淺析基坑支護(hù)在水利工程中的運(yùn)用及造價(jià)分析

張慧卿

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710077）

與其他工程相比，深基坑工程更易受到環(huán)境因素影響。部分地區(qū)地質(zhì)條件較差，土質(zhì)松軟。開(kāi)挖深基坑時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)邊緣坍塌等問(wèn)題，造成嚴(yán)重安全事故。同時(shí)，當(dāng)前工程施工場(chǎng)地多為城市中心，建筑物與人口密集，一旦深基坑開(kāi)挖環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，若后期支護(hù)工作沒(méi)有做到位，也會(huì)導(dǎo)致周圍構(gòu)筑物出現(xiàn)不均勻沉降等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響居民生活質(zhì)量。因此，為有序開(kāi)展深基坑支護(hù)工程，需設(shè)計(jì)出更詳盡、科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，有效規(guī)避施工期間出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事故［1］。

1 工程概況

出口泵門(mén)的安裝尺寸為90m3／s，用于新的施工流量，用于制動(dòng)襯層的30m泵輪轂，以及適當(dāng)?shù)谋每刂蒲b置。泵護(hù)板分為泵＋閘陣列，全長(zhǎng)656m，總面積15640m2，分為三個(gè)帶底板支撐的區(qū)域設(shè)置和一個(gè)主結(jié)構(gòu)（入口和出口門(mén)檻）的子樹(shù)支撐，空洞度為6.8－11.10m。第2區(qū)是內(nèi)陸水道系統(tǒng)的擋土墻，深度為6m。第3區(qū)是海路段的擋土墻，深度為6m。主要分析支援下列結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

2 深基坑設(shè)計(jì)

深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案必須確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性，保證基坑周圍道路及已施工和使用的地下管線、市政道路的安全，以此保證支護(hù)方案的安全性，并做到方案經(jīng)濟(jì)合理，滿足我國(guó)建設(shè)工程的有關(guān)法規(guī)和規(guī)范要求，同時(shí)，遵循如下設(shè)計(jì)原則：1）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，深基坑重要性系數(shù)對(duì)應(yīng)為1.1，地面超載為20kPa。2）深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)的邊墻尺寸、工作空間，并根據(jù)結(jié)構(gòu)受力、變形情況和施工誤差等予以合理放線施工。3）深基坑采用理正深基坑計(jì)算分析軟件，施工階段控制支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大變形量應(yīng)符合現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)要求。4）基坑工程應(yīng)遵循“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化動(dòng)態(tài)施工”的原則，根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋基坑實(shí)施情況，及時(shí)修正基坑設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)施工［2］。

3 基坑支護(hù)體系

3.1 板墻式圍護(hù)墻

木板防護(hù)墻主要是以地下墻為基礎(chǔ)的，這些墻在歐洲已經(jīng)開(kāi)始充當(dāng)擋土墻，并以井眼和水下混凝土的使用方式為基礎(chǔ)，作為土木工程和深孔工程的有效技術(shù)。地下連續(xù)墻的優(yōu)點(diǎn)在于它們對(duì)附近建筑和地下管線的影響較小，施工活動(dòng)中沒(méi)有震動(dòng)，固定墻剛度高，擋土墻高，大壩，濕度等。在狹窄的空間里，地下水位較高的建筑工地可以使用，但墻壁費(fèi)用較高。

