羅田水庫進庫閘基坑開挖和支護施工方案分析

陳 偉

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

羅田水庫進庫閘是珠江三角洲水資源配置工程輸水干線上的重要節點工程，向上連接3號主隧洞，向下連接羅田水庫。建筑物基坑布置于羅田水庫庫尾沖溝內，布局復雜，地形狹窄，地勢起伏變化大，作業空間有限，施工難度大。進庫閘基坑工程的重難點在于合理安排施工工序和施工工藝方法，從而優化施工布局，保障施工質量與安全，提高施工效率[1，2]。

1 工程基本情況

羅田水庫進庫閘順水流方向依次布置了3號主隧洞洞門、進水池、檢修閘、埋管段、量水間、埋管段、事故檢修閘、出水池、消力池和海漫。在建筑物周邊布置單排灌注樁基坑圍護結構，形成整體施工基坑。進庫閘基坑總長度140.18 m，寬度10.2~28.5 m不等，基坑開挖深度為5.84~16.43 m。支護結構分為支撐式支擋結構、錨拉式支擋結構兩種。其中進水池段基坑深度為6.84~16.43 m，為支撐式和拉錨式兩種支擋結構；檢修閘至出水池段基坑深度為5.84~7.84 m，為支撐式支擋結構，基坑安全等級為二級。進庫閘平面布置如圖1所示。

圖1 羅田水庫進庫閘平面布置圖

2 施工流程

根據進庫閘結構及地形地質條件，基坑分為斜坡段和平段。斜坡段基坑位于進分為Ⅰ-Ⅰ區、Ⅱ-Ⅱ區、Ⅲ-Ⅲ區、Ⅳ-Ⅳ區、Ⅴ-Ⅴ區，其中Ⅰ-Ⅰ區3號為主隧洞洞門段基坑，Ⅱ-Ⅱ至Ⅴ-Ⅴ區為進水池段基坑，平段基坑為檢修閘至事故檢修閘段基坑，斜坡段與平段典型斷面如圖2、圖3所示。

圖2 斜坡段基坑縱剖典型斷面圖

圖3 平段基坑橫剖典型斷面圖

斜坡段基坑開挖支護?；娱_挖前期先進行基坑鉆孔灌注樁維護結構施工，破除樁頭進行Ⅰ-Ⅰ至Ⅱ-Ⅱ區冠梁錨索施工，錨索鎖定后進行第一層開挖，第一層開挖至38 m后，依次進行混凝土板、擋墻施工，利用混凝土板及擋墻混凝土等強時間，對Ⅲ-Ⅲ至Ⅴ-Ⅴ區冠梁施工，進行第二層開挖。第二層開挖至35 m高程，坑壁掛網噴錨，然后依次進行腰梁位置錨索、腰梁混凝土施工，錨索張拉鎖定。逆作法洞門墻第一層混凝土與腰梁及錨索同步施工，腰梁錨索鎖定后，進行第三層開挖，開挖支護至32 m后，進行腰梁錨索及洞門墻二層施工。腰梁錨索鎖定后進行第四層開挖，開挖支護至29 m后，進行腰梁錨索及洞門墻三層施工。腰梁錨索鎖定后進行第五層開挖，至洞底高程后進行洞門墻4層施工，一期底板混凝土封底。

平段基坑開挖支護。場地回填碾壓后進行基坑圍護灌注樁施工，破除樁頭，進行冠梁錨索鉆孔、送索、注漿施工，然后進行冠梁、支撐梁及連梁鋼筋綁扎，支立模板及澆筑混凝土，錨索張拉鎖定。按照橫向分段、豎向分層的方式進行基坑開挖，每段每層開挖后進行坑壁掛網噴護，澆筑墊層混凝土進行封底。

3 單項工程施工要點

3.1 冠梁、支撐梁、連梁施工

進水池斜坡段冠梁、支撐梁基礎采用人工開挖，平段基坑范圍冠梁、支撐梁、連梁基礎采用PC220挖掘機輔以人工開挖，采用退挖法，冠梁、支撐梁、連梁基礎開挖完成后，再向基坑中央大面積開挖。

