中国葛洲坝集团路桥工程有限公司 湖北宜昌 443000
摘要：深基坑是船闸工程施工中的重要环节，其施工效果直接影响后续船闸的施工，本文主要是综合阐述了深基坑施工的技术特点和现存的问题，并分析和探索在船闸施工中的深基坑施工技术和施工管理措施。
一、项目介绍
船闸布置在河道右岸，上闸首位于枢纽挡水线上，闸室位于枢纽轴线下游。船闸全长2371.6m，由上下闸首、闸室、及上下游引航道等组成。船闸管理区位于闸室后方防洪堤外侧。船闸主体工程陆上土石方开挖总量为62.8263万m³，其中砂卵石开挖工程量为4.5907万m³，砂岩开挖工程量为58.2356万m³，船闸主体土石方开挖时，平均开挖深度约为8.50m，上、下闸首部位的开挖深度达到10.00m。其开挖特点具体表现在以下几个方面：
1、开挖范围大：顺水流方向长2271.6m；开挖部位众多，上下游靠船墙、上下游主辅导航墙、上下闸首、进出水段和闸室、上下游引航道、下游引航道连接段，造成基坑开挖的复杂性。
2、基坑开挖工期紧，开挖过程中还有防汛任务和基础混凝土浇筑施工，干扰比较大，施工安全管理工作繁重。
3、基坑开挖时段可能会遇暴雨，且雨量大，降雨日长，严重制约施工进展，造成基坑开挖的不连续性。
本文将详细阐述船闸施工船闸主体基坑、上下游引航道等基坑（槽）开挖。
二、深基坑土石方开挖施工工艺
1、开挖原则
根据工程土层地质条件和现场土石方试开挖情况以及防洪、防汛措施，确定土石方开挖的原则为：分期分层开挖，深基坑土石方开挖分为三期。
第一期土石方开挖范围：下游引航道连接段长1013.6m，底宽60.0m，由于该段挖深约5.0m，边坡比例为1：1，拟分两次开挖，第一次开挖至21.1m高程，第二次挖至设计底标高19.1m。
第二期土石方开挖范围：上游导航墙→上闸道→闸室段→下闸首→下游导航墙（断面满足上、下游护坦施工条件），分三层开挖：第一层开挖至21.10m，边坡比例为1：1.5；第二层开挖至17.50m，边坡比例为1：0.5；第三层开挖至结构物设计底标高（闸首14.4m，闸室15.9m）以上0.3m预留保护层；最后，在进行混凝垫层及底板施工前，开挖至设计底标高。开挖土石方用于围堰加高加固以及闸管区场地回填。
第三期土石方开挖范围：下游引航道陆上土石方，开挖底宽60.0m，边坡为1：1，设计底高程为18.90m，挖掘深度应以满足结构物施工作业工作面为原则。
进行分层开挖时，预留宽度约为1.50m的平台，开挖至结构物设计底标高时，结构物周边应留有宽度不小于2.00m的工作面，确保进行结构物施工时无障碍。
2、开挖的施工流程及施工方法
陆上土石方开挖施工方法
工程基坑开挖根据地质资料及同类工程施工经验，开挖分层进行，1.6m³反铲挖掘机开挖和装车，25t自卸车运输。
（1）场地清理
地面的泥砂、卵石等杂物清理干净后，对于可用于垫层和船闸墙后回填的地表土层，用推土机推运、堆筑成土堆，再由自卸汽车运至堆土点存放备用。
（2）基槽开由于开挖部位主要为风化的泥质粉砂岩，开挖主要采用推土犁机进行松土，反铲挖机开挖的施工方法进行施工。基槽开挖前，组织测量人员根据平面布置图和现场加密控制点进行首层土石方开挖控制边线的放样，按设计的坡度确定边坡线。土石方开挖采用分层分阶梯挖装，根据开挖厚度不同可分层开挖，在分层挖土石方的同时，按设计坡比挖掘机修整边坡。开挖严格控制机械开挖的底标高，必须按设计和规范要求保留不小于30cm厚的保护层。坡比按设计要求设置，坡底设碎落台，基槽坡顶以外设截水沟，基槽内设排水沟。在排水沟适当位置设置集水坑，作为积水排水处，用水泵抽水排向基坑外。
