大型泵站基坑及引渠軟基開挖施工技術(shù)簡析

李寶國

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

某泵站為灌溉用水加壓泵站，泵站設(shè)計(jì)凈揚(yáng)程40.6 m，設(shè)計(jì)引用流量2.59 m3/s。加壓泵站建筑物由引渠、前池、事故調(diào)節(jié)池、主泵房、副廠房、換路間和變電站等組成。

泵站工程區(qū)域主要土層為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)壤土、砂壤土和細(xì)砂。淤泥為灰、灰黑色，流塑狀，偶夾層狀細(xì)砂或壤土，堤岸附近有輕粉質(zhì)壤土；淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土為灰黑色，流塑—軟塑狀，其下部多夾有細(xì)砂或砂壤土；粉質(zhì)壤土為灰、灰黃色，軟塑—可塑狀；砂壤土為灰、灰黃色，以松散狀為主；細(xì)砂為灰、灰黃、黃色，以松散—稍密狀為主，局部呈中密狀。

2 基坑開挖重點(diǎn)

2.1 基坑降水

本工程施工跨兩個(gè)汛期，泵站緊鄰引水外江，泵站基坑建基面低于現(xiàn)狀江底，地下水位較高，外江水位高于堤內(nèi)水位時(shí)向地下補(bǔ)給，基坑開挖區(qū)土質(zhì)透水性高，基礎(chǔ)坑降水是影響基坑能否順利開挖的關(guān)鍵。

2.2 基坑防滲

在泵站前池與引渠之間修建圍堰，以阻斷外江來水，對圍堰迎水面進(jìn)行防滲處理，并對圍堰基礎(chǔ)、圍堰兩側(cè)、基坑滲漏點(diǎn)進(jìn)行防滲堵漏。

2.3 基坑開挖

泵站基坑開挖大部分受地下水影響，開挖最大深度6.3 m，基坑開挖應(yīng)選擇合適的施工方法來滿足工期要求。

2.4 引渠清淤開挖

引渠段多為淤泥或淤泥質(zhì)粉質(zhì)壤土，引渠前接外江，后接引水泵站，開挖量較大，應(yīng)采取先進(jìn)的施工工藝，在滿足工期要求的前提下降低成本。

3 基坑降水與防滲方案

3.1 降水方案

工程區(qū)地下水為第四系孔隙潛水，下部礫（卵）石層及含細(xì)粒細(xì)砂為含水層?；A(chǔ)透水性較強(qiáng)，基坑降水采用管井、井點(diǎn)排水的方法，井點(diǎn)位于開挖基坑開挖線外。根據(jù)工程地質(zhì)特性和基坑平面形狀，井點(diǎn)布置成環(huán)向矩形。

3.2 圍堰基礎(chǔ)防滲方案

泵站基坑臨近圍堰基礎(chǔ)滲漏點(diǎn)、外來水補(bǔ)給點(diǎn)，需進(jìn)行防滲處理。堰基防滲采用水泥土防滲墻的施工方案，防滲墻墻厚0.2 m，深入泥巖層0.5 m。

3.3 防滲墻施工

根據(jù)現(xiàn)場情況和施工需要，水泥土防滲墻施工包括水泥漿拌合站、泥漿制備系統(tǒng)及儲料場等。排渣、排水、導(dǎo)流溝系統(tǒng)沿平行防滲墻軸線布設(shè)，泥漿系統(tǒng)附近各建1個(gè)污水坑，并與排渣、排水溝相通。廢渣、廢水沉淀后用自卸汽車運(yùn)至指定位置。攪拌樁成樁工藝采用“一次噴漿、二次攪拌”或“二次攪拌、三次噴漿”工藝，主要依據(jù)土質(zhì)情況及施工深度確定。

4 基坑開挖方案及施工過程

4.1 基坑開挖方案

泵站場區(qū)開挖最大高度1.6 m，該部分開挖位于地下水位以上，可采用常規(guī)反鏟挖掘機(jī)開挖方法?；娱_挖最大深度6.3 m，基坑尺寸50 m×30 m。采用WB-4/10型拉鏟挖掘機(jī)和WY100反鏟挖掘機(jī)配合開挖的施工方法。

4.2 施工過程

施工前應(yīng)建好施工平面控制網(wǎng)、高程系統(tǒng)，按設(shè)計(jì)要求精確放出開挖高程及開挖邊線。開挖前完成井點(diǎn)降水、截滲墻的施工。開挖前采用全站儀、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量放樣，確定開挖范圍和高程。

泵站場區(qū)開挖最大高度1.6 m，第一層開挖后組織場區(qū)輕型管井降水施工。該區(qū)開挖采用1.0 m3反鏟挖掘機(jī)開挖，74 kW推土機(jī)集料，8～10 t自卸汽車運(yùn)輸至指定的堆土場，邊坡及排水溝人工修整。

