電排站施工工程基坑降水與防滲漏方案淺析

佛山市順德區(qū)陳村鎮(zhèn)國土城建和水利局 廣東佛山 528000

摘要：水利工程的施工環(huán)境各不相同，做好建筑物基坑降排水和防滲工作是水利建設的重點，應在整個施工過程中落實，保證施工質量和安全可靠性。本文以某電排站的施工過程為例，結合工程施工特性和工程地形及地質條件對施工基坑降水方案繼續(xù)比選，期望能給人們這方面有益的參考和借鑒。

關鍵詞：電排站；基坑；深井降水；水泥土攪拌樁；防滲墻

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，生產(chǎn)和生活對水資源的要求越來越高，因此水利工程建設的發(fā)展處在前所未有的良好時期。但是在一些水利工程中，由于方案和施工技術的不完善，導致了施工質量的不到提高，滲漏情況嚴重，威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。如何解決此類問題刻不容緩，下面就此結合實例進行討論和分析。

1 工程概況

某電排站主干工程包含以下部分：壓力水箱、前池、站前節(jié)制閘、泵室、連接段、控制豎井、出水箱涵（兼作自排涵），防洪閘首和出水池。此外還包括降壓站、管理房、廠區(qū)道路等。電排站主要的功能是抽排團結圩內(nèi)澇水。

2 工程施工特性

工程區(qū)堤內(nèi)場地較開闊，施工布置較方便，堤外略嫌狹??；施工項目較多、工期緊、單項作業(yè)強度高，施工中機械化程度要求較高；各種建筑材料距離施工現(xiàn)場運距較遠，運輸機械需求量較大；施工季節(jié)性強，泵房～出水池段建筑物受外水位限制及雨情影響較大。

3 工程地形及地質條件

電排站位于珠三角地區(qū)，其地面高程1.5～2m，溝塘眾多，塘底高程一般在1.25m左右。右岸堤頂高程6.5～7.5m，寬度一般為5.8m。

根據(jù)本次勘察成果，擬建場地地層主要由人工回填土（Ⅰ-1）灰褐色～黃褐色粉質粘土，可塑狀態(tài)，層頂分布高程6.7～7.3m，層底分布高程3.3～3.35m，層厚2.0～4.3m；粉質粘土（Ⅱ-1）土體一般呈軟可塑狀態(tài)，層頂分布高程3.5～3.6m，層底分布高程3.3～3.35m，厚度0.6～0.9m；淤泥質粉質粘土（Ⅱ-2）土體一般呈流塑狀態(tài)，層頂分布高程2.6～3.3m，層底分布高程1.8～2.5m，厚度1.0～1.5m；淤泥質粉質壤土（Ⅱ-3）土體一般呈流塑狀態(tài)，層頂分布高程1.5～1.3m，層底分布高程-0.16～0.32m，厚度1.5～3.2m；粉細砂（Ⅱ-4）呈透鏡體分布，松散狀態(tài)，層頂分布高程1.5～1.8m，層底分布高程1.1～1.3m，厚度0.9～1.0m；粉質粘土（Ⅲ）土體一般呈硬塑狀態(tài)該層層頂分布高程1.0～1.2m，層底分布高程-0.15m，層厚1.3m。

電排站站房基礎下分布的多為淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質壤土，粉細砂在堤基內(nèi)呈透鏡體分布，且穿堤基。淤泥質粉質粘土、淤泥質粉質壤土滲透系數(shù)4.10×10-8～6.80×10-6cm/s，土體具有弱～微透水性；粉細砂滲透系數(shù)在I×10-4～I×10-3cm/s左右，土體具有中等透水性。

擬建場地內(nèi)地下水類型為第四系孔隙水，主要賦存于淤泥質粘土、粉細砂中，主要受大氣降水補給，以地表蒸發(fā)和向低洼處排泄（溝塘和河道）為其主要排泄方式，地質勘探期間，場地內(nèi)穩(wěn)定地下水位埋深1.0～1.50m，分布高程1.4～1.5m，高于建基面高程；電排站泵室建基面高程3.0m左右，泵室及穿堤涵箱基礎下存在中等透水的砂層，施工過程中需降低地下水來保證工程順利實施。