开挖过程中，开挖坡面若有不安全因素，采取相应的防护措施，如加强明沟排水、使用锚杆结合挡板支护等措施。如坡面渗水量不大，则做砂石或土工布反滤把水引入排水沟，如出现裂缝、滑动迹象等无法继续施工时，立即暂停施工和采取应急措施，根据具体情况修正施工方案和采取相应措施。
在开挖之前，一定要把下道工序准备好，然后突击进行，开挖清理完毕验收合格，抓紧进行浇筑混凝土垫层，并注意做好积水坑内的排水，绝不允许坑内积水漫至基坑面上。开挖过程中如发现岩层有突变，立即报业主和监理工程师。基底保护层采用机械辅助人工开挖。
（3）弃方处理
土石方开挖尽可能结合围堰填筑及土石方回填，以减少二次倒运。本工程前期开挖土石方主要用于围堰填筑及闸管区回填，部分满足要求的砂卵石用于墙后回填，多余弃方通过自卸汽车运至业主指定的弃土场。
3、土石方开挖方向和施工运输便道的设置
由于施工横断面受施工场地的限制没有纵深，采取沿船闸轴线纵向分层开挖，每个施工段均自上游向下游方向开挖。
三、土石方施工质量控制措施
1、土石方开挖后的坡度符合设计要求，避免因边坡过陡而造成塌陷，为了保证边坡质量，反铲须紧靠边坡线开挖，以确保边坡平整度，并尽量避免欠挖及超挖现象。
2、开挖过程中，必须经常测量和校核施工开挖区域的平面位置、水平标高和边坡等是否符合设计要求；始终保持设计边坡线逐层开挖，避免开挖过程中因临时边坡过陡而造成坍方，同时加强边坡稳定性和位移观察及按照围堰观测方案对围堰结构进行沉降、位移和变形的监测和记录，发现异常情况应及时处理。
3、基坑开挖严禁超欠挖，如发生超挖，应对超挖部分进行处理。
4、基坑底层不得受水浸泡。
5、基坑开挖的允许偏差应符合相关要求。
6、雨季施工中，应采取相应的保证基础工程质量和安全施工的技术措施，有效防止雨水冲刷边坡和侵蚀地基土壤。
四、基坑降排水措施
基坑降排水主要采用：原地面及开挖坡面的封闭、明沟集水，潜水泵排水的基坑排水方案。
为了防止围堰渗水、雨水等渗入地表以下破坏地质结构，拟将原地面及开挖后坡面喷射C15混凝土进行封闭，喷射混凝土厚度约为50mm，截水沟、集水井均采用塑料薄膜进行底部和侧面封闭，尽量减少地表水渗入土体，从而避免土石方浸水垮塌。
在自然地面、结构物工作面上，沿基坑开挖边线设置明沟和集水井，并在每个集水井内设置一台潜水泵，将水排至附近自然水体。
集水井选用外径φ1.0m的混凝土管竖埋，埋设深度约为1.5m，顶部伸出平台面约0.30～0.50m，集水井之间的间距为30～50m，明沟断面尺寸为0.40m*0.40m，坡度为1%。集水井和明沟应与基坑开挖同步进行，确保开挖完后具备降排水功能。
为确保基坑排水的顺利进行，不影响基坑内施工作业的开展，备用若干电缆和潜水泵，并在每期开挖基坑的外侧设置2～3个独立的配电箱，专为潜水泵供电。
组织安排专人负责基坑排水的工作，24h不间断巡视，确保抽水及时、设备正常运行、及时替换被损坏的设备；特别是在雨季/汛期期间，更要增派人手、增加设备，及时排出基坑内的积水。
五、基坑坍塌防治措施
1、根据坑壁安全等级、基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节的条件，确定采用坡比法开挖时的坡率；在土石方开挖过程中，必须严格按照既定坡比进行开挖施工。
2、基坑降排水措施要执行到位，确保地表、地下水能及时排到基坑外。
