七一排澇泵站基坑開挖存在問題及對策探討

李定春

(梅州市威華水利水電建設(shè)工程有限公司，廣東 梅州 514000)

1 工程概況

五華縣七都澇區(qū)位于廣東省五華縣七都、大湖村管理區(qū)內(nèi)，距離五華縣政府約5 km，交通方便；因地處五華河下游，地形低洼，洪澇災(zāi)害頻繁嚴(yán)重。為治理該洪澇災(zāi)害，設(shè)置了工程排澇區(qū)，集雨面積為4.53 km2。通過對七都澇區(qū)的排澇治理，可解決澇區(qū)常遭洪水淹沒的問題，保障七都澇區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

七一排澇泵站工程設(shè)計(jì)流量為10.52 m3/s，裝機(jī)總功率為1 000 kW，工程等別為Ⅲ等；泵站主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。

2 水文地質(zhì)條件

五華縣地處廣東省東部、韓江上游，多年平均降雨量1 507.2 mm，最大年降雨量2 431.5 mm(2006年)，最小年降雨量948.1 mm(1991年)，雨水充沛。

3 泵站基坑開挖存在的問題

3.1 工程施工度汛

本工程處于河道沙灘上，每年4—9月份為雨季，雨量較為集中，經(jīng)常受暴雨襲擊；并且老排澇站已拆除，受自身排澇的影響，如圍堰出現(xiàn)險(xiǎn)情，會對兩岸分布的居民區(qū)及生產(chǎn)設(shè)施造成嚴(yán)重的影響和經(jīng)濟(jì)損失[1_2]。因此，防洪度汛安全是工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

3.2 基坑開挖排水

泵站基坑開挖揭露多種土層巖性，底層以中粗砂為主，淤泥層較厚，河水位和開挖基坑落差大。開挖過程中來水量會很大，加之基坑較深，因此必須及時(shí)排水，加強(qiáng)基坑變形監(jiān)測分析[3]。

3.3 圍堰和施工導(dǎo)流

合理安排圍堰和導(dǎo)流施工工序是泵站基坑施工的基本前提，通過內(nèi)河外江圍堰和施工導(dǎo)流進(jìn)行臨時(shí)排澇可確保整個工程在干地條件下作業(yè)[4]；若圍堰和施工導(dǎo)流存在不安全因素，會給整體工程施工帶來較大不利影響。因此，圍堰和施工導(dǎo)流是工程施工的重點(diǎn)。

3.4 雨季邊坡穩(wěn)定

本工程存在較大的基坑土方開挖量及一定的土方回填量，且樁基礎(chǔ)施工由于其下部承載力上升需要一定過程，會導(dǎo)致工期相對滯后。項(xiàng)目處4—9月降雨總量占全年降水總量的80%以上，大量集中的降水對土方施工的效率和質(zhì)量存在很大的影響；同時(shí)影響邊坡的穩(wěn)定與安全。

4 對策探討

4.1 開挖施工方案

借助推土機(jī)、挖掘機(jī)清理施工用地全部區(qū)域的地表植被和垃圾雜物，運(yùn)輸至指定位置堆放。采用液壓反鏟搭配自卸汽車共同作業(yè)，開挖出來的土料統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)街付壴鼒?，?yōu)先用于后期土方回填。經(jīng)計(jì)算，配備PC220型挖掘機(jī)6臺，另外配備PC200型挖掘機(jī)2臺，用于小斷面尺寸部位的開挖，配備HIN017E型自卸汽車11臺。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙開挖，基坑開挖完成后最大高差為11 m。

本工程基坑開挖分兩期進(jìn)行，首先開挖卸載至98.6 m高程及修整基坑，先施工自排箱與主泵房之間的鋼板樁；鋼板樁完成后再開挖至主泵房設(shè)計(jì)高程94.00 m。本工程土方開挖共約46 612 m3?；娱_挖按照“先遠(yuǎn)后近，先高后低，分層、對稱開挖，均衡下降”的原則，遵循時(shí)空效應(yīng)的原理，以保證基坑安全[5]。基坑機(jī)械開挖距設(shè)計(jì)基底30 cm，轉(zhuǎn)用人工開挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高。

4.2 防洪度汛措施

4.2.1 防汛技術(shù)措施

對圍堰進(jìn)行檢查，借助小型機(jī)械清理邊坡殘余松散土料，防止下雨時(shí)松散土料流入基坑；施工期擋水圍堰完善防沖刷技術(shù)措施，保護(hù)圍堰表面。進(jìn)入警戒水位時(shí)，施工單位要安排專人加強(qiáng)巡查，圍堰出現(xiàn)裂縫、滑坡等險(xiǎn)情時(shí)立即上報(bào)上級主管部門，采取工程措施應(yīng)急搶險(xiǎn)。施工現(xiàn)場做好砂石料等防汛物料儲備，當(dāng)進(jìn)入保證水位時(shí)，加高圍堰搶筑子堤擋水，確保基坑度汛安全；圍堰拆除前，清理河床行洪通道內(nèi)所有礙洪的建筑物、填土等。在閘站施工期，內(nèi)外江圍堰均是堤防的一部分，應(yīng)采取臨時(shí)措施保證相鄰堤段具備圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)，確?；庸こ贪踩┕ず偷虄?nèi)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

