基坑支護安全技術在船閘擴建改造工程中的應用

代彥 李磊

摘 要：文章以實際工程為例，首先闡述了基坑開挖中難點，然后對基坑主要支護方式進行了分析，并對堆存區(qū)、渡汛、邊坡安全防護進行了討論，最后總結了支護技術在富春江船閘工程中的作用，防止了坍塌事故發(fā)生、確保基坑開挖安全。

關鍵詞：基坑開挖 噴錨支護 邊坡防護

1.工程概述

富春江船閘擴建改造工程位于錢塘江中下游桐廬縣富春江水電樞紐右岸，緊臨電廠大壩和老S20省道。船閘按1000t級設計。新建船閘工程由防滲過水圍堰、上引航道、老船閘改建成永久過船航道、新建船閘、下引航道、下引航道節(jié)制分水閘、分流導航設施及系靠船設施等組成。

本工程船閘主體基坑砂卵石開挖方量約9.5萬m3，石方開挖方量約8萬m3。新建船閘位于富春江大壩下游，與老船閘相連，距離大壩約130m，與廠房之間最短直線距離約300m。根據(jù)地質資料顯示，閘室基礎為新鮮至微風化巖體；新船閘基礎為強風化和弱風化凝灰?guī)r，表面覆蓋層厚度平均約2m。

基坑開挖地質較復雜、場地空間狹小、并且受環(huán)境因素（泄洪、建筑物、滲流量）影響較大。如圖1所示，基坑開挖秉承先支護后開挖原則。開挖分層進行，以開放式機械開挖與爆破相結合。根據(jù)現(xiàn)場實際地形，在標高+7.0m左右搭設爆破鉆孔平臺，高度較大的邊坡以分梯段、臺階爆破法開挖。同時配合人工從上往下清除坡面雜物和松動巖石，達到施工面平整的效果。

2.基坑開挖中難點分析

（1）本工程為擴建改造項目，涉及到對老船閘保留部位的保護，會對原有樞紐大壩的結構安全、電站發(fā)電、當?shù)亟煌ǖ韧獠堪踩?；地方農(nóng)業(yè)及農(nóng)民生活、老船閘穩(wěn)定安全帶來一定影響。由于震動、降雨、大壩泄洪、大壩或江南灌渠滲漏等誘發(fā)滑坡、崩塌等次生災害。對船閘構筑物影響最大的施工環(huán)節(jié)主要是基坑開挖。

（2）本工程是在電站泄洪大壩下的河床上建船閘，給定的條件是：圍堰就地取材以砂卵石修筑過水圍堰，泄洪時段為4月15時～10月15日。泄洪將淹沒船閘施工基坑、危及圍堰安全，船閘施工區(qū)域內(nèi)邊坡穩(wěn)定。

（3）新建船閘基礎位于閘室和下閘首區(qū)有一地質逆斷層通過，斷層區(qū)基巖節(jié)理發(fā)育、巖體破碎、起伏變幅大。由地質斷層引起的滲漏、崩塌、地基基巖均勻性差、不確定因素多等不安全因素；影響到圍堰、高邊坡防護安全和施工安全。

（4）船閘基礎設計全部坐落在巖石地基上，擬建船閘上閘首開挖與老船閘零距離相接，基巖爆破開挖震動將危及原有樞紐大壩的結構、老船閘和圍堰的穩(wěn)定安全。

3.基坑主要支護方式

3.1高邊坡施工安全

3.1.1船閘開挖高邊坡情況

擬建船閘上閘首開挖基坑底高程為-9.91m、江南灌渠與老船閘頂面平齊，高程為+26.2m，S20省道地面高程約為+31.m，邊坡高差近40m。（該區(qū)還有原電廠運營的小型水力發(fā)電站及進出水引道影響）此區(qū)巖石開挖設計以4：1放坡，分4級邊坡。為保證當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和村民生活，頂口開挖線以保住江南灌渠正常引水為原則，調(diào)整開挖邊坡坡比，并確?；娱_挖底口結構尺度。

3.1.2開挖

高邊坡區(qū)巖石基坑開挖：上部表層、強風化巖層高程段與拆除鋼筋混凝土小型水力發(fā)電站土建結構同步開挖，采用分層修路、鑿巖機分層鑿除、分層出碴的開挖方式。一層開挖完成后，讓出場地，進行鉆孔噴錨支護施工，并力圖形成開挖、支護平面交叉流水作業(yè)；開挖前進行噴錨支護。中風化巖層采用分層小藥量光面剝離爆破開挖。

3.1.3錨桿施工

錨孔由測量人員準確標識在巖壁上，搭設雙排鋼腳手架作為施工作業(yè)平臺，腳手架按鉆機成孔角度搭設，錨孔由潛孔鉆機成孔，清孔后埋設鋼錨桿，注漿由孔底逐漸向孔口注入。

