揚子熱電廠粉煤灰鋼板庫基坑施工及風險應對措施

劉國余

南京揚子動力工程有限責任公司

1 引言

隨著社會的發(fā)展，熱電廠行業(yè)逐漸興起，隨之粉煤灰產(chǎn)量也逐年增加，據(jù)統(tǒng)計目前全國產(chǎn)灰量可達5.3億噸[1-2]。粉煤灰的儲存和有效利用是保證電廠能夠連續(xù)生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，為了避免永久性粉煤灰堆放、滿足粉煤灰綜合利用市場需求，大型粉煤灰鋼板庫迅速發(fā)展起來[3-5]。

但目前還缺乏一套完成的鋼板庫基坑基礎(chǔ)施工流程，并且對在基坑開挖過程中挖方邊坡塌方、滑坡、邊坡超挖等施工風險的預防措施也沒有系統(tǒng)性的研究。本文以揚子熱電廠粉煤灰鋼板庫基坑為工程依托，對鋼板庫的施工及風險應對措施進行總結(jié)。

2 工程概況

圖1

“揚子熱電廠粉煤灰鋼板庫工程”布置在揚子石化現(xiàn)有廠區(qū)內(nèi)。揚子熱電廠主廠區(qū)位于乙烯大道西側(cè)、成品路與湛水路交叉路口東北角，熱電廠現(xiàn)有灰?guī)靺^(qū)位于熱電廠的西南側(cè)，湛水路與成品路交叉口西北角，目前新建鋼板庫擬布置在現(xiàn)有灰?guī)靺^(qū)東側(cè)、干煤棚西側(cè)，即在現(xiàn)有灰?guī)炫c干煤棚之間，靠近熱電廠西南部的圍墻。

本工程擬建兩座鋼板庫：一座30000m3粉煤灰鋼板庫，直徑36m，地上高度29m，地下開挖深度5.5m，負責收集現(xiàn)有電廠除塵灰；一座5000m3脫硫灰鋼板庫，直徑20m，地上高度15.5m，地下開挖深度3.5m，負責收集新建揚子綠色供汽車中心脫硫裝置產(chǎn)生的脫硫灰。土方施工期間，區(qū)域內(nèi)無對開挖影響的地下管、線等，基坑周邊無對基坑邊坡有影響的建（構(gòu)）筑物。

建設項目所在地六合區(qū)在地貌上屬南京至揚州間的寧鎮(zhèn)丘陵地區(qū)，系屬老山山脈余脈向東北延伸的低丘地帶，場地由下至上下穿的地層依次為泥巖、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土、雜填土（圖2所示）。本場地建筑場地類別為Ⅱ類，該場地地下水類型主要為孔隙水及弱承壓水。

圖2 鋼板庫基坑地質(zhì)剖面示意圖

3 鋼板庫基坑施工

3.1 工藝流程

輕型井點降水→定位防線→土方開挖→人工清底→地基驗槽→墊層澆筑→基礎(chǔ)施工→土方回填。

3.2 施工方法及要求

3.2.1 輕型井點降水

結(jié)合基坑平面尺寸、地質(zhì)和水文情況、工程性質(zhì)、降水深度等因素來綜合考慮井點的布置情況[6]。井點的布置主要分為兩種情況：當基坑寬度＞6m 時，較適合在基坑的兩側(cè)布置雙排井點；當基坑的長度和寬度都較大時，較適合布置環(huán)形井點。井點管距坑壁不應小于1.0m，間距由1.2m～2.0m。

3.2.2 定位邊線

土方開挖前根據(jù)開挖圖利用全站儀定位開挖區(qū)域各角點位置，并據(jù)此進行控制樁布設。在本工程中控制樁的布設滿足下列要求：各建構(gòu)筑物控制樁距離土方開挖邊線大于5.0m，控制樁埋設深度為1.5m，采用C20 混凝土澆筑。樁頂應高出地面100mm～200mm，控制樁為300×300×1500。

3.2.3 土方開挖

（1）利用水準儀對開挖基坑進行監(jiān)測，控制挖土方的高程，并按照國際規(guī)范標準來設計高度。（2）沿坡腳人工開挖300×300的排雨水溝，基坑周邊設置排水溝，并設置1個500×500×600mm的集水坑，以便及時用泥漿泵將坑內(nèi)集水排除。

3.2.4 人工清底

基坑清土施工采用人工進行，清除厚度為200mm 深的地基表面開挖時產(chǎn)生的浮土，清除表土過程中如有需要，清除深度可以達到表土清除干凈為止。清基范圍是基礎(chǔ)墊層兩側(cè)200mm范圍內(nèi)。清土時要從坡道對面開始，將土攢堆后用裝載機運往棄土地點。清土時由測量人員每平方米給定一個標點以便控制基底標高。