施工場地提前做好排水系統(tǒng)并保持暢通，汛期盡可能保持低水位運(yùn)行；當(dāng)需進(jìn)行導(dǎo)流時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工期調(diào)度運(yùn)行方案，通過閘站調(diào)度提前排放上游來水，降低圍內(nèi)水位。盡量防止和減少場外水流進(jìn)入場內(nèi)，做好抽排水設(shè)備的日常保養(yǎng)，增強(qiáng)排水效率。施工場地外設(shè)計(jì)好排水溝，經(jīng)常性疏通排水溝，確保排水通暢。圍堰拆除前，完成主體結(jié)構(gòu)的施工，保證建筑物具備擋水、泄水條件。所有完工項(xiàng)目須在汛前進(jìn)行施工驗(yàn)收，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)和參數(shù)均滿足設(shè)計(jì)文件、施工標(biāo)書文件及相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，并經(jīng)驗(yàn)收合格。

4.2.2 施工期度汛措施

各參建單位要成立防汛領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)建設(shè)期防汛備汛工作，并與水文氣象部門建立信息共享機(jī)制，接受項(xiàng)目所在地應(yīng)急管理部門管理，汛前全面排查度汛安全隱患。低洼位置設(shè)備和建筑材料提前轉(zhuǎn)運(yùn)至高處儲存，無法轉(zhuǎn)運(yùn)的采取臨時(shí)擋水措施。對機(jī)電設(shè)備、輸電線路和高處構(gòu)筑物開展防雷避雷檢查，對大型施工設(shè)備動力系統(tǒng)專項(xiàng)評定，存在問題的及時(shí)修復(fù)，做好建筑塔吊防大風(fēng)準(zhǔn)備。對泵站施工周邊高邊坡開展全面摸排，對可能出現(xiàn)的滾落塊石采取措施。疏通排水溝，確保排水暢通。對進(jìn)出場施工道路維修養(yǎng)護(hù)，檢查通訊設(shè)備、生活住房和生產(chǎn)車間，做好排水溝清理，保證排水設(shè)施完好，排水暢通。加強(qiáng)五華河水位觀測測報(bào)工作，當(dāng)進(jìn)入警戒水位后要對重點(diǎn)隱患部位增加巡視人員數(shù)量，加密巡視次數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)，同時(shí)汛前還要儲備充足的防洪器材。

4.2.3 超標(biāo)洪水度汛措施

汛前按照水文預(yù)報(bào)信息，各參建單位要編制超標(biāo)準(zhǔn)洪水的度汛預(yù)案。施工單位要加強(qiáng)與氣象部門的聯(lián)系，當(dāng)?shù)弥獙⒂谐瑯?biāo)洪水發(fā)生時(shí)，提前撤出圍堰內(nèi)所有施工人員及設(shè)備，采用充水平壓、淹沒基坑的方式進(jìn)行度汛；在洪水過后再抽出基坑內(nèi)的積水進(jìn)行施工。建設(shè)單位要動員所有力量，責(zé)任壓實(shí)到人，服從屬地防汛指揮機(jī)構(gòu)的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)。有關(guān)單位要按預(yù)案設(shè)定，儲備足夠的防汛砂石料、編織袋、鉛絲籠、水泵等器材防御超標(biāo)準(zhǔn)洪水，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)組織進(jìn)行搶險(xiǎn)[6]，加強(qiáng)排水工作，強(qiáng)化施工區(qū)域重點(diǎn)部位監(jiān)管巡查；待大水退去后，盡快組織水電路維修，抽排積水，恢復(fù)基坑施工。

4.3 施工期降排水

項(xiàng)目區(qū)地下水位線較低，依據(jù)梅州地區(qū)多年施工經(jīng)驗(yàn)，本地區(qū)水閘施工無需做降水措施，主要做好施工過程地表水排水措施即可，由圍堰與原堤防組成的擋水系統(tǒng)能相對好地阻隔外河水滲入基坑內(nèi)?；又苓呴_挖排水溝，溝內(nèi)留出一定排水坡度，每隔30 m設(shè)集水井1個，每個井內(nèi)均設(shè)置反濾層和抽水機(jī)，確?；鏌o積水。低洼和平整地面挖除施工時(shí)，作業(yè)區(qū)域周邊建設(shè)土堤，防止場外積水流入?；訉ν獬樗档退粫r(shí)，施工單位要加強(qiáng)坑內(nèi)水位、邊坡變形位移監(jiān)測，尤其應(yīng)注意滲漏沉降問題，完善有關(guān)突發(fā)應(yīng)急預(yù)案，降低基坑安全事故風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)坑內(nèi)水位在規(guī)范允許范圍內(nèi)降低，證明滲水量計(jì)算和水泵工作功率合理高效；當(dāng)基坑內(nèi)水位保持不變或升高時(shí)，則證明滲水量大于排水量，也可能是圍堰或海堤有孔洞，需要進(jìn)行堵塞。若無法估算抽水情況時(shí)，坑內(nèi)水位下降0.3 m立刻停止抽水半個小時(shí)，記錄坑內(nèi)水位變化情況，推算滲水流量，以確定水泵合適功率。

