循环水泵房开挖设计优化

摘要：国外某燃煤电厂位于海边，常年雨量丰富，相对湿度较大。根据现场实地调查及电厂地址勘测获得的资料、收到的参考施工图纸资料及电厂实际进度情况，不能等待原设计实施。为满足进度计划要求，决定优化方案。 
关键词：海边；开挖；优化；非常方案 
　　1概述 
　　1.1现场条件 
　　工程地层属于中细砂地层，地表为腐植土薄层，地下水位高，地面以下基本为地下水。施工位置并无地质勘探资料，因此只能采用附近区域的地质资料作为参考。 
　　循环水泵房施工区域暂时无场内临时道路连接，但场地宽阔，施工区域周边无建筑物，重型设备行走并无干扰。目前弃渣场暂未明确，开挖时渣料需运输至指定地点。 
　　循环水泵房基底标高-8.6米处的开挖尺寸为30m×24m，进水渠导墙处由于无具体图纸，暂定为15m。 
　　开挖基坑约为78.89m×67.44m的矩形基坑。开挖分两层开挖，第一层挖深5.6m，第二层挖深5m，第一层与第二层之间设宽足够设备行走的马道。 
　　1.2施工内容 
　　主要为循环水泵房的开挖、排水等施工，并包括质量控制和验收。 
　　2降排水 
　　循环水泵房的开挖为原状土开挖，区域内基本无PC桩，为保证边坡开挖稳定性和施工安全，必须保证开挖在干地上施工。 
　　循环水泵房目前的地面绝对高程约2m，基础垫层设计底高程为-8.6m（绝对高程），开挖深度较大，约10.6m。 
　　由于工期紧张，降排水为明排。根据相关工程和部位的经验，在基坑的四角布置大型集水井，采用多台水泵集中排水进行降水。边开挖边降水。 
　　2.1排水计算和设计 
　　2.1.1初期排水计算 
　　基坑分两层开挖，初期排水也分两次进行。 
　　第一层基坑水位降深5.6m，排水量计算约为37135m3。由于无渗透参数资料，根据抽水试验的实际情况，取渗透系数约10m3/h。按7天排干计算，每天有效排水20小时，基坑四角各设置一个集水井，则每个集水井的抽排量约76m3/h。因此每个集水井配置2台40m3/h排量的抽水机即可满足要求。 
　　第二层基坑水位降深5，排水量计算约为8130m3。按4天排干计算，每天有效排水20小时，基坑四角各设置一个集水井，则每个集水井的抽排量约35m3/h。因此每个集水井配置1台40m3/h排量的抽水机即可满足要求。 
　　2.1.2经常性排水计算 
　　经常性排水按渗透系数10m3/h，地表降水按小时雨量30m3/h计算，则每个集水井配置1台40m3/h排量的抽水机即可满足要求。 
　　3基坑开挖 
　　3.1开挖平面布置 
　　根据设计参考图纸，循环水泵房的结构线为25m×20m。开挖时，结构线需外扩3m作为开挖坡脚线，BA轴处有牛腿结构，外扩4m。因此开挖基坑底面为32m×26m。导流墙暂按15m考虑。 
　　由于开挖深度较深，约为10.6m，开挖基坑的土层基本为砂层，因此必须采用先降水后开挖的方式进行。 
　　降水采用集水井集中抽排的形式。集水井布置在基坑四角，分上下两层布置。在开口线外1.5m的位置、第一层坡脚位置（马道处）、开挖坡脚内侧分别设置截（排）水沟，以阻隔地面水流入基坑。 
　　为保证施工安全，减少高边坡作业，开挖基坑需分两层开挖（见下图所示）。第一层开挖由原始地面下挖5.6m，形成第一层开挖基坑，边坡坡度取1：1.2。第二层开挖时，在第一层开挖基坑的底面四周，留足够设备行走的开挖马道，以1000便稳定边坡和边坡支护，第二层开挖深度5m，边坡坡度取1：1.2。 
　　另外在开挖基坑沿进水渠侧，开挖出一条出入作业面的临时施工道路，道路坡度取5%，道路降至马道高程，即第一层开挖底面，以便出渣。 
　　3.2开挖程序 
　　地形测量及放样 → 集水井开挖和支护 → 降排水并同期进行基坑开挖 → 边坡支护 → 建基面清理及缺陷处理。 