4 施工基坑降水方案比選

本工程建筑物建基面高程分別為站前節(jié)制閘高程1.3m、前池及岸墻高程1.1m、泵房（含泵室、壓力水箱、豎井控制段）高程1.0～1.2m、出水箱涵（含防洪閘首，下同）高程1.3～1.4m。建筑物建基面離粉細砂層頂距離0.5～1.0m、低于地下水面線約1.0～3.0m；根據(jù)以上分析，必須在工程施工期內(nèi)降低地下水位和截斷地下水補給才能保證施工基坑邊坡穩(wěn)定和永久建筑物工程順利實施。實施前比選布置深井降水與水泥土攪拌樁防滲墻圍井兩種處理方案。

方案一：深井降水方案設計

（1）基坑等效降水半徑ro

根據(jù)泵室、前池等的平面布置，將基坑納入深井群降水范圍，平面尺寸為130m×30m，將井圈范圍作為一個大井。

基坑等效降水半徑ro

按下式計算

ro=0.29（a+b）

式中a、b—分別為基坑長、短邊，a=130m，b=30m。

經(jīng)計算ro=46.4m。

（2）降水影響半徑R

式中：s為降水深度，s=11-3=8m；

k—滲透系數(shù)，k=5.05m/d。

H—含水層厚度，H=7m。

經(jīng)計算R=95.13m。

（3）基坑涌水量計算

將基坑作為一口大井，均質含水層承壓～潛水非完整井基坑涌水量計算公式如下：

式中：γ0—矩形基坑等效半徑，γ0=46.4m；

S—基坑水位降深，S=8m；

k—滲透系數(shù)，k=5.05m/d；

R—降水井影響半徑，R=95.13m；

H—含水層厚度，H=7m。

h—基坑中心水面線至砂層底的深度，h=3.5m。

經(jīng)計算Q=1156m3/d。

（3）深井抽水泵配置

每口井內(nèi)配揚程15m、流量15m3/h潛水泵1臺，另降水基坑按深井數(shù)的50%配備用泵。

（4）降水水位觀測系統(tǒng)

為了監(jiān)測群井運行過程中的降水效果，以便隨時調(diào)整井群運行工況和控制數(shù)據(jù)，保證降水正常運行及施工期對已有建筑物可能造成的危害，須設置降水觀測系統(tǒng)。本工程共需布置4根臨時測壓管，觀測地下水位變化。根據(jù)測壓管水位控制深井的運行，并盡量實行自控運行。

（5）深井封堵

主體工程完成后，撤出井中的抽水設備，并對深井進行分層封堵。砂層內(nèi)封堵材料采用反濾料回填，砂層以上段采用粘性土料回填，回填應逐層填實。

方案二：水泥土攪拌樁防滲墻圍井方案設計

工程建筑物基礎持力層均為淤質軟土層，地基處理方案采用水泥土攪拌樁提高地基承載力。水泥土攪拌樁主要目的是截斷地基下透水性較強的粉細砂透鏡體，確保施工時基坑抗浮穩(wěn)定滿足要求。

防滲墻由四段組成：堤腳線外側防滲墻，軸線長60m；東側防滲墻，軸線約長70.9m；西側防滲墻，軸線約長74.96m；內(nèi)圩側防滲墻，軸線約長50.0m。攪拌樁呈壁狀布置，平面上防滲墻呈“口”字形。外河側攪拌樁首尾和東西側外河端處攪拌樁相連，東西側內(nèi)圩端攪拌樁越過細砂層透鏡體，嵌固在淤質粉質壤土層（Ⅱ-4）中，在平面上形成封閉的防滲墻，全面圍封粉細砂層。

