刘疆宁 陆建新
（南通市交通建设咨询监理有限公司，江苏，南通，226006）
（南通市航道管理处，江苏，南通，226006）
【摘 要】海安船闸紧靠县城，基坑深度为11.3米，且是双线同步施工，面积较大，其施工与维护难度高，投入大，如何因地制宜的确定合适的施工方案，对确保施工进度及安全，减少费用，显得尤其重要。
【关键词】双线船闸；深基坑；开挖；降水
一、概述：
海安船闸是江苏省干线航道网规划“两纵四横”中的连申线(纵)与通扬线(横)重要的共用节点，采取双线船闸同时按Ⅲ级通航标准开工建设, 尺度为230×23×4（米）（闸室长×口门宽×槛上水深）。船闸主体区的原地面标高为+4．7米左右,开挖底标高为一6．6米，船闸闸首基坑开挖深度 11．3米； 闸室部分底标高为一 5．6米，基坑开挖深度 10．3米。为满足施工需要，船闸主体基坑底横宽 140—180米．纵长354米，面积约 59000米2。
二、施工条件分析：
2.1平面位置：新建海安双线船闸位于南通市海安县境内，是在老海安船闸的位置上拆除重建，两闸中心距为60米，紧靠县城，主体区有交通繁忙的海安大桥跨过，施工期间必须考虑机动车的通行，上游引航道接入新通扬运河与通榆河交汇处，下闸首靠近老通扬运河，引航道接通如海运河。
2.2水文地质条件：海安船闸的主体闸基坑底标高为一5．60～— 6．60米，基础主要位于①～③层底部 、②～③层顶部，其中①粉土层的渗透系数约为7×10—4厘米／秒，②3粉砂层的渗透系数约为4×10—4厘米／秒，，具有中等透水性 。基坑底部位于潜水层 ，补给水来源为大气降水及河流的侧向渗流 ，潜水水位埋深约2．10米。各层土体物理性能指标详见表 l。
表 1 船闸主体范围地基土强度及变形指标表
图1 船闸主体区典型地质剖面图
三、主体基坑的施工：
3.1主围堰的布置：海安船闸施工期间，需对老海安大桥拆除，并保持一定的通过能力，为满足当地群众的生活需要，须将工程上下游围堰兼作为原道路的绕行道路，为结合场外的道路现状，将上游围堰设置在离上闸首540米处，并作为机动车通道。下游围堰为满足紧靠的老通扬运河的防洪行水要求及两闸中间导航墩及护坦的施工需要，由原来的土围堰改用了钢板桩结构，围堰顶部作为人行通道。
图2 上、下游围堰平面位置示意图
3.2土方开挖：土方开挖在水平面上分为三次挖土，第一次开挖至标高+0.0米，共计挖土约17.9万方；第二次开挖至标高-2.5米，共计挖土约8.2万方；第三次开挖将闸塘分为三个区域分别开挖，先开挖上闸首（A区）至底标高-6.6米（机械开挖至-6.3米，人工挖至-6.6米），共计挖土约2.1万方；再开挖下闸首（B区）至底标高-6.6米（机械开挖至-6.3米，人工挖至-6.6米），共计挖土约2.1万方；最后开挖1、2线闸室（C区）至底标高-5.6米（机械开挖至-5.3米，人工挖至-5.6米），共计挖土约3.3万方。土方开挖严格执行“分层分块、均衡对称、严禁超挖”的原则进行。开挖的土方根据表层腐殖质土、可回填土及不可回填土分类堆放，便于后期的回填土方利用。分层开挖断面见图3。
图3 船闸主体区土方分层开挖示意图
层间开挖之间保持至少30米距离，每次开挖间隔都必须将土体边坡进行修整，坡比为1:2，在船闸基坑内设置运土斜坡道，坡比为1:6，斜坡道与基坑周边道路连接，以及时将挖出土方运至指定堆土区。
为防止机械开挖扰动结构物的地基原状土，机械开挖需预留30厘米厚的保护层土层由人工挖除。预留保护层土方开挖前做好降排水，确保闸塘内不受积水的浸泡。保护层土方在闸首、闸室底板施工前挖除，为保证结构物基底下土层质量，保护层土方由人工开挖至设计标高，并进行验槽。
