某引水工程倒虹吸基坑施工难点及措施研究论文_包想军

摘要：本文以某引水工程倒虹吸工程施工为例，介绍了基坑施工的施工工艺及过程，施工难点分析及质控关键点，为同类工程施工提供参考，希望对类似项目施工工艺，有一定借鉴意义。

关键词：倒虹吸；基坑施工难点；降排水；解决措施

一、工程概况及水文地质条件

洮儿河倒虹吸主体长度2455m，桩号为W68+824.75m～W71+280.47m，洮儿河倒虹吸退水建筑物长116m。根据气象站资料统计，多年平均气温为4.5℃，历年极端最高气温为39.9℃，历年极端最低气温为-33.9℃；多年平均降水量为437.5mm；多年平均蒸发量为1799.6mm（Φ20cm蒸发皿观测值），是降水量4倍多；多年平均风速为3.1m/s，历年最大风速为28.3m/s，冬季最大风向为偏西或西北，夏季风向多为东南，汛期多年平均最大风速为14.2m/s；历年最大冻土深2.49m。

洮儿河倒虹吸交叉建筑物施工分期洪水设计成果见表

表 施工分期洪水设计成果

洮儿河河谷地形平坦，地势开阔，两岸呈不对称的“U”型谷，地表高程322m～325m，跨河建筑物通过河处河谷宽约2.49km。

覆盖层厚度12.80m～17.20m，覆盖层由洪积物、冰水沉积物等组成，砂卵石厚度一般为5m～10m，下部为冰水冲积层，厚度约5m左右，含泥量较高，结构较密实。冰水冲积层底部存在一层级配不良粗砂，厚度约1m～3m。下伏凝灰岩。

洮儿河表部砂砾石层属强透水层。颗分结果表明，洮儿河砂砾石中卵石平均含量10%，砂砾平均含量75%，以中、粗砾为主，砂粒含量11%，细粒含量4%；卵石最大含量22%，砾最大含量达97%，砂含量低，颗粒组成主要集中在中、粗砾组，易形成架空层。

地下水位高程一般320m左右。地下水类型为孔隙潜水，接受大气降水入渗和丰水期河水的侧向补给，以蒸发和侧向径流的方式排泄。

洮儿河倒虹吸开挖边坡系数见下表

表 洮儿河倒虹吸开挖边坡系数表

二、施工重难点及对策

1基坑排水

洮儿河倒虹吸地下水位工程在320m左右，基坑开挖在高喷防渗墙围护下进行施工，开挖期间基坑排水是本工程重点。

采取的对策：

考虑施工用地移交的不连续性，结合现场实际情况采用围堰分段闭气的方法，提前可进入基坑开挖及混凝土浇筑工序。其次采用分段开挖，每段长度控制在300m以内，开挖完成后及时进行底板混凝土浇筑。

在地下水位以下进行开挖时按2m进行分层施工，分层排水，在每一层开挖施工前先在工作面两侧挖排水沟（H×B=2.5m×1.5m），开挖至建基面时，在坡脚开挖排水沟（B×H=0.5m×0.5m），排水沟开挖成一定坡比，以保证集水效果。根据渗水情况开挖集水坑，地下水由排水沟引至集水坑，将水抽排至基坑以外排水网络。施工排水分初期排水和施工期排水：

1、初期排水

导流建筑物修建完成后，对于存在积水的基坑，则进行初期排水。初期基坑排水主要包括：基坑积水、围堰和基础渗水及及可能的降雨等，基坑初期排水量较小，洮儿河倒虹吸一期基坑最大积水量约2.8万m3，布置3台10寸潜水泵（单台600m3/h，扬程20m，功率45kw）水泵将水抽排至围堰外侧河道。

