陳方葵，何　俊，孔維本

(1.安徽水安建設集團有限公司，合肥　230000；2.安徽水利水電職業(yè)技術學院，合肥　230000)

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永幸河泵站拆除重建中的基坑施工技術問題與措施

陳方葵1，何俊2，孔維本1

(1.安徽水安建設集團有限公司，合肥230000；2.安徽水利水電職業(yè)技術學院，合肥230000)

摘要：介紹了永幸河泵站重建工程在整個施工過程中需解決的問題與采取的措施。采取支護、截滲、控制降水、小石子袋固腳排水法、坡面防護等技術措施，保證了新泵站順利、安全施工，老泵站繼續(xù)正常、安全運行，取得了明顯的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：支護；截滲；小石子袋固腳排水；降水；觀測

1工程概況及地質情況

1.1泵站簡介

淮北大堤饒荊段的淮南市鳳臺縣永幸河泵站是一座大型排灌樞紐控制工程，位于安徽省淮河北岸，距鳳臺縣城北約1km的永幸河入淮河口處，1978年6月建成并發(fā)揮效益。它是永幸河灌區(qū)的骨干控制工程。整個樞紐由節(jié)制閘、防洪閘、泵站及出水涵組成，具有自排、抽排、抽灌以及通航等功能。灌溉提水源為淮河，排澇時由永幸河抽排入淮。受建設期間各種條件限制，泵站抽、排水為側面進水，泵房地下結構多為少筋或砌石結構、廠房為磚混結構。經(jīng)30多年運行，廠房地面、墻面、屋面多處開裂，對泵站的安全運行已構成威脅。機組老化、能耗增加、效率逐年下降，更無法滿足永幸河灌區(qū)灌排的新需求。根據(jù)安徽省淮河流域重點平原洼地治理規(guī)劃要求，永幸河老泵站除淮北大堤上的節(jié)制閘及部分閘室外，其余建筑物全部拆除重建。永幸河灌區(qū)面積560 km2，耕地55萬畝，新建永幸河泵站設計抽排流量為80 m3/s，設計灌溉流量40 m3/s，泵站裝機5臺，單機容量為1 250 kW，總裝機容量6 250 kW。

1.2工程地質與水文地質條件

(1)地層巖性，根據(jù)地質勘探報告新建泵站位置大致分為三層，在高程12.53～22.56 m為輕粉質壤土夾砂壤土，高程4.13～10.30 m為中粉質壤土，高程2.59 m以下為極細砂。

(2) 水文地質條件， 本區(qū)地層地下水以孔隙承壓水為主,主要儲藏于極細砂層中。輕粉質壤土夾砂壤土存在上層滯水，均受大氣降水補給。水位埋深與淮河、永幸河水位有密切水力聯(lián)系。

2新泵站施工中的幾個問題

新建泵站施工分為二期，總工期為兩年。一期工程新建泵房、壓力水箱、穿堤涵洞、防洪閘、部分灌溉涵等。二期工程新建進水前池、上閘、部分灌溉涵、右側擋土墻、變電站等。拆除老泵站、老上閘。受地形、周邊建筑物限制，新建泵站布置于老泵站與永幸河管理總站辦公室，凈寬僅91.20 m空地之間，新泵站廠房凈寬41.38 m，其中老泵站廠房外緣距離新建泵站廠房外緣水平距離14.82 m，管理站辦公樓距離新泵站廠房35.10 m，為保障永幸河灌區(qū)55萬畝農田及560 km2的灌排需要，一期工程建設期間，老泵站仍然需要維持運行一個灌排期。二期工程上閘及前池護底開挖后，其邊緣右側距公路30.5 m，左側距民房11 m。民房基礎地面高程20.17 m。故工程建設面臨下述技術問題。

2.1基坑開挖和施工安全

受地形和周邊建筑物限制，新建泵站布置于老泵站左側，新老泵房外緣間的水平凈間距僅為15 m。老廠房外地面在23 m高程，廠房頂在29～30.5 m高程，新建泵站為深基坑，最低開挖至8.5 m高程，最大垂直高差達22.0 m。在間距小、高差大的場地上，工程建設面臨既要保障老泵站房、機組的安全運行，又必須保證基坑開挖和施工安全的問題。

2.2變壓器的穩(wěn)定安放

老泵站供電的原變電站，受基坑開挖影響，除老泵站的變電站開關站移走外，3臺各重約8 t的變壓器則無法另行置放，只能安置在基坑上口開挖邊線于老廠房水平相距3 m的原地面上。受老廠房距新建廠房水平距離15 m限制，在老泵站拆除前，無論何時、何種氣候條件下，基坑邊坡必須始終保持在1∶1.75的坡比范圍以內，否則基坑開挖后必將對變壓器的穩(wěn)定安放施工構成重大安全威脅。

