碼頭工程基坑施工工藝技術方案分析

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［摘要］碼頭工程作為水工工程的一種，其基坑的施工技術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，地質情況，闡述其施工技術特點。可為類似工程提供經驗。

［關鍵詞］皖江;碼頭工程;基坑;施工技術

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架河鎮泥集村，淮河北汊左岸上六坊行洪區段。工程新建4個2000噸級泊位，設計吞吐量為510萬t，共使用岸線長度322m。該工程的碼頭平臺建筑在淮河河道的漫灘上。為滿足碼頭平臺上部結構施工的需要，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《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》(GB50202－2002)規定，為二級基坑。碼頭平臺上部結構施工完成后，基坑與淮河主河道之間的壩體將進行挖除，形成碼頭前沿港池和回旋水域。

2工程地質

在施工前的地質勘查資料中，工程范圍內地層主要為第四系全新統(Q4)及上更新統(Q3)地層。現將場地地層分為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，勘探揭露層厚約0.50～1.40m，層底高程約17.33～26.33m。②層粉質粘土(Q4al):黃褐色，可塑狀態。層厚0.5～3.70m，層底標高為14.33～24.83m。②－1層粉質粘土(Q4al):黃褐色，硬塑狀態，含鐵錳結核，局部含砂姜。層厚1.30～5.9m，層底標高為14.60～24.43m。③層粉質粘土(Q4al):黃褐色，軟塑狀態，局部含少量顆粒狀砂姜。層厚0.60～2.50m，層底標高為14.92～24.13m。④層粉質粘土夾粉土(Q4al):黃褐色，可塑狀態，局部夾薄層狀粉土。含顆粒狀砂姜，粒徑約0.2～0.5cm。該層分布于整個場地，層厚2.20～8.80m，層底標高為7.31～18.03m。⑤層粉質粘土(Q4al):黃褐色，可塑狀態，局部含顆粒狀砂姜，該層分布于全部場地，層厚2.10～7.70m，層底標高為2.51～15.13m。⑥層粉土(Q4al):褐黃色，中密～密實，以密實狀態為主，飽和，局部夾細砂，含顆粒狀砂姜，分布于全部場地，層厚1.90～11.20m，層底標高為－4.17～9.53m。⑦層粉質粘土(Q4al):黃褐色～青灰色，可塑狀態，含鐵錳結核，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，層底標高為－7.92～5.03m。⑦－1層粉質粘土(Q4al):青灰色，硬塑狀態，含鐵錳結核及鐵錳氧化物，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，層底標高為－10.63～0.73m。⑧層粉砂夾粉土(Q4al):青灰色，密實，夾粉土薄層，局部混細砂，含砂姜。層厚6.20～12.00m，層底標高為－19.29～－13.55m。⑨層粉質粘土(Q3al):青灰色～灰綠色，稍濕，硬塑狀態，局部含砂姜，最大揭露層厚1.40～5.70m，層底標高為－22.09～－16.45m。⑨－1層粉砂夾細砂(Q3al):褐黃色～灰黃色，密實，飽和，夾細砂，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，層底標高為－29.04m。

3基坑設計參數及施工工藝

3.1基坑設計參數的確定

根據上述工程地質情況，要確定出基坑的基礎設計參數，見表1。

3.2施工工藝

(1)確定技術參數: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、上游側和下游側基坑邊坡設計坡度為1∶3，為永久邊坡，這三面的邊坡在第一階段開挖時，均按照1∶1.5坡度開挖，在第二階段開挖時，形成設計邊坡。鄰水側的基坑邊坡為施工臨時邊坡，與淮河間形成壩體時的內坡施工坡度為1∶3。基坑第一階段開挖后，鄰水側的基坑邊坡坡肩距現水位河道坡肩約50m。基坑頂部和底部長度示意圖，見圖1。(2)開挖步驟:為了方便樁基的檢測、樁帽和上部結構的施工以及構件的安裝，基坑分為2個階段進行開挖。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。第二階段開挖至標高在+12.5m，形成港池斷面，開挖土方約184780m3，邊坡挖至設計坡度。第二階段開挖在碼頭平臺前沿疊合板安裝完成一半后進行，本次開挖后，陸上開挖全部完成。基坑與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個步驟:測量放線→第一次開挖→安全防護→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。基坑坡底線處設置60cm×30cm×50cm排水明溝，每隔50m設置集水坑，開挖過程中如發現涌水應立即探明涌水口，并挖溝槽將水引至就近的集水坑，用泥漿泵進行排水。土方挖運主要采用“挖掘機+自卸車”施工。基坑內部挖土方應遵循分層、分區、分塊的原則開挖，嚴禁相鄰多區域大面積同時開挖，開挖區域劃分片段，劃定每臺挖掘機的施工范圍，開挖時應分層，分層位置應考慮邊坡位置，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、現場人員損傷和機械的損壞等工程事故。運輸車輛應按照重載車和空車的路線分道行駛。根據挖機及運土車的運行路線，在坑內外通道處均需設置培土路肩，并應確保車輛運行路線中土體的穩定。挖土過程中嚴禁機械碰撞工程樁。土方運輸至大壩后方業主指定的堆土場地，運輸距離2km以內。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要求。當基坑(槽)挖到接近地下水位時，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，并根據地下水量的大小，每隔20～40m設置集水井，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挖土。當基坑(底接近排水溝底時，再加深排水溝和集水井的深度，如此反復循環，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和大壩側，各設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。在淮河側基坑坡腳挖排水溝設有相應的集水井，基坑底設置有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的排水溝內，排出場外。基坑底排水溝寬60cm×30cm×50cm，坡度5‰，每隔50m設1個集水井。集水井尺寸0.6m×0.6m×1.0m。按開挖斷面長度320m計算，共需6個集水井。排水示意圖，見圖2。

4結語

根據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勘查、巖土檢測、巖土施工和結構施工于一身的系統性施工作業。

作者：陶飛冬 單位：潘集淮河河道管理局