2、施工期排水

洮儿河倒虹吸围堰基础全部采用高喷灌浆防渗，从而有效降低了基坑四周的渗水量，施工过程中的大气降水及少量渗透水，由水泵抽排至基坑外。

洮儿河倒虹吸基坑开挖时采用分段开挖，开挖分段长按300m左右布置，施工过程经常性排水采用明排法。在地下水位以下进行开挖时按2m进行分层施工，分层排水，在每一层开挖施工前先在工作面两侧挖排水沟（H×B=2.5m×1.5m），开挖至建基面时，在坡脚开挖排水沟（B×H=0.5m×1.0m），排水沟开挖成一定坡比，以保证集水效果。根据渗水情况开挖集水井，地下水由排水沟引至集水井，再将水抽排至基坑以外。

（1）渗流计算

基坑经常性排水由基坑渗水、降雨汇水、施工中的弃水等组成。根据《水利水电工程施工组织设计手册》第一卷施工规划中第十章《施工排水》描述，基坑渗水主要计算围堰堰身和地基渗水两部分。

考虑围堰的结构型式及防渗结构特点、基坑的形状大小，渗流计算在防渗墙形成之后，按有围堰的无压非完整形基坑计算，分别得出围堰的渗流量q1及围堰底下地基的渗流量q2，然后进行叠加：

经计算单个基坑渗流量为Q =43m3/h，考虑降雨、施工弃水及不确定因素，每小时基坑排水量按400m3考虑。单个基坑选用2台10寸水泵（单台600m3/h，扬程20m，功率45kw）抽排至围堰外。其次选用部分小型水泵作为用于局部排水。排水设备配置见表。

表 经常性排水机械设备配置表

（2）地下水位观测

基坑地下水位监测包括坑内及坑外水位监测，通过坑内水位观测可以检验降水效果的实际效果，坑内采用大井观测，通过坑外水位观测可以了解坑内降水对周边地下水位的影响范围和影响程度，为基坑下挖速度提供参考，防止基坑开挖过程中边坡失稳。坑外采用打井观测，口径200mm。

2、施工安全

洮儿河倒虹吸基坑开挖最大深度达到11m，确保基坑开挖及高边坡施工期间安全是重点。

采取的对策：

（1）按要求做好排水设施，在开挖线以外规定距离设置安全防护栏杆，不在基坑上部边缘堆载。

（2）施工之前做好截水、排水工作，降低地表及地下水。开挖自上而下，严格控制开挖坡比。

（3）施工期间埋设观测点，加强变形观测，出现异常及时启动应急救援预案。

（4）基坑开挖时专人指挥设备和交通，严格按照开挖高度、交通路线开挖和行车，防止发生交通事故。

（5）汛期、雨季停止施工，将人员和设备撤离基坑，停放在安全区域，专人收集天气预报和雨情、河流水量等相关信息，专人进行围堰和开挖边坡安全巡查，对发现的问题及时整改或加固。

（6）定期对人员进行安全培训和身体检查，专、兼职安全员24小时对现场进行巡查，对检查发现的隐患和违章现象及时进行整改和纠正。

（7）严格爆破施工管理工作，装药、起爆工作由爆破员进行作业，安全员在施工区域外进行安全警戒作业，防止无关人员进入爆破区域。

3、施工协调是重点

洮儿河倒虹吸施工区范围内附着物较多，主要含有各类军事及民用通信光缆、地方各类供电线路、水井房、灌溉沟渠等，且诸多部位需要挖断现有的乡镇公路。与本标段相邻的隧洞二标与洮儿河倒虹吸存在交叉施工及相互占压工作面情况。施工过程中现场及时协调确保施工正常进行是本工程的重点。

采取的对策：

成立施工协调小组，对施工范围内的地上、地下附着物进行彻底排查，并及时与其相关部门或个人联系进行迁移，对于需挖断乡村便道部位的提前制定保通方案，确保村民生产、生活不受影响。与相邻标段工作面占压问题则完全服从业主、监理总体施工安排，给相邻标段提供施工便利。

三、结语

本文以某引水工程倒虹吸工程基坑施工为例，介绍了施工的施工工艺及过程，施工难点分析及解决措施，为同类工程施工提供参考，希望对类似项目施工工艺，有一定借鉴意义。

论文作者:包想军

论文发表刊物:《防护工程》2019年18期

论文发表时间:2020/1/10

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