2.3孔隙承壓水水位控制

地質勘探表明，高程2.59 m以下為極細砂層，內存孔隙承壓水。新建泵站基礎需要開挖到8.5 m高程，基礎開挖后，為防止孔隙承壓水可能對8.5 m高程以下的原狀土層造成滲透破壞，設計要求布置深井降低孔隙承壓水水位。承壓水位降得過多，對基坑內原狀土層(持力層)不會造成滲透破壞，但有可能引起老泵站及周邊建筑物產生不均勻沉降，從而造成泵房開裂、機組偏移等安全問題；承壓水位降得過少，有可能降低老泵站及周邊建筑物產生的不均勻沉降，但對基坑內原狀土層(持力層)造成滲透破壞的可能性增加。因而存在孔隙承壓水水位降至多少最為適宜問題。

2.4辦公樓、小區(qū)住宅樓的安全

根據(jù)地質勘探報告，從13.0～22.5 m高程為輕粉質壤土夾砂壤土。該種土質在基坑開挖過程中，土層中的顆粒會在上層滯水作用下逐漸流出，只有當此層土質坡比達到1∶6甚至更緩時，方可穩(wěn)定。若基坑開挖按此坡比施工，則管理總站辦公樓需拆除，緊臨辦公樓左側一小區(qū)住宅樓的安全也可能受到影響。因此，在基坑開挖時及整個工程施工期間，如何在新建泵房與辦公樓之間，保留至少8.0 m寬的通行道路，以確保辦公樓、小區(qū)住宅樓的安全，保證管理總站辦公人員、緊鄰辦公樓兩住宅小區(qū)居民、施工車輛、材料及人員的通行。

新建上閘及前池護底的基坑，在17.0 m以下均為細砂層，砂層富含地下水，水位高程在16.0 m。前池護底最低開挖高程在12.5 m，需設置一定數(shù)量的降水井，降低砂層中水位至12.0 m高程以下。由于新建上閘及前池基坑左側, 有大量民房，最近處相距僅11 m, 民房基礎高程最低在18.0 m，絕大部分結構為磚墻承重, 上設混凝土預制板的單層或多層房屋。右側為公路，路面高程在25.5 m，公路左側有多棟小高層住宅。施工時，需考慮降水井的布置方式, 防止降水措施不當而引起民房開裂, 造成不良社會影響, 給施工帶來負面作用，同時兼顧對公路、多棟小高層住宅的影響。

3技術措施

針對工程建設期間存在的實際技術問題，按安全施工、利于施工、方便通行的理念，綜合考慮地形、水文地質條件，分別采取了下列技術措施。

3.1基坑邊坡支護

在老泵房左側采用雙排鋼筋混凝土灌注樁支護的形式，對基坑邊坡進行支護。設汁灌注樁直徑1.0 m、間距1.6 m，前排(基坑側)36根、后排35根，共計71根，排距2.4 m。樁從16 m高程打到-1.5 m高程，毎根樁長17.5 m，樁身混凝土強度為C30，為保證成孔質量，使用旋挖機造孔。

從提高雙排支護樁的整體支護效果考慮，在雙排樁頂，設置聯(lián)系板梁，板梁寬3.8 m、厚0.8 m，71根灌注樁頂鋼筋均伸入板梁至少0.5 m。

3.2水泥土截滲墻

為防止處于上層滯水17.5 m高程以下的輕粉質壤土夾砂壤土，在基坑開挖后，隨上層滯水的滲出，從灌注樁間流失，造成邊坡失穩(wěn)，影響老泵站、變壓器的安全運行。在后排灌注樁右側，設置一道水泥土截滲墻。墻厚0.5 m，墻高度從8.0 m到18.0 m高程。其次，從老廠房外墻邊留置安放變壓器的3.0 m平臺上卸去1.0 m土層，由23.0 m降至22.0 m高程。平臺左側采用放坡處理，從平臺外邊緣按1∶1.75坡比接至頂高程在18.0 m的截滲墻上。坡面用5.0 cm厚水泥砂漿鋪護，防止雨水沖刷邊坡。

3.3確定砂層內承壓水位控制的高程

根據(jù)施工組織設計，一期布置8口深井降水，井底均在1.5 m高程。其中3口井在新建泵站左側，1口井在右側。按照設計圖紙，在新建泵站前池水平段，設置有10口永久深井。毎口井均從10.90 m到1.50 m高程，井深9.40 m、井管管徑0.5 m、間距3.0 m?？紤]各種因素，施工期間先打4口深井用于降水。距此4口降水深井水平距離5.0 m處，為基坑最低開挖處(泵站大底板齒槽)，開挖至8.5 m高程。基坑開挖后，其余各處高程均高于此處。據(jù)此，根據(jù)蓋重理論計算在砂層承壓水作用下滲流穩(wěn)定安全系數(shù)，即基坑開挖后承壓水層之上覆蓋層的單位面積飽和土重與其底面水壓力之比作為安全系數(shù)，其值應大于或等于1.1。根據(jù)地質勘探報告提供的有關數(shù)據(jù)，經(jīng)計算砂層承壓水位降至11.0 m高程即可滿足要求, 考慮到前池水平段的頂高程在10.90 m，最終確定8口井在施工期間砂層內承壓水位均控制在不超過10.00 m高程。