　　3.2.1地形测量及放样 
　　根据工程师批准的坐标点和水准点，用全站仪、经纬仪和水准仪对地形及建筑物轴线、建筑物基础的开挖开口线进行测量定位。在放线时多设一个控制桩，转点处另设桩，永久性和临时控制桩均采用现浇混凝土方式进行保护。控制桩施工完成后进行复核，待位置及高程经复核确定无误后，将测量资料报送工程师复核。然后用白灰施放出开挖边界线。所有的控制桩点在施工过程中定期进行复核，确保工程施工准确无误。 
　　3.2.2降排水 
　　采用经批准的排水形式，沿基坑开口线外围的布置截排水沟。严格遵循已确定的集水井位置和排水沟位置进行开挖排水。降排水过程中应定期检查水位变化，以便于水泵排量的控制。 
　　3.2.3基坑开挖 
　　基坑第一层开挖采用挖掘机直接开挖，自卸汽车装料，将渣料运输至指定位置堆存。由于本区域基本为砂层，第二层开挖利用临时道路进行出渣运输，采用挖掘机在工作面上直接挖渣装车的方式进行。开挖完毕后，挖掘机沿预留的挖机道路退出基坑。 
　　3.2.4边坡支护 
　　本基坑开挖第一层边坡坡比为1：1.2，第二层坡比为1：1.2，两层之间留马道保证设备形式，宽为5m～9m不等。采用瑞典条分法对边坡稳定进行计算复核，安全系数为大于1.4，达到国内一级基坑的安全系数要求。 
　　边坡支护拟采用两种形式护坡。 
　　第一层边坡考虑雨水冲刷及地面水的影响。采用沙袋堆码坡脚以上1m范围，沙袋设置于马道上。沙袋以上采用彩条布覆盖，并于基坑顶部采用沙袋压脚，使彩条布覆盖整个第一层坡面，避免受雨水直接冲刷而造成坍塌。 
　　第二层边坡位于下部，局部将会出现渗水，边坡稳定，但为防止流沙的出现，以及雨水冲刷坡面造成危害，坡面仍采用彩条布覆盖，沙袋压坡的方式保护，坡脚出设置木桩和铁皮围栏，防止垮塌的边坡进入施工工作面。 
　　3.2.5建基面清理及缺陷处理 
　　开挖完成后，必须进行建基面清理，按照设计图纸的要求，将机械开挖时的超挖采用人工的方式进行处理，保证建基面的平整。 
　　若发现有缺陷的地质情况，立即报告工程师，待调查研究后，确定处理方案，并及时的安排处理，同时做好地质缺陷记录。 
　　3.2.6开挖注意事项 
　　（1）开挖接近基底时，尽量预留保护层，保护原状土不受扰动，以便控制边坡，避免超挖和欠挖。 
　　（2）在开挖时保证地下水己降到基坑底面50cm以下，以利干地作业。 
　　（3）施工中按设计开挖图控制开挖边坡，确保不出现欠挖、超挖，基础底部预留的5cm保护层待下一道工序开始时，再人工修整到设计标高，验收合格后才可进行下道工序。 
　　3.2.7开挖应急措施 
　　（1）对可能出现周围承压水影响时，当开挖边坡局部出现渗流，及时采取级配反滤料进行处理，并将渗流水通过碎石盲沟引到排水管井内或槽底脚排水沟内以保证边坡的稳定。 
　　（2）对可能出现的承压水，当开挖至槽底或边坡底脚局部出现管涌、翻砂等情况，立即采取扩挖、回填砂石反滤科、压实并将渗流水引导至集水坑或排水沟。 
　　（3）在开挖过程中注意集水坑的保护和出水量的观察，当出现个别集水坑淤积量大或开挖时被破坏，要及时清理。 
　　3.3开挖设备配置 
　　本基坑开挖总量约45265m3。第一层开挖量约37135m3，按照3台PC220挖掘机配置，开挖时间10天考虑，运输距离在1公里以内，自卸汽车需配10台即可满足要求。 
　　4施工工期 
　　为缩短工期，考虑开挖与排水同期进行，开挖稍微滞后于排水，第一层开挖排水时间按15日，第二层开挖排水时间10日，边坡支护20日，整个开挖工期需要约35日。 
　　5结束语 
　　通过总承包商成立多专业的优化设计小组，形成了以基本资料收集，到数据分析优化设计决策一条龙的动态设计体制，确保了优化设计工作的及时和有效，收到了较好的工程效益。