3.3基坑降水：降水效果如何直接决定了工程施工的成败，本次降水工程经历了一个：初步方案—降水试验—方案调整—过程优化的过程。
3.3.1初步方案：此方案为设计单位在施工图中提供的参考方案，是在0米高程处平台外侧，设置一道防渗帷幕（打至潜水与承压水的隔水土层），阻止潜水渗流以减少地下水的渗透量。基坑内降水采用深井降水，深水井打透隔水层，闸首处深井底标高—31.6米，闸室处深井底标高—30.6米，纵向间距20米左右。
3.3.2降水试验：（1）潜水组试验：测得潜水静水位区间为—0.90米~0.76米，抽水最大降深11.21米，单井稳定出水量为204米3/天。根据试验数据计算得出渗透系数K的结果为3.12~5.48米/天，影响半径R的结果为37.14~88.71米。具体计算时采用平均值，即K=4.08米/天(4.72×10-3厘米/秒)，R=50米;（2）承压水组试验：测得承压水静水位约为—0.69米，抽水试验最大降深8.13米，单井最大稳定出水量约为335米3/天，得出渗透系数K=18.77米/天，影响半径R=312米。试验表明：承压水头不随潜水水头的变化而改变，说明了③1、③2层隔水性好，承压水与潜水无直接联系。
3.3.3方案优化：（1）对初步方案的分析：一是通过计算分析后认为:基坑成形后，坑底至承压水面的土体自重大于承压水的顶托力，而且隔水层的隔水效果较好，可以考虑不降低承压水水头；二是由于施工现场的交地工作不能一步到位，满足不了工程施工进度的需要，防渗帷幕不能及时形成封闭；三是施工现场50米内无建筑物，近100米（降水影响半径）范围内无三层以上及其他重要建筑物需要保护；四是防渗帷幕施工费用约80万元，投资较大。所以还应该考虑取消防渗围幕的降水方案。（2）根据试验结果及相关计算成果，采取了以下优化措施：一是取消防渗帷幕，将闸室区域深井间距缩小至15米，闸首区域内的深进改为梅花型布置的两排，间距15米，深井数由原来的约72口，增加至138口；二是为确保不穿透隔水层，以充分利用其隔水效果，将深井底标高确定在—13米。
3.3.4过程优化：在本工程的布井过程中，还不断对降水工作进行了优化：一是在布井开始时，就在现场设置了两台200KW的发电机，一旦发生停电，短时间内（不超过1小时）恢复供电；二是将先前使用直径25厘米，在管壁上打孔的波纹管制成的深井管，改为直径为40厘米的无砂涵管，使其出水能力由4方/小时，增加到7方/小时，水泵全部安装自动控制系统，以及时降水，并有专人值班；三是在上、下闸首区域内，地下水位不能降至完全满足设计要求（底板下50厘米）时，在闸首四周加设了两排轻型井点降水，主管直径为50毫米，立管直径为25毫米，立管间距80厘米，立管底标高—11.5米。
3.3.5经济比较：通过对降水工程方案的优化，与初步降水方案相比，节省了经费约三百万元。
图4 船闸主体基坑深井布置示意图
四、结束语
海安双线船闸经过二年半时间的施工，圆满完工，其主体基坑通过根据现场条件选择了合理的方案，在近两年的施工期内保持了稳定，尤其是降水方案的改进，既节约了经费，又解决了建设单位不能及时一次性交地的困难，为工程的按期优质完工打下了良好的基础。
论文作者:刘疆宁,陆建新
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/7
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