3.4小石子袋固腳排水法

基坑開挖及施工過程中，通常采用明排和人工降水方法。由于本工程土層中滲水量大，但受在新建泵房與辦公樓之間，需保留至少8.0 m寬的通行道路、淮北大堤、永幸河通淮河控制閘限制，場地狹小而無法采用明排方法。若采用人工降水，在一期主體工程基坑周邊長達320 m之多的情況下，無論采用輕型井點或是噴射井點，均存在井點布置很多，抽水時間長，排水費用高等問題，同時給建筑物施工帶來諸多不便。根據(jù)工程實際和土質情況，結合已往的實踐，在本工程基坑開挖及施工過程中，對整個基坑四周全部創(chuàng)造性地采用小石子(俗稱瓜子片)袋固腳排水方法。用裝有不同粒徑的小石子的普通編織袋，堆疊在基坑13.0 m高程的土層上，在基坑周邊，形成一個封閉的四邊形。根據(jù)地面高程、上層滯水水位不同，石袋堆疊的寬度、高程、形狀、傾角也不同。少量復雜基坑段，設置木樁和竹排加固。小石子袋固腳后排出的上層滯水，流入在13.0 m高程的基坑土層上設置的排水溝，匯入基坑四角集水坑，用潛水電泵抽排出基坑。上層滯水位以上的土層，依據(jù)地形條件，采用1∶0.5～1∶2的坡度放坡處理。少量坡段，用土工布遮蓋，防雨水沖刷。

3.5丁字形布置降水井

二期工程中的新建上閘、前池護底、右側擋土墻、左側部分灌溉涵基礎開挖前，在充分考慮最大限度地消除降水井的位置、井數(shù)、降水水位對左側民房的不利影響后，采用丁字形布置，共8口降水井。在新建上閘護坦上布置3口降水井，在上閘中心線偏右側則布置1口降水井，毎口井深10.0 m。降水水位以最左側前池護底齒槽高程12.5 m向下0.5 m為控制降水水位，并在左側設1口觀測井。當控制降水水位偏高時，則8口降水井潛水電泵全開，控制降水水位偏低時則停開1～2口降水井潛水電泵。

4觀測

為全面、及時掌握基坑開挖、支護、控制降水、新泵站施工等對老泵站及周邊建筑物的影響，在基坑周邊設置了17個觀測點。其中在老泵站廠房上設置了5個沉降觀測點，2個位移觀測點。正常情況下，采用定期、定時觀測。在觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大變化時，則相應縮短觀測間隔時間，加密觀測次數(shù)。整個觀測時間持續(xù)到一期主體工程施工結束，老泵站開始拆除前。

從觀測的數(shù)據(jù)資料表明，基坑開挖、支護、控制降水、新泵站施工對老泵站基本無影響。老泵站安全運行一個灌溉期后，廠房、機泵、變壓器等完全拆除。

從基坑開挖到主體建筑物全部完成，采用小石子袋固腳排水法的石子袋無任何坍塌及滑移，基坑邊坡無滑坡、坍塌現(xiàn)象，排水始終順暢。使用此技術措施，不但在新建泵房與辦公樓之間，保留了大于8.0 m寬的通行道路，而且大大減少了土方開挖及回填量。主體工程結束后，挖去石子袋，回填土至原地面高程。

新上閘、前池護底、擋土墻、灌溉涵基坑控制降水確保了建筑物的施工。整個降水期間經(jīng)多次對左、右側已有建筑物觀察，未見有開裂和異常情況。

5結論

該工程實踐證明，施工過程中所采取的支護、截滲、控制降水、小石子袋固腳排水、基坑開挖、坡面防護等技術方案和措施得當，為老泵站繼續(xù)正常、安全運行一個灌排期，新泵站順利、安全施工，以及周邊原有建筑物處于正常狀態(tài)提供了可靠保證，取得的觀測資料也進一步證明上述技術措施取得了顯著效果。另經(jīng)初步測算，基坑排水費用、土方開挖、回填量大幅降低，節(jié)省經(jīng)費，效益十分明顯。

參考文獻：

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[2]劉敏林.沉管施工技術在過河管道中的應用[J]. 西部探礦工程，2004，(9)：165-166.

Technical Problems and Measures in the Demolition and Reconstruction of the Foundation Pit of the Yongxing River Pumping Station

CHEN Fang-kui1，HE Jun2，KONG Wei-ben1

(1. Anhui Shui′an Construction Group Co., Ltd.Hefei 230000, China;

2. Anhui Water Conservancy Technical College,Hefei 230000, China)

Abstract：Problems to be solved and measures to be taken in the whole process of the Yongxing River pumping station reconstruction are mainly introduced. Technical measures are taken, such as supporting, seepage cutting, control of precipitation, strengthening footing drainage with small gravel bags, slope protection and so on, so that the new pump station can be built smoothly and safely and the old pumping station run normally and safely. In this way, obvious economic benefits are achieved.

Key words：supporting; seepage cutting; strengthening footing drainage with small gravel bags; precipitation; observation

DOI:10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2016.01.004

中圖分類號：TV551.4

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0496(2016)01-0013-03

作者簡介：陳方葵(1963-)，男，安徽太湖人，高級工程師，碩士，主要從事水利及土木工程的施工與管理工作。

收稿日期：2015-11-01