采用風炮機進行破除樁頭，樁頭一次性破除高度不超過50 cm。為了避免破壞冠梁底部樁砼面，樁頂砼至底部15 cm范圍內由人工打鑿，并對樁頂露出鋼筋進行校正和補強。

混凝土一次性澆筑高度不得超過50 cm，分層振搗密實。在梁交界位置應隨混凝土自然流淌成坡面，并注意松動石子和浮漿的清理，確保后續澆筑連接可靠。新舊混凝土交界處鋼筋應保證足夠的搭接長度?；炷翉姸冗_到2.5 MPa后方可拆模側模，底板拆除時間需混凝土達到設計強度的80%后進行。

3.2 基坑開挖施工

當冠梁、砼支撐、支撐梁強度達到設計強度80%及錨索鎖定后進行開挖施工?；娱_挖范圍內為人工填土、坡積砂質黏土、全風化石英巖，以反鏟開挖為主，人工開挖為輔，反鏟開挖不動時，采用液壓錘破碎開挖。

進水池斜坡段和進水池后段至出水池段為平段基坑采用分層開挖方法，當本層混凝土強度達到80%（設有錨索部位需在錨索鎖定后）進行下一層開挖。進水池斜坡段基坑長29 m，寬10.6~16.7 m，分為6層進行開挖。反鏟位于現狀斜坡道路上后退開挖，15 t自卸汽車出渣。進水池后段至出水池段為平段基坑，基坑長度約110 m，寬度16.7~24.2 m，分3層開挖，每層高度不超過3 m。開挖時遵循階梯狀開挖施工順序，“從上到下，分層、分塊，預留護坡，階梯流水開挖，墊層及時澆筑”的原則。深基坑土方開挖由中間向兩側對稱放坡開挖，以中心向兩側每臺階放坡坡率采用1∶1.5，保證基坑兩側圍護結構均勻受力[3，4]。

3.3 腰梁施工

腰梁施工前，對腰梁的位置利用全站儀和鋼卷尺進行精確放線，待墊層底模澆筑后還要放出腰梁的梁底兩側邊線和上口兩側邊線。根據測量放線，對回填土方整平后，進行腰梁底模墊層澆筑，墊層厚度為50 mm,墊層寬度比腰梁寬度寬100 mm，所用混凝土為C15。安裝鋼筋，將固定預埋套管的鋼筋三角型支架與腰梁水平鋼筋焊接，確保預埋套管按要求固定牢固，避免套管產生位移。

腰梁側模模板材料采用12 mm厚的1.22 m×2.44 m竹膠板，模板豎向圍楞為5×10 cm方木，橫向圍楞為2根Φ48鋼管。橫向圍楞用Φ12拉桿與圍護樁上搭設的插筋進行焊接，蝴蝶卡加螺母鎖死。模板外用Φ48鋼管楔入地面以下40 cm，間距1.5 m，用扣件與模板上部橫向圍楞連接頂緊，以達到加固模板的效果。腰梁的混凝土強度等級為C30，并摻入早強劑，在混凝土強度達到2.5 MPa后，拆除側模，并進行張拉端的清理。用包裹塑料薄膜保濕養護，養護時間不能少于14 d。

3.4 錨索施工

對于一般巖層造孔，鉆孔直徑應大于錨束直徑40 mm以上，且不得小于錨索規定孔徑；鉆孔的開孔孔位偏差不大于10 cm；終孔孔軸偏差不得大于2%，方位角偏差不得大于3°；有效孔深不得欠深，終孔孔深宜大于設計孔深，終孔孔徑不小于設計孔徑。

當鉆遇塌孔、掉塊、孔內漏風、串風等情況后，采用灌漿固壁的方法進行處理。根據吃漿量大小，采取間歇控制灌漿、在漿液中加速凝劑等措施，減少灌漿量；如漏漿嚴重，采用孔內噴混凝土、漿液中加水玻璃、聚胺脂復合堵漏劑等措施，以保證成孔。鉆孔完畢時，應連續不斷地用高壓風徹底清孔。為了提高錨索受力，采用二次注漿工藝，注漿體強度不小于30 MPa。一次注漿為水泥砂漿，砂的顆粒不宜大于2 mm，砂的含泥量按重量計不大于3%；二次壓力注漿液為水泥凈漿，水灰比為0.5~0.55；一次注漿壓力為0.5~1.0 MPa，二次注漿壓力宜為2.5~5.0 MPa。