3.2.5 驗槽

（1）對中線及基底尺寸進行檢驗，使用全站儀進行檢測，偏差控制在規(guī)范規(guī)定之內(nèi)。（2）對邊坡坡度進行檢驗，使用坡度尺檢測，必須符合設計及規(guī)范要求，不允許偏陡。（3）對表面平整及基底標高進行檢驗，使用塔尺和水準儀進行檢測，符合有關(guān)規(guī)范規(guī)定。（4）對雜填土區(qū)域進行釬探，標明其區(qū)域大小記錄坐標、釬探深度、釬孔位置，按要求進行處理。（5）驗槽中如發(fā)現(xiàn)局部軟弱層土，必須完全清除至持力層后再次進行驗槽。

3.2.6 基礎(chǔ)施工

（1）環(huán)形基礎(chǔ)及庫底板回填工程。①為了減小工程成型后發(fā)生坍塌的幾率，采用壓實系數(shù)不小于0.94 的素土對工程庫底板下部進行分層壓實。無論是采用磚胎膜還是采用碼放沙袋的方式對基礎(chǔ)內(nèi)邊進行成膜處理，外圍采用鋼筋加固都是必不可少的。本工程將直徑為12mm的粗鋼筋加工成所需箍筋，在距墊層500mm 處設置第一道，并在第一道往上每隔1000mm 設置一道。采用直徑為22mm的豎筋對外圍進行加固，豎筋在箍筋內(nèi)每隔2000mm 設置一道，磚胎膜可直接成型，沙袋膜砌筑完成后需用砂漿抹面方可成型。②在對環(huán)形基槽處的環(huán)形磚胎膜進行砌筑時，環(huán)形磚胎膜的環(huán)形弧度、傾向庫中心的傾斜度要確保滿足技術(shù)要求。

（2）廊道鋼筋、環(huán)形基礎(chǔ)制作綁扎過程。①要按照設計尺寸在基礎(chǔ)墊層的基槽底部劃線定位布置鋼筋，在鋼筋安放完成后，采用綁扎絲對橫向鋼筋和豎向鋼筋進行綁扎固定。②采用搭接綁扎的方式對直徑小于14mm的鋼筋進行搭接，搭接長度應滿足國家設計標準的要求。③受力接頭橫截面積應小于受力鋼筋總截面面積的50%，并且受力鋼筋接頭在進行搭接時，需相互錯開搭接。

（3）環(huán)形基礎(chǔ)模板工程。①本工程采用鋼板作為模板進行鋼筋混凝土基礎(chǔ)的環(huán)形澆筑，采用鋼管支撐體系對模板進行支撐。②在地面上依據(jù)鋼板庫圓心畫出模板外邊線，根據(jù)邊線位置在鋼筋上焊接模板內(nèi)撐，鋼板沿邊線布置。通過鋼管支撐臨時固定鋼板，并采用鋼絲繩箍緊鋼板。③本工程施工時庫底板混凝土與基礎(chǔ)環(huán)梁混凝土分開澆筑，地板鋼筋在基礎(chǔ)混凝土澆筑之前預埋于基礎(chǔ)之中，為避免澆筑混凝土時鋼筋發(fā)生移位，采用綁扎絲對其進行綁扎固定。基礎(chǔ)混凝土澆筑完成后還要及時采用水準儀檢測法蘭，若混凝土澆筑導致法蘭發(fā)生移位或變形，需對法蘭進行及時校正。

（4）環(huán)形基礎(chǔ)及廊道混凝土澆筑工程。①確保對混凝土入模溫差的控制，混凝土入模時要及時振搗。振搗混凝土時振動棒要保持0.5m左右的間距均勻插入混凝土?；炷琳駬v完成后通過木槎控制至高程控制線，并在混凝土表面找平后采用鐵抹子對需壓光部位進行壓光處理。②采用覆蓋毛氈或養(yǎng)護薄膜等對澆筑后的混凝土進行養(yǎng)護。在混凝土終凝12h內(nèi)進行灑水養(yǎng)護以確?；炷帘砻媸冀K保持濕潤狀態(tài)。并且混凝土的立側(cè)面通過養(yǎng)護刷養(yǎng)護或噴灑水的方式始終保持濕潤狀態(tài)。

3.2.7土方回填

本工程采用分段回填的方式進行土方回填，每層接縫處的斜坡作成1/1.5 的形式，上下層接縫距離≥1.0m，碾跡重疊0.5m～1.0m 之間?；靥钔镣ㄟ^蛙式夯實機分層夯實，填土打夯前需初步整平。打夯要按一定方向縱橫交錯進行兩遍分層夯打。夯實完畢后應取樣試驗，其壓實度系數(shù)不小于設計要求，取樣數(shù)量每100m2不少于一點。

4 施工風險及應對措施

4.1 挖方邊坡塌方

4.1.1 影響范圍

（1）基坑開挖的豎向深度較深，邊坡坡度不滿足；或者當基坑開挖到不同地下土層時，施工過程中并沒有根據(jù)土層之間的差異性來設計不同的邊坡坡度，導致坡度不適合而引起塌方。（2）基坑在開挖過程中，對基坑底部未采取有效的降水、防水措施，基坑土層由于水體原因?qū)е鲁睗?，造成?nèi)聚力降低而導致邊坡塌方。（3）在開挖過程中未采取有效支撐力，致使邊坡頂部承受過大荷載，邊坡體內(nèi)部剪應力增大，導致土體失穩(wěn)。