針對基坑開挖與排水的重要性及其難度特點(diǎn)，擬采取如下對應(yīng)措施：

(1)測量及監(jiān)測控制措施。編制監(jiān)測方案，用GPS、全站儀等測量儀器加強(qiáng)邊坡及支護(hù)系統(tǒng)失穩(wěn)觀測，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常馬上采取相應(yīng)的加固措施。采用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件，計(jì)算分析基坑開挖施工各階段變形情況，提出基坑支護(hù)和變形控制方案。

(2)優(yōu)化開挖施工工序?；娱_挖遵循由高到低、先中間后兩邊，依次進(jìn)行、均衡下降的原則，根據(jù)施工順序分部開挖，先施工的先挖，后施工的后挖，不可一次開挖到位。

(3)合理布置開挖道路。在新建閘站前后的位置和沿兩岸坡腳附近，作為主要開挖道路，其他利用填筑砂性土料面延伸到各開挖面作為次要開挖道路，重車和空車各行其道，使開挖進(jìn)行有序。

(4)分層分段開挖?；娱_挖應(yīng)分段分層進(jìn)行，不得超挖，并預(yù)留200 mm保護(hù)層由人工開挖，開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后通知監(jiān)理驗(yàn)槽合格后才能回填。

(5)合理選用開挖運(yùn)輸設(shè)備。選用PC220、PC200型反鏟挖掘機(jī)，配8～12 t自卸汽車，減少對軟基上道路的破壞。

(6)做好基坑及地表水的排水系統(tǒng)工作。以排表水為主，降低地下水位，分泵站前和泵站后兩個獨(dú)立排水系統(tǒng)，左右兩岸設(shè)大暗溝連通，形成主要溝排；工作面內(nèi)約每12～20 m設(shè)縱橫小明溝連通到大溝。在下游圍堰的左右岸各設(shè)1個沉淀井和集水井，利用水泵將水抽排出基坑。

4.4 基坑邊坡防護(hù)

邊坡開挖預(yù)留土方借助人力挖除，確保符合設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求。用彩條布或塑料薄膜加壓沙包保護(hù)邊坡坡面，防止水土流失。對于穩(wěn)定性較差的邊坡，降低開挖坡度，用短樁橫隔臨時(shí)支撐。設(shè)置邊坡穩(wěn)定觀察點(diǎn)，觀察邊坡變形，當(dāng)邊坡表面裂縫加速變寬和下滑時(shí)，馬上撤離現(xiàn)場作業(yè)人員，采取松木樁或鋼管樁等緊急阻滑措施，保證邊坡穩(wěn)定和施工安全。此外，為保證靠近民房段的基礎(chǔ)順利施工并防止民房坍塌，基礎(chǔ)開挖前，在民房臨水側(cè)設(shè)置1排拉森鋼板樁支護(hù)。鋼板樁布置應(yīng)保持平順齊整，盡可能減小尖銳邊角，多應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化鋼板樁，提高安裝效率。鋼板樁的安裝應(yīng)符合施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙要求，利于后續(xù)基礎(chǔ)建設(shè)，基礎(chǔ)邊緣位置應(yīng)預(yù)留出一定空間開展支模和拆除模板作業(yè)。

4.5 工程監(jiān)測反饋

圍堰施工和高程控制與保護(hù)對象、水位變化緊密相關(guān)，施工過程中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測與觀測，詳細(xì)記錄每天加載的高度和沉降變形數(shù)值，據(jù)此合理控制圍堰上升速率，確保圍堰安全。若發(fā)現(xiàn)圍堰沉降變形有異常，將立即停止繼續(xù)加載，并及時(shí)報(bào)告監(jiān)理人，以確定是否還能繼續(xù)加載或待其沉降穩(wěn)定后再加載，必要時(shí)還將進(jìn)行減載處理。

5 結(jié) 語

七一排澇泵站土方開挖是泵站工程施工的重要部分之一，尤其是泵站的深基坑施工，具有開挖工程量大、跨汛期作業(yè)、交叉作業(yè)、施工技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)。泵站土方開挖從基坑降排水、度汛防汛、邊坡支護(hù)等措施入手，確保了施工安全。

七一排澇泵站已投入運(yùn)行3 a，經(jīng)歷多個汛期高水位考驗(yàn)，泵站運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。