3.2 鉆孔灌注樁施工

1）做好施工準(zhǔn)備工作，包含施工器械與材料的檢查、場(chǎng)地布置等。2）做好鉆孔機(jī)安裝作業(yè)，并定好中心位，正確裝設(shè)鉆孔機(jī)。3）埋設(shè)護(hù)筒，預(yù)防孔壁是否坍塌關(guān)系著鉆孔的成敗。當(dāng)鉆孔較深，地下水位內(nèi)的孔壁土受到靜水壓力影響時(shí)，極易發(fā)生孔內(nèi)坍塌、流砂等。為預(yù)防該問(wèn)題，應(yīng)做好護(hù)筒埋設(shè)，隔離地表水與孔壁，保護(hù)孔口地面，對(duì)樁孔位置固定，發(fā)揮鉆頭導(dǎo)向作用。4）泥漿制備時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需求制備優(yōu)質(zhì)泥漿，保障工程質(zhì)量。5）鉆孔，作為關(guān)鍵工序，施工階段應(yīng)嚴(yán)格依照操作規(guī)范進(jìn)行，注意開(kāi)孔質(zhì)量，以沖擊式、沖抓式鉆機(jī)施工時(shí)，應(yīng)做好清孔工作，避免附近土層振動(dòng)影響鄰孔穩(wěn)定性。6）灌注水下混凝土，直接將預(yù)制鋼筋籠垂直放在孔內(nèi)，定位并固定，以導(dǎo)管向內(nèi)部灌輸混凝土，避免灌注中斷，導(dǎo)致斷樁。全套管施工法，該施工技術(shù)除了無(wú)需泥漿與清孔之外，其他和泥漿護(hù)臂施工技術(shù)類同。［3］套管壓入的垂直度直接取決于孔洞挖掘開(kāi)始的5～6m深的垂直度，因此，應(yīng)隨時(shí)以相應(yīng)設(shè)備校驗(yàn)垂直度。

4 水利工程深基坑支護(hù)工程施工問(wèn)題

4.1 未對(duì)邊坡修理質(zhì)量控制

在水利深基坑支護(hù)工程施工過(guò)程中，最常見(jiàn)的問(wèn)題包括邊坡修理質(zhì)量不佳，而邊坡修理質(zhì)量會(huì)對(duì)水利深基坑支護(hù)工程施工質(zhì)量有直接性影響，一旦忽視對(duì)邊坡修理質(zhì)量控制或管理，就會(huì)影響到項(xiàng)目整體施工質(zhì)量。［4］結(jié)合水利深基坑支護(hù)工程現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，導(dǎo)致邊坡修理質(zhì)量不合格的主要原因之一，是施工單位及施工人員自身忽視，未考慮工程項(xiàng)目施工標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 忽視土方開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)

土方開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)工作，在深基坑支護(hù)施工過(guò)程中極為重要，還需積極開(kāi)展土方開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)工作，實(shí)時(shí)控制與掌握深基坑支護(hù)施工情況。但是，在水利深基坑支護(hù)工程實(shí)施過(guò)程中，卻把工作重心放在施工進(jìn)度方面，雖然工程項(xiàng)目能夠在施工周期內(nèi)交工，但是無(wú)法確保整體施工質(zhì)量。［5］甚至還會(huì)因?yàn)楹鲆暿┕べ|(zhì)量管理，在后續(xù)工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)中出現(xiàn)返工情況，浪費(fèi)人力、財(cái)力、物力等，使水利企業(yè)面臨一定經(jīng)濟(jì)損失。

5 預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)在水利工程中的施工要點(diǎn)

5.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在施工之前需要對(duì)深基坑工程項(xiàng)目進(jìn)行深入了解，比如，了解基坑所處的地段，施工四周的市政道路管道、溝渠、電力電纜、通訊光纜以及鄰近的建筑物情況，除此之外，還需要對(duì)周邊的地質(zhì)環(huán)境和整體的建設(shè)環(huán)境進(jìn)行了解。掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況以及水文地質(zhì)條件，明確工程所處地理位置的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，根據(jù)工程地質(zhì)的勘察報(bào)告，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境進(jìn)行更加深入地檢查。［6］

5.2 錨索成孔

鉆機(jī)需要進(jìn)行及時(shí)設(shè)定，通過(guò)錨桿鉆機(jī)鉆孔可以按照正常的循環(huán)鉆進(jìn)，根據(jù)地層的不同展開(kāi)相應(yīng)的施工方案，對(duì)于含有較多碎石的地層，可以應(yīng)用套管護(hù)壁技術(shù)進(jìn)行施工。［7］對(duì)于粘性的土層，可以應(yīng)用泥漿護(hù)壁技術(shù)進(jìn)行施工，在選擇泥漿比重的過(guò)程當(dāng)中，需要根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的調(diào)配，鉆孔傾角一般在25～35°范圍之內(nèi)，避免錨索出現(xiàn)交叉和互碰現(xiàn)象。