3、加强对土石方开挖的监控，基坑土石方一般采用机械挖法，开挖前，应根据基坑坑壁形式、降排水要求等制定开挖方案，并对机械操作人员进行安全技术交底。开挖时，应有技术人员在场，对开挖深度、坑壁坡度进行监控，防止超挖。
4、加强对地表水、雨水的控制与排放，减小地表水、雨水对基坑坑壁的冲刷，在基坑周边、每层平台和结构物工作面上设置明沟和集水井排水系统。
5、加大对基坑坑壁沉降、位移的观测力度，及时发现异常情况并采取相应措施，将事故发生率降低到最低。
六、深基坑变形、位移观测与监控
1、观测与监控内容
（1）观测与监控对象：自然环境、基坑底部及周围土体、支护结构、基坑外侧的围堰以及内侧的施工便道等。
（2）观测与监控的主要工作内容：
a、现场观测以仪器观测为主，仪器观测与目标调查、日常巡视相结合。
b、调查当地的气候状况，记录施工期间船闸上、下游水位、日常天气情况等，检查自然环境条件对基坑工程的影响程度。
c、要密切注意基坑底部有无裂隙、冒水等现象，基坑周围地表有无沉降、开裂的情况。
d、检查支护结构的开裂变形情况及支护结构漏水情况；观测支护结构顶部的水平位移和垂直位移等。
e、对基坑开挖边坡的稳定性和变形进行观测。
2、观测点的布置
（1）基坑及支护结构：船闸土石方基坑设置观测断面观测基坑边坡的水平位移、土体深层水平位移。
（2）围堰：在围堰顶面设置沉降、位移监测点，在围堰启用后按照相关规定对观测点进行测量观测、检查防洪堤的渗水情况。
（3）观测点的设置要牢固、标示编号要醒目、加设围护设施，降低人为破坏的机率。若观测点被破坏，必须及时修复或重新设置观测点并重新记录测量数据。
3、监测时段和频率
（1）监测时段：基坑周围边坡形成的时间不一，需要分步进行，监测时段贯穿全部施工时段；观测结束后，形成测量监测成果报告。
（2）现场监测的频率：在整个施工期间内，每天应安排专人进行巡视检查，现场仪器监测时间间隔根据开挖深度及施工完成时间确定。观测与监控过程中，当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。如发生变位速率较大、支护结构开裂等情况，应进一步加强观测，缩短监测时间间隔。
4、相关技术要求
（1）根据观测点的布置要求，在进行深基坑大开挖工程施工前布置观测点，采用全站仪、水准仪采集观测点的坐标与高程，并形成原始记录。
（2）对已安装埋设好的观测点应进行可靠保护，并确保其它施工不干扰和不破坏任何已安装埋设的观测点。
（3）施工期间的监测数据采集工作必须按照规定的监测项目、测次和时间进行，并做到“四无”（无缺测、无漏测、无不符合精度、无违时）；必要时，还应根据现场的实际情况和监理工程师的指示，适当调整监测频率，以保证监测资料的精度和连续性。
（4）沉降观测基准点应设在基坑工程影响范围以外，一般距基坑开挖控制边线的间距不小于5H（H：基坑的开挖深度），也不宜少于30～50m，且数量不应少于2个。
（5）沉降观测按不低于三等水准要求测量，采用DS3水准仪进行观测，位移观测采用全站仪进行观测。
（6）施工期间，每天对施工工况、周边环境、监测设施等进行巡视、检查，检查基坑边坡是否出现裂缝、监测设施是否完好等，并做好记录。
七、结论
深基坑开挖是船闸施工中的重要环节，应用合理的开挖技术、有效的基坑支护在施工是本项工作成败的关键；纵向分层开挖、锚杆结合挡板支护等方式是船闸施工中较为常用的施工技术，能够有效的减少各工序间的干扰，降低基坑坍塌的概率，提高施工质量，同时也大幅降低了施工对周边海域的污染，为保持海洋环境的生态平衡提供了有利条件。