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碼頭工程基坑施工工藝技術(shù)方案分析

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碼頭工程基坑施工工藝技術(shù)方案分析

[摘要]碼頭工程作為水工工程的一種,其基坑施工技術(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?,F(xiàn)將場地地層分為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?;禹敳亢偷撞块L度示意圖,見圖1。(2)開挖步驟:為了方便樁基的檢測、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?,開挖土方約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?;优c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:測量放線→第一次開挖→安全防護(hù)→排水→測量放線→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?;悠碌拙€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),排出場外?;拥着潘疁蠈?0cm×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、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

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