陳新富 中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司

1.工程概況

1.1 工程簡況

阿爾及利亞奧蘭民港集裝箱碼頭擴建工程位于阿爾及利亞第二大港口（簡稱奧蘭港），項目業(yè)主為阿爾及利亞公共工程局。本工程為新建521 m碼頭，主體結(jié)構(gòu)為1400～1500t的圓筒形沉箱重力式碼頭，施工內(nèi)容主要包括碼頭主體、斜坡式護岸、碼頭后方陸域形成及地基處理、修復(fù)防波堤、安裝附屬設(shè)施以及新建723m的Sonelgaz（電氣局）溫排水管涵等。

其中，溫排水管涵軸線總長723m，采用雙圓管（內(nèi)徑2 m）設(shè)計，管道設(shè)計總長1406m，管道下方為混凝土預(yù)制管枕，共計564座，全線設(shè)有19座混凝土檢查井，管涵排水方向自西向東，流水坡度1‰，端頭與舊管涵銜接，此處坑底標(biāo)高為-4.85m（地表高程+0.5m）；末端為入?？冢苯优湃胂顺?，此處坑底標(biāo)高-5.55m（地表高程+0.5m）。

本文以此為例，通過污水泵坑內(nèi)明排降水、優(yōu)化開挖邊坡（無支護）、采取實時監(jiān)測等施工措施，取得了良好的施工效果。

1.2 水文地質(zhì)資料

項目位于地中海氣候地區(qū)，其中4、5、6、9、10月氣候溫和少雨，屬于施工的黃金期；11月至次年3月為雨季、風(fēng)季時期；每年的高溫季節(jié)一般在7、8月份（超過30℃），每年最低溫一般在1月份（不低于5℃）；每年降水量一般為400～1000mm，施工區(qū)域常水位為+0.0～+0.4m。管涵工程基礎(chǔ)地質(zhì)主要為回填山丘沙與機制砂拌和后經(jīng)振沖加固密實的回填陸域，局部區(qū)域為原貌礫石、砂質(zhì)礫石、含礫石砂、多碎石砂和砂礫質(zhì)碎石等組成。

2.施工難點

溫排水管涵位于新建碼頭后方陸域，基礎(chǔ)的土層結(jié)構(gòu)由下而上依次為天然原地面（淤泥層）、山丘沙與機制砂形成的混合料、振沖加固密實、碾壓回填開山土等。

根據(jù)地勘報告、材料檢測報告等，這類混合土層具有較高的透水系數(shù)，摩擦角15°，粘聚力13.2kPa；地中海常年水位較高、潮差小，以及深基坑施工現(xiàn)場距碼頭前沿線較近，這種情況對深基坑開挖的影響極大，不利于干地施工，如何解決滲水量大或沒水開挖的深基坑是本工程施工中的難點與重點。

溫排水管涵屬于港區(qū)Sonelgaz（電氣局）改建項目，存在量多、面廣、工期緊、現(xiàn)有設(shè)備單一等難題，如何結(jié)合現(xiàn)有機械設(shè)備與優(yōu)化設(shè)計圖紙，制定安全、高效、可靠的深基坑開挖工藝是深基坑開挖的另一個難點。

3.施工工藝

3.1 確定基坑開挖坡度

（1）邊坡設(shè)計。管涵基坑開挖深度為5.35～6.05m，擬設(shè)計兩級梯形且無支護邊坡進行開挖施工，一級邊坡高程-4.85m（-5.55m）～-2.5m，坡比1∶1.5，在高程-2.5m處設(shè)置機械平臺（寬5m）；二級邊坡開挖深度3m（-2.5～+0.5m），坡比1∶1，在高程+0.5m處，距邊坡線依次設(shè)置0.2m圍欄基礎(chǔ)、0.3m排水溝、施工通道（北側(cè)9.5 m寬150t履帶施工通道，南側(cè)1.5m寬人行通道）。

（2）邊坡穩(wěn)定性驗算。邊坡穩(wěn)定性采用圓弧條分法（4.5H法），通過邊坡穩(wěn)定性分析確定極限的滑動面。根據(jù)現(xiàn)場與擬定開挖工藝，基坑的北側(cè)邊坡在荷載時（150t履帶吊處于作業(yè)時）為最不利情況，取單位長度，并將車輛荷載與吊裝物換算成當(dāng)量土柱高度h0。

荷載當(dāng)量換算h0：

式中：N為橫向分布車輛數(shù)；Q為輛車重力（履帶自重+構(gòu)件重量=1600kN）；B為履帶寬度，6.7m；L為履帶長度，8.38m；γ為天然容重，18.5kN/m3。

