取水泵房深基坑开挖方案实践

取水泵房深基坑开挖方案实践

刘清瑞

中电建海外投资有限公司100048

摘要：布置在海岸的火电站取水泵房，地质结构复杂，深基坑开挖方案的选择对工程安全、质量、进度、造价影响巨大。本文结合印尼明古鲁2×100MW取水泵房的施工实践，对开挖方案进行探究。

关键词：取水泵房；深基坑；开挖方案

概述

该电站设一座取水泵房，开挖平面为37.30m×23.50m，地面高程EL1.4m，基底高程EL-6.85m，挖深8.25m，总方量42000m3。采用碎石桩和PHC桩进行地基处理。

地层岩性主要为第四系人工填积层、第四系全新统海陆交互相沉积层，及第三系中新统的非海相沉积地层（为沼泽相或三角洲相）。根据地勘资料，泵房基坑均处于2-3土层：粉细砂、灰色、浅灰色、饱和、中密，夹少量贝壳碎屑，见云母片。

地下水主要为孔隙潜水，埋深0.0～1.2m，标高0.0～0.7m；上部地层为强透水粉细砂层，地下水与海水联系紧密；施工期间为雨季，降水量充沛。

1开挖方案比选

边坡主要有三种类型：放坡开挖、自立式挡墙、板式支护。除放坡开挖外，另外两种方案需要专门护坡措施。

根据该厂主厂房、烟囱基坑开挖的实践和泵房所处土层，借鉴印尼其他项目的实践经验，拟定了两个方案。

1.1SWM工法

SWM工法（SoilMixingWall）是利用专门多轴搅拌就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，在各施工单元之间采取重叠搭接施工，在水泥土混合体硬化前将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成具有一定强度和刚度、无接缝的地下连续墙体，该墙体作为地下开挖基坑的挡土和止水结构。

印尼庞卡某电厂2×200MW取水泵房是二期扩建，近旁10m是一期取水泵房，地处海边滩涂，淤泥深达十数米。在施工中，支护费用近5000万元人民币，支护耗时一年，取水泵房成为该厂卡脖子项目。

1.2放坡开挖

放坡开挖要求基土能形成稳定边坡，开挖场地周边开阔，要采用多级放坡并设置坡体平台，坡面要有防雨冲刷措施，有可靠的降水排水设施。该方案不需要额外支护措施。

依据设计图纸，结合作业区域的土质情况、现场开阔的场地、周边无建筑物的特点，经过对比分析印尼庞卡某电厂的实践，本工程采用“逐级放坡开挖”方案。

2方案论证

2.1方案简述

清除腐殖土；按照1:2放坡系数开挖至第一级，监测边坡变形，收集数据并比对；施工碎石桩、PHC桩；二级开挖时，保留外围3列PHC桩头，作为下一级开挖护坡设施；修正、确定下一级开挖方案，继续开挖至基底。

采用“计算、试验、分步实施”的作业方案，比对实际数据和计算结果的符合性。

2.2理论计算

2.2.1渗水和降水计算

在泵房临近挖底面积36.6m2、侧面积86m2的试验坑，坑底标高为泵房设计底标高。现场测定坑内水位2h上涨0.5m，渗水量20.6m3。

渗水系数为：20.6/（36.6+86）/(60×120)×100=2.4x10-3cm/s。

基坑涌水计算

Q1=1.366k(2H-S)S/(lgR-lgr0)

k—渗透系数m/d，k=2.07m/d

H—潜水层含水厚度m，H=0.7+16.5=17.2m

S—抽水时坑内水位下降值m，S=0.7+6.85+1=8.55m

R—影响半径m；R=2S（kH）0.5，R≈60m

r0—等效半径m，按矩形计算，r0=η(a+b)/4

η—基坑形状修正系数，b/a≤0.3时，η=1.14；b/a≥0.3时，η=1.16

Q1=134.73m3/h

当地日最大降雨量：236mm/d，泵房总集水面积：7550m2

Q2=ψAq

Q2—地表雨水流量m3/h

A—集水面积m2,取7549m2

q—降雨强度mm/min；按日最大降雨量，236mm/d

Ψ—径流系数，取1.0

Q2=74.23m3/h

考虑2.0的系数：Q=2×（Q1+Q2）=418m3/h，按420m3/h配抽水设备。

2.2.2边坡稳定性计算

取“8m3砼运输车、砼泵车”中的最大荷载值34T，动载系数1.2。则泵车工作动荷载为40.8T为计算荷载：泵车4个支腿宽10m，单个支腿承受重量为10.2T。通道铺1.5m×6m×2cm钢板，按两个支腿的力全部作用在两块搭接1m的钢板上考虑。

载荷为：(10.2×2×9.8×103)/(1.5×103×10×103)=0.0136Mpa=13.6Kpa

利用理正岩土边坡稳定分析系统进行计算：瑞典条分法。

土条重切向分力与滑动方向反向时:当下滑力对待

稳定计算目标:自动搜索最危险滑裂面

条分法的土条宽度:0.5m

搜索时的圆心步长:0.5m

搜索时的半径步长:0.5m

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）表5.3.2边坡稳定安全系数Fst，本基坑为二级临时边坡，稳定安全系数为1.2。

经计算稳定安全系数为1.241＞1.2，满足要求。

2.3开挖试验

若在地面EL1.4开始桩基作业，到基底EL-6.25m有8m的桩需要截除，增加施工困难。

首先清除地表50m×30m范围内80mm厚的腐殖土，进行开挖试验：自EL0.6m开挖至EL-3.5m。坡体平台碾压平整，修筑施工通道；边坡修整并覆膜防护；设置排水沟和集水坑、挡水堰等设施；采用Φ80长2m杉木桩排加强坡脚稳定性；设置6个监测点，监测边坡变形；观测渗漏点和降雨量，测量排水能力。

通过14天的不间断观测，边坡没有位移变形，排水设施满足要求。

2.4二级开挖

先施工碎石桩，再施工PHC桩，然后开挖。在EL-3.5m设作业通道，泵车停靠侧道宽12m，其余通道宽5m。

EL-3.5m以下分两层开挖，每层厚度1.8m。开挖前截除PHC桩头，用小型挖掘机辅以人工清理桩间土；开挖期间，测量人员对PHC桩进行连续变形观测；收集天气预报信息，降雨前立即停止开挖作业，撤离人员和机具，做好基坑排水；降雨后监测边坡变形，确认没有裂缝、滑动、流砂或塌落等迹象，才能进行开挖；边坡10m范围内不许堆载。

基坑开挖历时90天，经受7次强降雨考验，保证了“基坑无积水，边坡无变形、塌方，PHC桩无位移和歪斜”。

3结束语

本项目在借鉴类似项目深基坑开挖方案的基础上，结合同一区域开挖经验，根据地质状况理性分析、计算，并通过“开挖试验、开挖后打桩，先碎石桩挤密土体增强、部分永久桩承担护坡桩功能”的尝试，完成了深基坑开挖。开挖成本130万元，节约桩材成本45万元，保证了作业进度，关键是减少了桩材浪费和其他方案的水泥、钢材用量，没有泥浆排放，对节能减排和环境保护大有裨益。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013.

[2]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013.

[3]《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005.

[4]《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012.

[5]《工程测量规范》GB50026—2007.

[6]《工程建设标准强制性条文》电力工程部分2011版.

[7]《电力建设施工质量验收及评价规程》DL/T5210.1-2012土建工程.

[8]《印尼明古发电项目地质勘测报告》.

[9]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012.

[10]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012.

[11]《建筑与市政降水工程技术规范》JGJT111-98.