錨索注漿體強度達到15 MPa或設計強度的75%、臺座混凝土抗壓強度不小于25 MPa時，可進行錨索張拉。單循環張拉驗收試驗最大試驗荷載，永久性錨桿和臨時性錨桿分別取錨桿軸向拉力設計值的1.2倍和1.1倍。循環張拉驗收試驗加荷速度宜為50~100 kN/min，卸荷速度宜為50~100 kN/min。循環驗收試驗后，應以50~100 kN/min的速率加荷至鎖定荷載值[5]。

3.5 網噴施工

基坑圍護樁樁間采用掛網噴射混凝土護壁，鋼筋網按Φ8@150×150布置，土釘端頭設水平向2根Φ16加強筋。掛網用Φ16鋼筋與圍護樁固定。鋼筋錨固與鋼筋網固定鋼筋采用梅花形布置，豎向間距1 600 mm。噴射混凝土設計網噴厚度為100 mm，噴射作業分層、分段、分片依次進行，由下而上螺旋式移動，螺旋圓直徑200~300 mm，一圈壓半圈，按螺旋軌跡均勻分層噴射，噴頭直對受噴面，距離為0.8~1.2 m，噴射壓力控制在0.12~0.15 MPa，一次噴射厚度約50~70 mm，每噴完一遍均需有一定的間歇，一般為前一層混凝土終凝后進行，對懸掛在網筋上的混凝土結團應及時清除，保證噴射混凝土的密實度。噴射混凝土應將鋼筋全部覆蓋，水灰比在0.40~0.45之間，噴層無干斑和滑移流淌現象[6]。

3.6 洞門墻施工

3號主隧洞出口洞門墻在進水池基坑內，洞門墻厚1.2 m，采用逆作法施工，共分為4層進行澆筑，分層高度為3 m。模板采用1.2 cm厚竹膠板作為模板，模板豎向圍楞為5×10 cm方木，間距30 cm，橫向圍楞為雙Φ48鋼管，間距為60 cm。模板加固采用外拉內撐的方式進行加固。外拉為Φ12拉桿加固，一端與植入灌注樁的C25插筋焊接，另一端采用蝴蝶卡+螺帽擰緊在鋼管圍楞上，拉桿橫向間距60 cm，豎向間距60 cm。采用C25頂模筋內撐，間排距60 cm。

混凝土入倉方式為混凝土罐車水平運輸至現場，汽車泵入倉。第一層洞門墻在上部砼板預留下料口，第二、三、四層洞門墻分別在上一層底部預埋下料口，下料口采用Φ250鋼管，間距2 m。

混凝土分層澆筑，每層澆筑厚度不得大于50 cm，及時平倉振搗，在模板中部預留一道40 cm×40 cm窗口，間距1.5 m，作為觀察及振搗工作窗，混凝土澆筑接近工作窗時，將工作窗封堵，再澆筑混凝土時從頂部下料口進行振搗?；炷翝仓瓿珊?，將預留下料口采用砼標號細石砼回填。洞門墻分層、模板加固及澆筑如圖4所示。

圖4 洞門墻分層、加固及澆筑示意圖

3.7 基坑降排水與防護

基坑開挖過程中，基坑降水采用明排。在施工時準備足夠的抽水設備，并做好基坑外的排水、截水工作?；娱_挖過程中在基坑內側沿四周設置一圈排水溝，在排水溝中每隔20 m設一0.8 m深的集水井?；酉蛳逻呁谶吋由钆潘疁虾图?，保持溝底低于基坑底不小于0.8 m，集水井低于溝底不小于0.8 m，集水井內水應隨集隨排。先將集水井內積水排至沉淀池使基坑內排水經過三級沉淀后，回收利用。各附屬結構基坑周圍開挖一道50 cm×50 cm（深×寬）矩形排水溝以攔截地表水；截水溝與施工場地四周排水系統連接起來，經沉淀池后排入市政雨水管網[7]。

基坑四周設置1.2 m防護欄桿，底部設置不小于20 cm擋腳板?；铀闹茉O置明顯警示標志，防護欄桿立桿涂刷紅白相間油漆。工人上下基坑道路采用組合框架式盤梯，避免上下時發生墜落。樓梯出口設置警示牌。

4 結語

羅田水庫進庫閘基坑開挖和支護施工方案的制定，根據工程設計工況和地質條件，遵循“先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則，充分利用“時空效應”，合理安排開挖順序及每步開挖土體的空間尺寸，以保證施工質量、安全和節點工期為目標。工程順利實施有助于解決廣州、深圳、東莞生活生產缺水問題，為粵港澳大灣區發展提供水資源保障和戰略支撐。