浅谈水库闸坝基坑开挖施工

摘要:本文针对工程施工实践,对水库闸坝的基坑开挖施工作浅述。

关键词:闸坝基坑开挖施工技术

中图分类号:TV62文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)08(a)-0134-01

某工程坝区为珠三角洲平原地貌,河床面较宽阔,河面宽约300m,河床高程约为1.3m～2.3m。地基为中细砂、淤泥和淤质土等软弱地层,需经基础处理后才能作为建筑物持力层。闸坝共有12孔,总长160m。本标段含左侧8孔闸坝,长为120m。闸室宽25m,闸室上游铺盖宽30m,闸室下游消力池宽32.2m,下游海漫宽65m。闸坝最低开挖高程(下游海漫)为-4.6m,最大开挖深度6.6m。闸坝开挖方量为11.46万m3。厂房段建基面高程为-16.35m～1.5m,地面高程约为3.1m。最大开挖深度约为19.33m。开挖地层-0.83m高程以上为中砂,以下主要为淤泥质土。基坑内土方开挖总量约为12.32万m3,开挖料主要为淤泥质土,直接运往渣场。

1基坑开挖施工

1.1开挖程序

根据闸主体结构布置的特点,拟把坝基开挖分成三个区进行开挖。上游砼铺盖坝纵0-066.0～0-005.00段为Ⅰ工区;闸室坝纵0-005.00～0+021.00段为Ⅱ工区;下游消力池、浆砌石坝纵0+021.0～0+146.5段为Ⅲ工区。施工顺序:Ⅱ工区→Ⅲ工区→Ⅰ工区。为了加快施工进度,各工序之间做到有条不紊,厂房基坑开挖共分左右A、B、C、D区进行。沿厂房轴线上游为A、B区;下游为C、D区。A、B区与C、D区同步施工。A、B区开挖时从坝纵0+023往厂房基坑上游方向开挖;C、D区坝纵0+023往厂房基坑下游方向方向开挖。每层A、B与C、D对称同步开挖和支护,有利于连续墙受力均衡,减少变形。

第一层开挖及场地平整→连续墙、钻孔桩和搅拌桩施工→钢管桩施工→第二层反铲开挖→第一道钢支撑支护→三至七层用抓斗开挖→钢管水平支撑→建基面30cm人工开挖→厂房砼浇筑→支撑拆除。

1.2闸坝基坑开挖施工方法

闸坝基坑土方总开挖量8.05万m3,其中闸室段开挖量1.2万m3,下游消力池和海漫段开挖量4.23万m3,上游铺盖段开挖量1.1万m3,河床面高程1.1m～2.1m。闸室段和下游消力池段有搅拌桩,分两次开挖,其余段一次性开挖完成。

基坑施工道路布置和填筑完成后,采用PC320反铲挖掘机进行土方开挖。第一次开挖反铲采用后退法施工,第二次开挖采用人工开挖,反铲二次接力转运,由8t～15t自卸汽车运输到围堰填筑点或运至弃碴场。地表作业面主要为砂层,反铲、推土机作业不致沉陷,汽车道路视情况铺土或石渣或块石。由于在软基上作业,反铲、推土机和汽车主要是中小型设备。当挖至基础处理层面高程时,进行基础搅拌桩施工。闸室基础第一次开挖面高程为-0.45m,消力池底板第一次开挖面高程为-1.15m。

闸坝二次开挖:基础搅拌桩施工完毕,并经28d等强和检验合格后,人工开挖桩顶以上(覆盖层0.5m厚)土方,以保护桩头质量。覆盖土层禁止采用机械开挖。二次开挖工作包括:搅拌桩施工作业砂层,厚50cm,约11562m3;由于采用人工开挖的施工方案,反铲二次接力转运,8t汽车运出。

1.3厂房基坑开挖施工方法

厂房基坑支护开挖遵循“分层开挖、先撑后挖、严禁超挖”的原则。厂房支护地下连续墙施工完成后进行基坑土方开挖施工。共分7层进行开挖,最后留30cm保护层人工开挖。为满足工程施工总进度要求,厂房段基坑开挖施工分为三个阶段进行。即表层土方,第2层土方,第3、4、5、6、7层土方等三个阶段。

