陆域引水沟的基坑支护

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陆域引水沟的基坑支护

 

1工程概况   某滨海电厂位于北部湾某港口经济开发区内,电厂规划容量4×600MW机组,本期工程建设2台600MW国产超临界凝汽式燃煤机组,不堵死再扩建的条件。本工程采用扩大单元制直流循环冷却水方案,循环冷却水水源采用海水。循环水取水系统构筑物包括取水头部、海域引水沟、联络井、陆域引水沟、循环水取水泵房(沉井)等。由于陆域引水沟需要现浇施工,基坑采用大开挖加灌注桩支护的方法。   2自然条件   2.1水文条件   2.1.1潮位特征性   厂址海区各潮位特征值见表1。   2.1.2设计潮位   设计高潮位:2.82m   设计低潮位:-1.46m1%   高潮位:4.16m2%   高潮位:3.99m   2.2工程地质条件   厂址区域为围海吹填海砂形成,经吹砂填海后,厂区现有地面高程为2.12~4.49m,厂区最终回填平整后顶标高为4.70m。陆域引水沟区域各层土质自上而下为:素填土、吹填砂、粉细砂、淤泥质土、粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂、圆砾、粘土、粉砂质泥岩、砂岩、粉砂质泥岩。土层上部以含淤泥的粉细砂及含粉细砂的淤泥质土为主,向下淤泥含量逐渐减少,沉积颗粒逐渐加粗,至下部为中粗砂,底部偶见石英砾石,整体上反映了上细下粗的海相沉积的韵律特征。   3基坑方案   3.1陆域引水沟的布置   陆域引水沟设计每孔净尺寸为2×(3.50m×3.50m)的双孔钢筋混凝土沟道,靠近泵房侧由双孔改为4孔,引水沟道在联络井处底板顶标高为-8.00m,泵房处底板顶标高为-8.85m。陆域引水沟平面布置如图1。   3.2基坑方案   由于场地条件受限,现浇施工陆域引水沟如采用全断面放坡大开挖方案已无条件,因此需采用基坑下部支护,基坑上部采用自然放坡开挖方案,下部支护采用钻孔灌注桩加内支撑。基坑深度13.0~13.5m。考虑在吹填砂区域,大开挖深度不宜过深,且受施工作业面的限制,自地面高程4.00m,开挖至-3.00m,边坡系数为1:2,在0.00m的高程设一3m宽的马道,同时兼做施工便道。钻孔灌注桩围护墙是排桩式中应用最多的一种,在我国得到广泛的应用。其多用于坑深7~15m的基坑工程。钻孔灌注桩支护墙体的特点有:施工时无振动、无噪音等环境公害,无挤土现象,对周围环境影响小,墙身强度高,刚度大,支护稳定性好,变形小的特点,特别是在高水位软粘土质、吹填砂地区,在灌注桩间隙采取旋喷桩等施工措施可以较好地解决止水问题。因此,结合本工程实际情况,决定采用钻孔灌注桩加内支撑的方式。   3.3基坑支护布置   在靠近循环水泵房侧的分叉沟道处的基坑周围,采用单排Φ1000mm的钻孔灌注桩,桩中心距1.2m,其余直沟段采用单排Φ800mm的钻孔灌注桩,桩中心距1.0m。灌注桩桩端要求嵌入基坑底不小于5.0m,且Φ800mm的桩嵌入强风化岩层不小于2.0m,Φ1000mm的桩嵌入强风化岩层不小于3.0m。由于支护部分土层多为吹填砂、淤泥质土,土体内摩擦角度较小,从而产生的土侧压力较大,悬臂结构的桩身尚不能抵抗土侧压力,因此考虑架设内支撑,内支撑体系由冠梁、纵梁、横梁、斜撑和钢管支撑组成。基坑桩位布置如图2。   