風險。根據勘察報告，場地內砂土及砂壤土地層內地下水具有微承壓層，若降水井打穿上部相對隔水層－壤土，基坑降水效果會有影響。

5 結語

通過采用止水帷幕阻斷水庫補給、基坑內管井降水、坑外排水、坑壁噴砼支護相結合的施工方法，解決了靠近水庫滲水量大、地下水位高的問題。本工程實例得到了良好的應用，對類似工程具有一定的指導意義。