5.3 錨索體制作

錨索是由鋼絞線、定位架、錨板、錨具組成。下料工作在整體開(kāi)展的過(guò)程當(dāng)中，根據(jù)實(shí)際需求需要對(duì)鋼絞線進(jìn)行相應(yīng)的分割，在分割的過(guò)程中會(huì)用到砂輪切割機(jī)，不選擇其他的切割設(shè)備，是因?yàn)殇摻g線的頭很容易松散，在高溫條件下，鋼絞線自身很容易影響整體的強(qiáng)度。在制作過(guò)程中要合理調(diào)整鋼絞線的間距，在綁扎的過(guò)程中，鋼絞線要保持順直，不得出現(xiàn)歪扭，也不能出現(xiàn)相互交錯(cuò)。錨索在進(jìn)行清孔處理之后就需要立即開(kāi)展安裝，錨索體在安裝過(guò)程中，要反復(fù)地對(duì)錨孔的編號(hào)進(jìn)行確認(rèn)，錨孔編號(hào)和施工圖紙保持一致之后才可以開(kāi)展相關(guān)的工作。應(yīng)用人工工作方式將錨索體放入孔內(nèi)，露在外邊的鋼絞線長(zhǎng)度需要用鋼尺進(jìn)行仔細(xì)測(cè)量，注漿管和錨索要同時(shí)放入孔內(nèi)，漿管頭部距孔底100mm，錨桿體放入孔內(nèi)深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的95%。在施工過(guò)程中要注意排氣管，錨索在放入孔內(nèi)之后，要檢查排氣管是否保持通暢。注漿管的位置非常重要，需要調(diào)整注漿管和錨索之間的距離，鋼絞線的前端在整體設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，需要適當(dāng)增加導(dǎo)向帽。錨索的兩端要進(jìn)行密封處理，保證整體結(jié)構(gòu)的密封性，確保在施工當(dāng)中，塑料波紋管內(nèi)不會(huì)有水泥漿液的滲入。［8］

6 淺析基坑支護(hù)在水利工程中的運(yùn)用及造價(jià)分析

6.1 圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)選型

雖然地下墻情景在技術(shù)上是最安全可靠的，但缺點(diǎn)是處理起來(lái)比較困難，投資效果最好。井眼和三軸混合機(jī)方法略高于構(gòu)造塊方法。但基地復(fù)蓋的強(qiáng)度、可靠性和持續(xù)時(shí)間都有所提高，鋼鐵租賃成本與井架相比有所增加。主體擋土墻方案選擇具有螺旋柱和散裝柱組合的閉合結(jié)構(gòu)、三軸液壓機(jī)、兩軸混合螺栓和液壓螺栓、高壓密封環(huán)等。

6.2 加強(qiáng)地下水的控制

在深基坑挖掘過(guò)程中，地下水是影響基坑質(zhì)量的重要因素，查閱過(guò)往基坑施工安全事故相關(guān)資料，多數(shù)基坑工程事故都與地下水有直接或間接關(guān)系。因此，在深基坑施工中，應(yīng)加強(qiáng)地下水控制，有效預(yù)防地下水給工程施工帶來(lái)影響。比如，在基坑施工范圍設(shè)置擋水墻，降低地下水滲入基坑，提高基坑開(kāi)挖安全性與基坑整體質(zhì)量。同時(shí)，做好基坑保護(hù)措施，預(yù)防基坑外側(cè)水灌入基坑。［9］

6.3 造價(jià)分析

支撐柱的施工費(fèi)用為5.167億美元，來(lái)自整個(gè)項(xiàng)目的投資，其中擋土墻負(fù)荷為50%，梁系統(tǒng)成本為38%，降水方法成本為9%，其馀3%的施工費(fèi)用相對(duì)正常，沒(méi)有可見(jiàn)和不合理的值。因此，主要斷水工程的總費(fèi)用為3.6649億美元，后勤基地支助費(fèi)用為5.744億美元（地下水支助支柱支助費(fèi)用5.167億美元，法庭后勤基地支助費(fèi)用1.776億美元），后勤基地總建筑費(fèi)用的15%也由工程費(fèi)用適當(dāng)控制。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基坑工程施工中的干擾因素較多，施工難度相對(duì)較大，多孔抽水試驗(yàn)是預(yù)測(cè)基坑施工時(shí)降水效果的有效途徑，能夠?yàn)槭┕ぷ鳂I(yè)提供可靠的水文地質(zhì)參數(shù)。