泵站施工區(qū)基坑開挖最大深度6.3 m，分5層開挖，采用拉鏟挖掘機(jī)開挖并由自卸汽車?yán)\(yùn)出碴。

5 引渠清淤

引渠清淤為靜水施工，清淤開挖需一次性將淤泥開挖至引渠渠道外，渠道凈寬90 m，開挖時(shí)采取定樁橫挖法進(jìn)行，選用絞吸式挖泥船施工。

本工程清淤采用1200型絞吸式挖泥船（生產(chǎn)率200 m3/h）施工。開挖時(shí)從下游向上游進(jìn)行。

5.1 沖填區(qū)布置

本工程清淤的沖填落淤區(qū)布置在渠道兩側(cè)堤防外的灘地內(nèi)，根據(jù)灘地現(xiàn)狀，0+000—0+800沖填區(qū)位于渠道右岸，0+800—1+600沖填區(qū)位于渠道左岸。

5.2 排泥管線布置

陸上排泥管線布置：本施工段內(nèi)沖填區(qū)均位于大堤背面，陸上排泥管主要為沖填區(qū)灘地用管和沖填區(qū)內(nèi)的延伸排泥管。灘地上排泥管采用“兩硬一軟”（即兩節(jié)硬管，一節(jié)橡膠管）的連接方式。

水上排泥管線：主要是渠道內(nèi)的輸泥管，挖泥船配備足夠水上管線，輸泥管為聚乙烯泡沫浮體穿鋼管形式。

5.3 清淤施工

渠道河水位以上土方開挖完成后，沿堤防布設(shè)一條測量導(dǎo)線，供施工控制使用。

本工程沖填區(qū)均位于灘地內(nèi)，在近引渠兩側(cè)的堤防上設(shè)置退水口，退水口為開敞寬頂堰。

排水渠布置：施工前自泄水口末端起，開挖排水渠引導(dǎo)泄水口的水流排入附近河流，以不淤積航道和不污染水源為原則。

渠道疏浚清淤施工：采用扇形橫挖法施工，分段、分層、分條開挖，利用定位樁為擺動中心，左右邊錨配合絞刀橫移擺動挖泥，疏浚土料通過排泥管線填到指定沖填區(qū)。施工期間，當(dāng)流速小于0.5 m/s時(shí)采用順流開挖，當(dāng)流速大于0.5 m/s時(shí)采用逆流開挖。

陸上排泥管線用載重汽車運(yùn)輸，人工進(jìn)行連接，水上管線用錨艇配合人工連接。排泥管線平坦、順直，彎度力求平緩，不得出現(xiàn)死彎，出泥管口伸出圍堰坡腳外的長度不小于5 m。

6 質(zhì)量控制

6.1 挖深挖寬控制

一是在疏浚區(qū)設(shè)置水尺，水尺須穩(wěn)固并垂直水面。二是挖泥船操作人員須對設(shè)在挖泥區(qū)附近的水尺定點(diǎn)觀測，準(zhǔn)確記錄，嚴(yán)格按照水位標(biāo)尺讀數(shù)計(jì)算絞刀頭下放深度，以控制挖深。三是施工前對挖泥船的水深指示尺認(rèn)真校核，使挖深指示尺的讀數(shù)與實(shí)際挖深相符。四是施工時(shí)隨時(shí)進(jìn)行質(zhì)量自檢和復(fù)檢工作，發(fā)現(xiàn)超深大于0.2 m時(shí)，立即查找原因并及時(shí)調(diào)整絞刀下放深度；發(fā)現(xiàn)有欠挖的地方立即返工處理。五是挖泥船作業(yè)必須嚴(yán)格按照定位開挖標(biāo)志施工，必要時(shí)調(diào)整船位，操作人員必須熟悉施工圖紙，了解開挖精度，掌握船舶的橫移速度和擺動慣性，選擇合理的對標(biāo)位置和挖寬。

6.2 邊坡控制

為確保施工質(zhì)量，各區(qū)之間及岸邊邊坡的開挖應(yīng)依據(jù)泥層厚度及土質(zhì)不同分臺階開挖，臺階最大高度不超過1.6 m，自然塌坡后形成1∶4的邊坡。

在岸邊挖泥時(shí)，如果泥層較薄或底泥為懸浮質(zhì)淤泥，應(yīng)采用絞刀只吸不絞的施工方法，以最大限度地清除污染底泥。

6.3 泄水控制

重視排泥場排出的水質(zhì)檢測工作，對泄水口出水定期進(jìn)行取樣、送檢。

7 效益分析

7.1 工程質(zhì)量

泵站基礎(chǔ)開挖共劃分12個(gè)單元工程，經(jīng)評定單元工程全部合格，合格率為100%，隱蔽工程一次性通過驗(yàn)收；泵站分部工程質(zhì)量優(yōu)良，引渠清淤分部工程質(zhì)量合格，整體工程被評為優(yōu)良工程。

7.2 施工工期

該工程基坑開挖計(jì)劃工期為2個(gè)月，實(shí)際工期45 d，提前15 d完成，為主體工程按期完成創(chuàng)造了條件。

7.3 經(jīng)濟(jì)效益

本工程基坑開挖、渠道清淤兩部分總造價(jià)為495萬元，通過優(yōu)化，工程成本為320萬元，共節(jié)約成本175萬元。