3.4内支撑布置   沿灌注桩中心线,在桩顶处浇注一道钢筋混凝土(C30)冠梁,断面尺寸为1200×800mm(宽×高),每20m设一道50mm的伸缩缝;靠近联络井侧基坑及双孔引水沟基坑内支撑材料采用D325×14的钢管,每5m设一道,在冠梁伸缩缝两侧均需设钢管支撑;靠近循环水泵房侧基坑内支撑材料横梁、斜撑采用600×600mm钢筋混凝土梁,纵梁采用600×800mm的钢筋混凝土梁。为减少纵横梁的计算长度,在图2所示纵横梁交点的Z1、Z2、Z3、Z4处预设灌注桩作为竖向支撑。直段引水沟横断面见图3。   3.5稳定性分析   确定灌注桩加内支撑的支护方式后,采用圆弧滑动法对边坡进行整体稳定性分析计算,根据上述护壁桩及支撑的布置方式,经过理正岩土计算软件计算,该基坑边坡的抗滑、抗倾覆、抗隆起及抗管涌稳定安全系数均满足规范要求。   3.6基坑止水及降水   由于临近海边,地下水位受海洋潮位影响很大,且周边土质的透水性较强,因此基坑降水和止水是一大关键问题。本基坑止水方案采用灌注桩加旋喷桩止水,降水采用基坑外井点降水和基坑内临时抽水的方式。在每两根Φ800(Φ1000)mm灌注桩之间,设一高压旋喷桩用于形成止水帷幕;旋喷桩桩顶标高同灌注桩,桩底要求进入强风化岩不小于500mm;旋喷桩桩径500mm,旋喷桩浆液采用强度等级42.5MPa水泥,水灰比取0.9~1.0。灌注桩与旋喷桩位置关系如图4所示。在基坑两侧,沿引水沟方向每5m设一座降水管井,井深12m(4.00~-8.0m),降水高度10m。同时在基坑底部适当设置少量降水井,为加快基坑开挖创造有利条件。由于部分桩位施工时有些许偏差,在基坑开挖时,有少部分水渗进基坑,通过临时抽水便可将基坑底部的水抽出,保证陆域引水沟能完全干作业施工。   3.7变形观测   在基坑四周桩顶设置10个水平位移及沉降观测点,具体位置根据现场情况均匀布置,由具备相关资质的单位进行检测。各观测点在基坑开挖前测得初始值,且连续两次结果稳定。自基坑开始开挖前,至基坑回填前,每2天观测一次,回填期间每周一次。基坑变形报警值为:水平位移或沉降不应超过30mm,位移速率不大于3mm/d。  #p#分页标题#e# 3.8基坑维护采取如下措施   在基坑中部设有集水坑,以便将基坑内渗出的水及时收集并通过水泵排出。基坑坑口向外5m范围内严禁堆载,5~10m范围堆载不超过15kPa,坑口四周设置防护栏。严禁向坑壁排水和浸泡基坑四周土体,避免地表水流入基坑。   在现浇施工引水沟时,严禁停断抽水的电源,以防地下水位上升造成安全事故及重大损失,后续施工单位与基坑降水工作密切配合,确保安全,保证整个引水工程顺利进行。不得在原支护条件下超挖,以防有可能导致基坑变形过大,甚至出现更大的险情,给工程带来安全质量隐患。待冠梁强度达到设计要求的80%时方可进行钢管支撑梁施工,在钢管支撑梁位置进行沟槽开挖,土方开挖按组织方案施工,进行钢管支撑梁定位、焊接。为使钢管支撑梁安装后保持整个支撑成为不变体系,根据轴力值在施焊前进行焊接试拉。焊缝应四周满焊,钢管支撑梁全部安装完毕后,对冠梁进行了保护,运输道路再回填,以保证钢管支撑梁不易压断及撞击混凝土冠梁。加强变形监测工作,必要时加密观测点、增加观测次数。   由于本基坑紧靠海岸,在基坑施工及引水沟施工过程中,须密切关注近海潮位变化给地下水位带来的影响,保证干作业、安全施工。   4结语   在滨海吹填砂区域,基坑涉及到的问题较多,除了桩型的选择,必要的结构稳定计算外,还需要考虑基坑降水(止水),使用中变形观测以及基坑维护等等。本基坑经历了数次台风及大潮的考验,根据已施工及使用情况,牢固可靠,降水效果好,桩位变形也都能满足要求。本方案切实可行,且造价相对较低,大大地缩短了工期。本基坑的实施与应用,对于近海工程的基坑项目特别是电厂取水工程有一定的参考价值。