碼頭工程基坑施工工藝技術(shù)方案分析
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［摘要］碼頭工程作為水工工程的一種，其基坑的施工技術(shù)有別于陸上基坑的施工方法。文章以安徽省淮南市皖江物流碼頭工程為例，從其工程概況，地質(zhì)情況，闡述其施工技術(shù)特點(diǎn)。可為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。
［關(guān)鍵詞］皖江;碼頭工程;基坑;施工技術(shù)
1工程概況
淮南港皖江物流綜合碼頭(水工工程)工程位于安徽省淮南市潘集區(qū)架河鎮(zhèn)泥集村，淮河北汊左岸上六坊行洪區(qū)段。工程新建4個(gè)2000噸級(jí)泊位，設(shè)計(jì)吞吐量為510萬t，共使用岸線長度322m。該工程的碼頭平臺(tái)建筑在淮河河道的漫灘上。為滿足碼頭平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)施工的需要，在碼頭樁基施工完成后、碼頭前沿土體與主河道挖通、形成港池前，需要開挖基坑，基坑底高程為+12.5m，基坑深度8.5m，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202－2002)規(guī)定，為二級(jí)基坑。碼頭平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)施工完成后，基坑與淮河主河道之間的壩體將進(jìn)行挖除，形成碼頭前沿港池和回旋水域。
2工程地質(zhì)
在施工前的地質(zhì)勘查資料中，工程范圍內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)及上更新統(tǒng)(Q3)地層。現(xiàn)將場(chǎng)地地層分為9大層，自上而下分別如下:①1層耕土(Q4ml):黃褐色，稍濕，中密，以可塑粘土為主，局部堆積為耕填土，含碎石。主要分布于淮河大堤及兩側(cè)，勘探揭露層厚約0.50～1.40m，層底高程約17.33～26.33m。②層粉質(zhì)粘土(Q4al):黃褐色，可塑狀態(tài)。層厚0.5～3.70m，層底標(biāo)高為14.33～24.83m。②－1層粉質(zhì)粘土(Q4al):黃褐色，硬塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核，局部含砂姜。層厚1.30～5.9m，層底標(biāo)高為14.60～24.43m。③層粉質(zhì)粘土(Q4al):黃褐色，軟塑狀態(tài)，局部含少量顆粒狀砂姜。層厚0.60～2.50m，層底標(biāo)高為14.92～24.13m。④層粉質(zhì)粘土夾粉土(Q4al):黃褐色，可塑狀態(tài)，局部夾薄層狀粉土。含顆粒狀砂姜，粒徑約0.2～0.5cm。該層分布于整個(gè)場(chǎng)地，層厚2.20～8.80m，層底標(biāo)高為7.31～18.03m。⑤層粉質(zhì)粘土(Q4al):黃褐色，可塑狀態(tài)，局部含顆粒狀砂姜，該層分布于全部場(chǎng)地，層厚2.10～7.70m，層底標(biāo)高為2.51～15.13m。⑥層粉土(Q4al):褐黃色，中密～密實(shí)，以密實(shí)狀態(tài)為主，飽和，局部夾細(xì)砂，含顆粒狀砂姜，分布于全部場(chǎng)地，層厚1.90～11.20m，層底標(biāo)高為－4.17～9.53m。⑦層粉質(zhì)粘土(Q4al):黃褐色～青灰色，可塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核，局部夾薄層粉土。含顆粒狀～碎石狀砂姜，局部較密集，粒徑范圍約0.5～3cm。該層分布于全部場(chǎng)地，層厚1.40～9.80m，層底標(biāo)高為－7.92～5.03m。⑦－1層粉質(zhì)粘土(Q4al):青灰色，硬塑狀態(tài)，含鐵錳結(jié)核及鐵錳氧化物，含碎石狀砂姜，粒徑范圍約0.5～3cm。該層分布于部分地段，層厚1.30～4.50m，層底標(biāo)高為－10.63～0.73m。⑧層粉砂夾粉土(Q4al):青灰色，密實(shí)，夾粉土薄層，局部混細(xì)砂，含砂姜。層厚6.20～12.00m，層底標(biāo)高為－19.29～－13.55m。⑨層粉質(zhì)粘土(Q3al):青灰色～灰綠色，稍濕，硬塑狀態(tài)，局部含砂姜，最大揭露層厚1.40～5.70m，層底標(biāo)高為－22.09～－16.45m。⑨－1層粉砂夾細(xì)砂(Q3al):褐黃色～灰黃色，密實(shí)，飽和，夾細(xì)砂，局部混中砂。成份以石英長石為主，含大量砂姜，砂姜粒徑約1～5cm。該層最大揭露層厚9.6m，層底標(biāo)高為－29.04m。