3.1.4受噴面處理

噴混凝土前對受噴巖面進行清理，對所有滲水點采用鉆孔埋設引流管將滲水引出巖壁，保證受噴面沒有明顯透水點；對巖面活動石塊進行清理；對巖面溝縫或活動巖面、三角區(qū)巖面首先濕潤，分層分次噴護固定巖體。形成分階梯狀巖面層后掛網(wǎng)，為噴射混凝土支護面層作準備。

3.1.5噴射混凝土面層

噴射砼施工工藝采取干拌法噴射工藝，即將骨料、水泥和速凝劑按一定比例干拌均勻，然后裝入噴射機，用壓縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮狀態(tài)壓送到噴槍，再在噴嘴處與高壓水混合，以較高速度噴射到巖面上，形成強度等級為C20，噴層厚度為60～100mm的混凝土面層。

3.2堆存區(qū)、渡汛、邊坡安全防護

3.2.1常規(guī)邊坡防護和大壩泄洪邊坡防護

本工程特殊的過水圍堰將新建船閘施工區(qū)、下引航道工程全線施工區(qū)乃至碎石加工堆存區(qū)、棄碴堆存區(qū)邊坡防護變成常規(guī)邊坡防護和大壩泄洪邊坡防護兩種工況。圍堰施工中形成的采用了放坡，分層填筑，設2層馬道平臺；坡面上用格賓石籠覆蓋后，再采用30cm厚混凝土護面的支護方式。這種支護形式增加了圍堰主體的穩(wěn)定性，有效地抵御汛期過水時洪水的沖刷。此外，圍堰內(nèi)部進行了固結灌漿堵漏處理，在圍堰堤角設置了截水、排水系統(tǒng)，以防圍堰漏水，杜絕基坑滲水過多。

3.2.2棄碴或臨時存放區(qū)防護

棄碴堆存區(qū)和臨時存放區(qū)以堆存開挖出砂卵石為，主用于加工混凝土用骨料，船閘開挖出的石碴用于修筑施工道路為臨時堆放混合料。本工程為擴建改造項目大型建筑工程，前期規(guī)劃場地狹小、主要位于水域河灘，難以適應工程的需求；開挖料不允許外運，兼顧資源再利用等原因，使100余萬m3開挖料只能堆存在現(xiàn)場，占用原分流泄洪兩側河道。常規(guī)堆存防護為：一般開挖料堆高以材料特性按5m左右分級控制，每級設3.5m寬度馬道平臺，坡腳設集水排水明溝；用于加工骨料的砂卵石料由于取料的不確定性，按其自然穩(wěn)定安全邊坡堆存，行洪臨江側在堆料中間部位首先取料、改變邊坡成為5m寬左右的分級馬道平臺。

3.2.3渡汛臨時存放區(qū)邊坡防護

洲頭或堤頭臨時存放料按水力作用下的堆料休止角（本區(qū)按開挖砂卵石材料，取1：5），削坡整坡，坡面以鋼筋石籠防護；一般過水邊坡以1：5坡比削坡，坡面留大粒徑卵石防沖刷。

棄碴堆存區(qū)過水邊坡因其糙率大，抗沖性較高（又因用于回填的時段不確定性），擬采用3m分級、自然穩(wěn)定邊坡設4m寬馬道平臺進行防護。

3.2.4特殊邊坡防護

骨料加工給料場采用腭式破碎機進料需自落篩分工藝，要有較大的直立高度；碎石加工場基礎修建在砂卵石地層上，直立墻采用大方腳、墻身采用60cm鋼筋混凝土結構，墻體靠篩分堆料區(qū)正面每間隔4～5m設1道支承斜墻。給料場直立墻高5.5m～7.0m。

骨料加工尾水沉淀物堆存區(qū)主要為水洗后泥砂沉淀物，含水量高、脫水時間長、近似粉質粘土特性，外運困難，最適宜回填造地加高塘家州，其防護邊坡用開挖石渣作濾水堤壩。

3.3地質斷層區(qū)邊坡支護

富春江船閘有f3地質斷層橫穿新建船閘，影響下閘首、閘室18～20號基礎施工及圍堰安全。經(jīng)綜合比較、取消斷層基礎處理諸多施工工藝設計方案，采取單排樁基和錨桿加高噴加固圍堰形成深基坑支護。斷層區(qū)和斷層影響變更為：取消樁基礎、采用換填混凝土、注漿固結提高地基整體性方案。

深基坑支護緊臨圍堰內(nèi)坡腳，基坑支護深度9～11m，采用結構為：單排φ1500鉆孔灌注樁，樁距2m，嵌巖≥6倍樁徑，樁身上部上部設腰梁，錨桿從腰梁和樁身錨固在圍堰基礎下的基巖或砂卵石層上；樁與圍堰之間高噴固結砂卵石、形成減壓防滲體。

4.結束語

綜上所述，本工程基坑開挖施工持續(xù)了6個多月，通過合理地運用支護技術，有效地防止了坍塌、涌水事故的發(fā)生?；娱_挖中的高邊過支護是工程基礎深挖、暗挖、堆土等土方施工中必不可少的環(huán)節(jié)，不僅能為工程安全提供有力的保障，還能減少對土地占用，具有十分重要的的環(huán)保意義。

參考文獻：

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