最終算得h0=1.54m。

計算穩(wěn)定系數(shù)K：

式中：f為摩擦系數(shù)，取0.27；c為粘聚力，取13.2kPa；Ni為法向分量，，kN/m；Ti為切向分量，，kN/m。

圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析，即在荷載下分別計算曲線通過便道不同位置時的穩(wěn)定系數(shù)。其中，曲線通過便道中心線（2/4處）時，穩(wěn)定系數(shù)最?。↘1=1.36），且處于最靠左邊，因此在左邊緣與便道中線之間在繪一條滑動曲線得到穩(wěn)定系數(shù)（K0=1.58），第1條曲線為極限的滑動面，其穩(wěn)定系數(shù)滿足（1.25～1.50）之間范圍要求，因此所采用邊坡坡度滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

3.2 確定降水方案

3.2.1 擬定方案

通過對本工程設(shè)計圖紙和所提供地質(zhì)資料的分析，以及對現(xiàn)有設(shè)備性能等綜合考慮，解決管涵沒水深基坑開挖問題，擬用“污水泵坑內(nèi)明排降水”工藝，并通過典型段開挖控制技術(shù)獲取基坑內(nèi)實際水位高度、滲水量大小等數(shù)據(jù)，驗證是否具備干施工條件。

3.2.2 實施步驟

（1）確定試驗段（A B 段長50m，坑底寬11m），采用“挖掘機+土方車”按后退式開挖，過程中宜分段、分層、對稱施工，且邊開挖邊降水，使水位始終保持在開挖面以下，直至挖至設(shè)計標(biāo)高。

（2）污水泵配置，擬配備20臺改裝后的污水泵（100m3/h），改裝后的污水泵能夠根據(jù)實際水位情況自行關(guān)閉或啟動抽水功能，減少人員投入與提高施工效率。

（3）抽水施工，在起挖處設(shè)置5m×5m×H集水井（H 隨著開挖逐漸加深），并在集水井內(nèi)安放2個裝有污水泵的簡易浮排（10臺/排），抽水采取24h連續(xù)作業(yè)（晝夜交替，各10臺工作），同時配備值班人員管理。

（4）待開挖至設(shè)計底標(biāo)高，基坑積水抽干后停止抽水，并于坑底設(shè)置衡量水位的刻度尺，用于記錄在單位時間的水位標(biāo)高，為滲水量的計算提供數(shù)據(jù)。

經(jīng)計算，本工程最大滲水量為798.6m3/h；10臺污水泵抽水量為1000m3/h。綜上，通過試驗段的開挖施工，“污水泵坑內(nèi)明排降水”措施可實現(xiàn)溫排水管涵深基坑的干地作業(yè)。

3.2.3方案可行性條件

根據(jù)試驗段參數(shù)（798.6m3/h≤1000m3/h），采用“污水泵坑內(nèi)明排降水”工藝滿足干地作業(yè)必須具備以下條件：首先，在施工過程中要嚴(yán)格控制開挖斷面長度≤50m，后續(xù)工序要及時跟進，如管涵兩側(cè)回填砂覆蓋，方可往前繼續(xù)開挖；其次，配備專職人員管理、集水井內(nèi)配備2 組裝有污水泵的浮排（10臺/排），確保抽水24h連續(xù)作業(yè)；最后，根據(jù)氣象資料，盡量避開雨季開挖。

4.施工方法

4.1 施工測量

根據(jù)設(shè)計圖紙中標(biāo)注的坐標(biāo)系統(tǒng)計算基坑中心線、基坑邊坡的各邊控制線，采用全站儀放樣，現(xiàn)場設(shè)置中心線和邊線的控制樁，然后撒石灰，使開挖區(qū)域更加清晰，開挖過程中的標(biāo)高控制使用水準(zhǔn)儀進行觀測或校核。

4.2 基坑開挖

基坑開挖施工時，先從A B 段往BC段施工，后依次施工A D段、DE段、EF段。根據(jù)試驗段的施工參數(shù)，基坑開挖采取后退式開挖，單個作業(yè)面的基坑開挖長度宜控制在30～50m，且后續(xù)工序要逐步跟進（碎石整平層、管枕、管道安裝、兩側(cè)回填砂等）；使用“普通挖掘機+推土機”，按1∶1坡度，完成基坑高程-2.5～+0.5m以及5m寬機械平臺（緩沖臺）；使用“長臂挖掘機+推土機”，按1∶1.5坡度，完成基坑高程-4.85m(-5.55m)～-2.5m，距離坑底設(shè)計標(biāo)高30cm時，先開挖排水邊溝與集水井，后采取人工配合機械完成剩余部分，依此類推，形成流水作業(yè)。

4.3 基坑監(jiān)測

在溫排水管涵的深基坑開挖過程中，應(yīng)在基坑的坡頂、機械操作平臺以及臨近建筑物（如擋墻）等，間隔10～15m分別設(shè)置沉降點、位移觀測點；同時在碼頭前沿設(shè)置水位刻度尺，通過觀測水位變化情況，指導(dǎo)降水施工。

5.結(jié)束語

綜上所述，本工程最終克服了在深基坑開挖過程中面對土壤滲水量大、常年水位較高、潮差小等各種地質(zhì)問題，在實際的應(yīng)用中效果也較好，值得其他類似工程推廣借鑒。