3基坑設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝
3.1基坑設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
根據(jù)上述工程地質(zhì)情況，要確定出基坑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)，見表1。
3.2施工工藝
(1)確定技術(shù)參數(shù):深基坑底面開挖總長為322m，基坑頂面長度為340.6、426.8m。碼頭后側(cè)、上游側(cè)和下游側(cè)基坑邊坡設(shè)計(jì)坡度為1∶3，為永久邊坡，這三面的邊坡在第一階段開挖時(shí)，均按照1∶1.5坡度開挖，在第二階段開挖時(shí)，形成設(shè)計(jì)邊坡。鄰水側(cè)的基坑邊坡為施工臨時(shí)邊坡，與淮河間形成壩體時(shí)的內(nèi)坡施工坡度為1∶3。基坑第一階段開挖后，鄰水側(cè)的基坑邊坡坡肩距現(xiàn)水位河道坡肩約50m。基坑頂部和底部長度示意圖，見圖1。(2)開挖步驟:為了方便樁基的檢測(cè)、樁帽和上部結(jié)構(gòu)的施工以及構(gòu)件的安裝，基坑分為2個(gè)階段進(jìn)行開挖。第一階段開挖深度約3.7m，開挖至樁帽底部，高程為+17.3m，頂寬33.1m，底寬16.8m，開挖土方約25900m3。第二階段開挖至標(biāo)高在+12.5m，形成港池?cái)嗝妫_挖土方約184780m3，邊坡挖至設(shè)計(jì)坡度。第二階段開挖在碼頭平臺(tái)前沿疊合板安裝完成一半后進(jìn)行，本次開挖后，陸上開挖全部完成。基坑與主河道間的壩體開挖，采用的是挖泥船水上開挖方式。(3)基坑的施工工藝分為7個(gè)步驟:測(cè)量放線→第一次開挖→安全防護(hù)→排水→測(cè)量放線→第二次開挖→排水。其中，基坑的開挖采用的方式為放坡開挖，明溝排水。基坑坡底線處設(shè)置60cm×30cm×50cm排水明溝，每隔50m設(shè)置集水坑，開挖過程中如發(fā)現(xiàn)涌水應(yīng)立即探明涌水口，并挖溝槽將水引至就近的集水坑，用泥漿泵進(jìn)行排水。土方挖運(yùn)主要采用“挖掘機(jī)+自卸車”施工。基坑內(nèi)部挖土方應(yīng)遵循分層、分區(qū)、分塊的原則開挖，嚴(yán)禁相鄰多區(qū)域大面積同時(shí)開挖，開挖區(qū)域劃分片段，劃定每臺(tái)挖掘機(jī)的施工范圍，開挖時(shí)應(yīng)分層，分層位置應(yīng)考慮邊坡位置，不能超挖。土方開挖過程中挖土面高差不得大于3m，慎防土體的局部坍塌造成主體工程樁破壞、現(xiàn)場(chǎng)人員損傷和機(jī)械的損壞等工程事故。運(yùn)輸車輛應(yīng)按照重載車和空車的路線分道行駛。根據(jù)挖機(jī)及運(yùn)土車的運(yùn)行路線，在坑內(nèi)外通道處均需設(shè)置培土路肩，并應(yīng)確保車輛運(yùn)行路線中土體的穩(wěn)定。挖土過程中嚴(yán)禁機(jī)械碰撞工程樁。土方運(yùn)輸至大壩后方業(yè)主指定的堆土場(chǎng)地，運(yùn)輸距離2km以內(nèi)。由于本次工程屬于碼頭工程，距河道較近，因此，基坑的排水方式采用的是明渠集水井排水(又稱為集水井降水法)。集水井降水法一般適用于降水深度較小，且土層為粗粒土層或滲水量小的粘土土層，符合該工程所在位置的地質(zhì)要求。當(dāng)基坑(槽)挖到接近地下水位時(shí)，沿坑(槽)底四周或中央開挖具有一定坡度的排水溝。溝底比挖土面低0.5m以上，并根據(jù)地下水量的大小，每隔20～40m設(shè)置集水井，集水井底面低于挖土面1～2m，使水順排水溝流入集水井中，然后用水泵抽出涌入集水井中的水，即可在基坑底面繼續(xù)挖土。當(dāng)基坑(底接近排水溝底時(shí)，再加深排水溝和集水井的深度，如此反復(fù)循環(huán)，直到基坑挖到所需的深度為止。本次工程在主體基坑坡頂靠淮河側(cè)和大壩側(cè)，各設(shè)1道截水溝，防止降雨大量匯入基坑，明排水可排入截水溝。最終通過明渠排至淮河。在淮河側(cè)基坑坡腳挖排水溝設(shè)有相應(yīng)的集水井，基坑底設(shè)置有5‰的縱坡，這樣可以向排水溝匯聚滲水。用污水泵抽排至邊坡頂?shù)呐潘疁蟽?nèi)，排出場(chǎng)外。基坑底排水溝寬60cm×30cm×50cm，坡度5‰，每隔50m設(shè)1個(gè)集水井。集水井尺寸0.6m×0.6m×1.0m。按開挖斷面長度320m計(jì)算，共需6個(gè)集水井。排水示意圖，見圖2。
4結(jié)語
根據(jù)上述的施工工藝方法，順利完成了皖江物流碼頭工程的基坑施工。基坑施工融合了地質(zhì)勘查、巖土檢測(cè)、巖土施工和結(jié)構(gòu)施工于一身的系統(tǒng)性施工作業(yè)。
作者：陶飛冬 單位：潘集淮河河道管理局