防滲墻墻頂高程的確定，根據(jù)基坑開挖高程結合現(xiàn)場地形確定，在外河圍堰填筑完成和2m高程平臺形成以后，在設計堤腳線外側0.3m（防滲防沖墻軸線，下同）和堤防兩側開挖邊坡2m高程1.0m寬平臺外邊線0.3m處實施防滲墻。

水泥土攪拌樁分兩種樁長布置：對于外堤腳線水泥土攪拌樁，其不僅在施工期作為臨時工程起防滲作用；同時在以后的運行期作為永久工程起防沖作用——護岸保堤，確保工程處堤防穩(wěn)定。由此確定此段水泥土攪拌樁樁底至老粘土層頂，樁頂高出設計堤腳線高程3m以上0.3m，即樁頂高程3.1m，平均樁長約9m。對于東西及圩內(nèi)側水泥土攪拌樁，其純粹作為臨時防滲工程。因此，其只需截斷粉細砂透鏡體并深入上下相對不透水層一定深度即可?？紤]其作為臨時工程，深入上下相對不透水層各0.5m。根據(jù)地質報告，平均樁長約4.0m。

按深層攪拌法技術規(guī)范要求，水泥土防滲墻最小厚度不宜小于150mm，攪拌樁的搭接長度不宜小于100mm。

防滲墻墻體厚度按以下公式計算：

式中：S—有效厚度（m）；

△H—墻體兩側水頭差（m），取△H=6；

[J]—水泥土允許比降，取[J]=50；

ηj—系數(shù)，取ηj=1.1。

由上式計算得S=132mm。

在攪拌樁直徑D=0.6m，樁距L=0.58m情況下，搭接處厚度為150mm，滿足要求。

表1 兩方案工程投資比較

由此確定水泥土攪拌樁的布置，防滲防沖工程攪拌樁都呈壁狀布置。對于東西及圩內(nèi)側攪拌樁，其防滲墻線長約175.86m，樁距0.58m，搭接處厚度150mm，共計313根樁；對于堤腳線外河側攪拌樁，其軸線長約60m，樁距0.50，搭接處厚度300mm，共計156根樁；合計以上共需水泥土攪拌樁690m3。

由表1可見，方案二投資較方案一優(yōu)。

深井降水施工工藝比較成熟，但施工期管理運行費用大，本工程砂層比較薄，降水效果不明顯；水泥土攪拌樁防滲墻圍井方案對施工機械要求高，但和主體工程地基處理方案一致；通過對兩方案的地形、地質、主體工程地基處理方案、工期和工程投資等方面比較，綜合權衡選定方案二作為推薦方案。

5 結語

由上文可見，通過比較選擇的基坑防滲結合建筑主體工程地基處理的方案，很好地解決了施工條件造成的問題，保證工程的進度不受外界條件影響和施工過程中基坑穩(wěn)定的要求，保留下來的防滲墻圍井也可以改善電排站的地質條件，明顯地節(jié)約了施工成本，提高了施工的質量。

參考文獻：

[1] 孫中玲.深基坑圍護工程的滲漏處理[J].商品與質量：建筑與發(fā)展，2011年第6期.

[2] 王忠良.建筑工程深基坑施工的案例研究[J].地球，2013，（3）.

上接第21頁

（1）混凝土樁承臺施工完成后進行擋土墻施工時，因鋼管支撐妨礙擋土墻的施工，須將鋼管支撐拆除，為保證承臺不因邊坡土方側壓力大的影響而向河涌中心方向位移，須用Φ200鋼管支撐在承臺和靠涌河側的鋼板樁之間，間距2m設一道；

圖3 經(jīng)修改和補充后的河涌基坑支護方案示意

（2）在整個施工過程中，必須保證河涌中心兩排鋼板樁之間7.0m寬的土方最后開挖，可以起到壓住河床、保持河涌中心因卸載而失去平衡以及作為施工平臺的作用；

（3）河涌中間的支撐梁施工前，要拔除靠河涌中心妨礙支撐梁施工的鋼板樁，并挖除河涌中間的施工平臺，為防止樁承臺和檔土墻向河涌中心方向位移，采用Φ300鋼管臨時支撐在兩側的樁承臺之間，間距5m設一道，待支撐梁施工完成并達到75%以上設計強度后再拆除；