(1)表层土方。

第一阶段开挖第1层,挖土区域为原地面～1.5m高程以上部位。采用4台反铲(PC400)同时开挖,利用D7H推土机平整集渣,反铲挖装自卸汽车出渣。厂房覆盖层第1层砂层开挖完成后进行地下连续墙、钻孔桩、立柱钢管混凝土的施工。

(2)第2层土方。

厂房连续墙、立柱钢管混凝土、钻孔桩施工完成后进行第二阶段开挖施工。第2层,挖土区域?1.5m～?-2.5m,开挖至钢立柱顶部高程。开挖分4个作业面,利用反铲挖装东风自卸车出渣。该作业层施工完成后,进行第一层钢支护位置的测量放样,利用小型反铲挖掘机开槽,人工修整,埋设第一道钢支护。

(3)第3、4、5、6、7层土方。

开挖3、4、5、6、7层,开挖高程为?-2.5m～-16.2m。因钢支撑多,开挖深度、跨度大,一般的施工机械难以满足要求,采用4台1m3抓斗挖掘机。抓斗挖掘机利用连续墙外侧0.5m高程的环形道路作为施工平台,15t三菱汽车运输,将渣料运至渣场集中堆放。采取边开挖边支护的措施。

(4)底层30cm保护层土方的开挖。

第7开挖层底部预留保护层,厚30cm。采用人工开挖、边开挖边修平、倒退式的开挖。挖出的土方就近集中成土堆用抓斗挖掘机抓土,自卸汽车运至弃土场。

2土方开挖技术措施

(1)基坑开挖土方前,根据工程特点等,选择合理的施工方案,编制施工组织设计。

(2)基坑开挖前了解工程的薄弱环节,严格按施工组织设计的挖土程序、挖土速度进行挖土,并做好应急措施,做到防患于末然。

(3)土方开挖前做好坑内的降水、排水工作,使坑内土方预固结后方可开挖土方。

(4)严格按照围护结构设计和施工组织设计要求,认真组织全过程施工,未经监理和设计人员的同意,不得任意更改设计与施工方案。

(5)在基坑开挖过程中,建立工程监测系统,做好对基坑围护结构的监测和控制,及时将信息反馈给设计施工人员,实行信息化施工。同时,经常对平面控制桩、水准点、标高、基坑平面尺寸等复测检查。

(6)根据设计提供的支撑形式、轴力和参数进行支撑的设计、加工。

(7)最后一层开挖,要预留30cm人工挖土,且应及时浇灌砼垫层,避免基底暴露时间过长。

(8)基坑支护结构的支撑、围檩,必须在土方开挖至其设计位置后及时安装,保证支撑与墙面垂直,并按设计要求对墙体施加预应力,顶紧后采用支托或吊的可靠措施固定牢固,严防支撑因墙体变形和施工撞击而脱落。

3开挖碴料的堆弃

可利用渣料和弃置废渣分类堆放。闸坝开挖碴料主要为中粗砂,中粗砂料用于一、二期上下游围堰堰壳及压重平台用料,也可直接运至水渠填筑防洪堤。多余部分堆放在闸坝上游江东洲弃碴场上,推土机进行平整。厂房基坑开挖主要为淤泥质粘土,直接将弃渣运至江东洲坝址附近的弃渣场,平均运距约1km。

4基坑施工的环保措施

由于基坑开挖需进行抽水,形成施工废水。对施工废水须采取环保措施进行排放。在闸坝基坑上游设置一个格栅集水坑,将厂房、闸坝基坑施工的废水排至集水坑。沉淀池则设置在Ⅰ-1期上游围堰后的沙滩上。通过格栅集水坑对砂石的阻拦、沉淀池的沉淀作用,基坑废水就可以满足排放要求,再由水泵抽出围堰外。

5结语

闸坝基坑土方开挖,工程量大,耗费人工和机械费用多,其施工方法直接影响工期和工程造价。因此,探索研究最佳施工方案,是提高施工企业经济效益的重要途径。