4.1.2 預防措施

（1）在基坑開挖過程中，應預先勘察基坑開挖經(jīng)過的土層，根據(jù)不同土層的物理力學性質(zhì)來設計邊坡坡度。如果放坡因場地限制達不到要求，采用14槽鋼釘入基坑基底。（2）充分做好開挖前準備，做好降、排水措施。當開挖基坑范圍有地下水存在時，應采取本工程的輕型降水措施進行降水，降水位應在要求范圍內(nèi)，并在開挖過程中做好開挖監(jiān)測。（3）應注意邊坡荷載承受的最大極限值，不斷進行荷載監(jiān)測，確保邊坡穩(wěn)固。

4.2 滑坡

4.2.1 影響范圍

（1）在開挖過程中邊坡的傾角過大，但是坡度并沒達到要求，并且土體因自身重量及水體侵蝕作用的影響導致自身剪應力增加，邊坡內(nèi)聚力減小，導致滑坡。（2）在堆置材料荷重和地表水侵蝕共同影響下，增加了滑坡面上的荷載，降低了土方之間的抗剪強度而引起邊坡滑動。（3）由于基坑地表水的存在，導致坡腳被地表水沖刷、掏空；或在開坡階段的爆破力過大將坡腳破壞造成斜坡坡度加大，破壞了土體內(nèi)部原本的平衡，使上部土體或巖體松動進而引起滑坡。（4）基坑土體松軟，存在裂隙并且層理較為發(fā)育，土體本身內(nèi)部夾雜軟泥土，在受地表水侵蝕后，使上方土體或巖土結(jié)構(gòu)松動而導致滑坡。

4.2.2 預防措施

（1）在基坑開挖前做好勘察準備，加強地質(zhì)勘察和調(diào)查研究，注意基坑開挖經(jīng)過的地層類型、分析基坑下穿地層的物理力學特性、明確地層自身的地質(zhì)構(gòu)造等特征，來綜合設計基坑開挖工序，預防滑坡發(fā)生。（2）在施工時，確保邊坡的坡度滿足設計要求，避免施工過程對坡腳的破壞。在基坑開挖經(jīng)過不同的地層時，可根據(jù)不同的地層土體的物理受力特性設計不同的坡度，并且棄掉不穩(wěn)定的陡坡，減輕邊坡的荷載負擔。（3）遵循先整治后開挖的施工程序。斜坡挖方應禁止從坡腳處先行切割，按照由上而下分層開挖的原則進行施工；斜坡填方避免出現(xiàn)集中棄土的情況發(fā)生，應由下而上分層夯填，否則會導致原邊坡的自然平衡遭到破壞而發(fā)生滑坡。在必須要挖去坡腳的情況下，需設擋土結(jié)構(gòu)，并分段跳槽開挖。為了減少地下水的干擾，要求盡量在干旱季節(jié)施工，從而防止滑坡情況發(fā)生。（4）如果有一定幾率會發(fā)生淺層滑坡并且滑坡土方量不大這種情況存在時，滑坡體可被先行挖除；如果存在滑坡土方量較大不適合全部挖除、且表面土層破碎含有滑坡夾層的情況存在時，為了降低發(fā)生滑坡的幾率，可對滑坡體進行推壓、深翻、滑坡夾層打亂或者表面平整壓實處理，減少滑坡因素。

4.3 邊坡超挖

4.3.1 影響范圍

（1）機械開挖時操作控制不嚴格導致局部土方多挖情況發(fā)生。（2）測量放線錯誤。

4.3.2 預防措施

（1）采用機械開挖時，按照規(guī)范要求可預留0.3m以便進行人工修坡。（2）為達到加強測量復測嚴格定位的目的，在坡頂邊腳處設置明顯標志即邊線，并派專人定時巡檢。

5 結(jié)束語

本文以揚子熱電廠粉煤灰鋼板庫基坑工程為依托，對鋼板庫基坑的施工工藝流程、施工方法及要求進行了總結(jié)。對基坑開挖過程中挖方邊坡塌方、滑坡、邊坡超挖等施工風險及預防措施進行了系統(tǒng)研究。

（1）對粉煤灰鋼板庫基坑施工工藝流程進行了梳理：輕型井點降水→定位防線→土方開挖→人工清底→地基驗槽→墊層澆筑→基礎(chǔ)施工→土方回填。（2）粉煤灰鋼板庫基坑在施工前應加強地質(zhì)勘察和調(diào)查研究，綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造特征、基坑開挖過程中下穿每層土體的地層受力特性、地下水的分布情況等自然條件及人為破壞等因素，對施工方法進行認真規(guī)劃和合理選用，以降低施工風險發(fā)生的幾率。