（4）支撐河涌中間的鋼管時，必須保證兩岸擋土墻背后回填土密實。

4 結語

綜上所述，通過比較，在處理混凝土管樁水平位移和斷樁問題時，方案二比方案一更安全可靠。用鋼板樁代替靠河涌中間的兩排槽鋼，在兩管樁間增加鋼筋混凝土支撐梁等主要措施，不僅將項目的過程中的風險減少到最低的程度，而且使河涌整治的工程項目能達到可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]李澤良.河涌整治工程中基坑支護的施工技術[J].珠江水運.2013（10）

[2]黃振.淺析河涌整治工程中軟基處理方法[J].中國水運.2012（10）

[3]溫智慧.沙貝涌基坑邊坡塌方事故分析及幾點啟示[J].廣東水利水電.2010（10）

上接第22頁

置原則相同，風管貼梁敷設，強電橋架沿墻敷設，凝結水管布置在其下方，新風管支管均貼梁敷設進入房間，凝結水管道由橋架下方進入房間，如圖2所示。

圖2 走廊二管線綜合布置圖（單位：mm）

六、管線深化設計和綜合布局注意事項

（一）深化設計需與施工方案相匹配

深化設計不僅要考慮將管線排布合理，還要根據(jù)建筑、結構的造型和具體情況，考慮如何在滿足質量、進度、降低成本的前提下順利施工。這就要求深化設計方案操作性、可行性強，需要與施工方案密切結合。

（二）深化設計及綜合布局注重細節(jié)

（1）空調(diào)風管、供回水管、冷凝水管、熱水管等需要保溫，管線排布時應預留出合適的保溫空間。公共區(qū)域的上述系統(tǒng)管線尺寸都很大，占用很大的空間。排布這些系統(tǒng)管線時，在考慮充分利用空間的同時一定要照顧到工序內(nèi)容的完整性，預留保溫的厚度及維修空間，便于后期的維修管理。本項目需要保溫的系統(tǒng)管線很多，并且管線尺寸大，集中分布在公共走道的上方，經(jīng)深化綜合布局既完成系統(tǒng)管線的合理分布也預留后期維護的空間。

（2）噴淋橫干管上要接出支管以布置噴頭，應預留出接頭空間。自動噴淋系統(tǒng)管線復雜，尤其是末端支管較多，占用干管所在標高的整個平面區(qū)域。在干管接出支管時，預留出接頭空間，有利于末端的安裝。

（3）走廊送回風口、燈具、感煙探測器、消防廣播、噴頭等布置應統(tǒng)一協(xié)調(diào)，避免沖突。一般風口、燈具應居中安裝，呈直線布置；空調(diào)風口和消防噴頭有一定距離，以免影響噴頭的響應時間。

（4）強弱電橋架之間應有一定距離，以免相互干擾。按照電氣安裝驗收規(guī)范，強弱電系統(tǒng)的電線電纜、橋架之間應保持應有的距離，防止強電系統(tǒng)因電流產(chǎn)生電磁感應干擾弱電通信信號。

在不影響使用功能、保證安全的前提下各專業(yè)支吊架應盡可能采用綜合支吊架，經(jīng)合理布局后綜合支吊架美化安裝空間環(huán)境、節(jié)約機電工程的安裝空間、節(jié)省支吊架材料。

七、結束語

通過機電管線的布置技術在本工程中的應用，既滿足了結構及裝修的要求，又有效地解決了管線設備的標高和布局問題，避免了交叉施工時產(chǎn)生沖突，提高了工作效率。工程最終施工完成的各系統(tǒng)、設備、管線美觀大方，層次清晰，在全面滿足使用功能的基礎上，創(chuàng)造了更具觀感的優(yōu)秀作品。