泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

■劉君洪 ■廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510640

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種建筑項(xiàng)目的建設(shè)越來越多，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)也以其安全、經(jīng)濟(jì)和能提供寬闊的施工空間等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于一些工程建設(shè)中。深基坑支護(hù)技術(shù)適用于某些建筑需放在較深的地下空間，基坑需要開挖，但基坑平面以外沒有足夠的空間供放坡之用或此空間內(nèi)存在鄰近建筑物、地下管線、運(yùn)輸?shù)缆返炔辉试S放坡而只能采用支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖的工程中，如本文所介紹的深基坑工程。對(duì)此，筆者進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

1 工程概況

某工程為解決由于外江潮水頂托，在外江高水位時(shí)內(nèi)涌澇水無法通過水閘自排的問題，需新建排澇泵站。

泵站設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為200 年一遇洪水位，排澇標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇24小時(shí)不成災(zāi)。進(jìn)水池控制內(nèi)水位為5.80m，設(shè)計(jì)流量18.7m3/s。設(shè)計(jì)安裝4 臺(tái)1400QZB-125 型潛水軸流泵，單臺(tái)電機(jī)355KW，總裝機(jī)容量1420kW，泵站規(guī)模中型。

2 泵站深基坑施工難點(diǎn)

本泵站深基坑工程因其地理位置，施工要求及時(shí)間的限制使得施工難度較大，其主要難點(diǎn)有:(1)本工程泵站與現(xiàn)有水閘為緊挨布置，位于水閘與水閘管理房之間一塊空地。泵站進(jìn)水池端現(xiàn)狀存在一高壓電線塔，泵站泵房主體建筑物距離現(xiàn)有水閘及管理房較近，施工場(chǎng)地狹窄，基坑開挖較深，最深處達(dá)到10.22m，基坑(西側(cè))邊緣緊貼水閘結(jié)構(gòu)邊墻，基坑?xùn)|側(cè)離管理房?jī)H6m，基坑布置在滿足開挖安全情況下，須盡量避免對(duì)現(xiàn)有建筑物安全造成影響。②導(dǎo)流及交通疏導(dǎo)方案，對(duì)工程布置影響較大。(2)主體施工時(shí)間短，水下結(jié)構(gòu)須在枯水期完工并拆除圍堰。

3 基坑支護(hù)方案比選

在工程施工前，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，得知該工程邊緣用地到水閘和建筑之間的距離較小，外江出水箱涵需破除外江堤防沉箱結(jié)構(gòu)及上部人行道，為減少對(duì)外江堤防破壞影響，應(yīng)盡量減少破堤長(zhǎng)度。因此，為確?；娱_挖時(shí)不影響現(xiàn)有建筑物的安全，并盡量減少對(duì)周邊建筑物影響，泵站進(jìn)水池、主泵房及出口箱涵采取垂直支護(hù)措施進(jìn)行開挖，以減少用地，并保證開挖安全。本泵站深基坑工程進(jìn)水池與內(nèi)涌銜接段基面高程為0.90m;進(jìn)水前池基面高程為0.90～-2.06m;泵室段基面高程為-2.06m，出水池、出水箱涵銜接段及外江擋潮閘段開挖基面為2.3m?；禹?shù)孛娓叱虨?.40m，基坑開挖深度約6.30～10.22m。

根據(jù)地質(zhì)資料，內(nèi)涌進(jìn)水池段及外江出水箱涵段揭露地層為:①人工填土層、②-1 沖淤積含淤質(zhì)砂、含礫砂層、②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層及泥質(zhì)砂巖、砂礫巖;泵房段揭露地層有:①人工填土層、②-1 沖淤積含淤質(zhì)砂、含礫砂層、②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層、②-4 沖積含泥細(xì)砂、含礫中粗砂層及泥質(zhì)砂巖、砂礫巖。上述土層中②-3 沖淤積淤泥質(zhì)粘土層為高壓縮性土，屬軟弱層，揭露厚度約為1.0～4.6m。

通過對(duì)地質(zhì)資料的分析，擬定了以下兩種泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較選擇:(1)方案1——沖孔灌注樁支護(hù)加旋噴樁圍護(hù)方案。在基坑外側(cè)采用沖孔灌注樁作基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁間采用旋噴樁止水防滲。從地面約8.4m 高程開始以1∶2.5 放坡開挖至6.0m～6.50 高程，6.0m～-2.06m 高程到基坑底采用灌注樁垂直支護(hù)。沖孔灌注樁直徑為1.0m，樁中心間距為1.20m，樁頂設(shè)計(jì)高程為6.0m～6.50m，單樁長(zhǎng)為12m～21m，旋噴樁直徑為0.6m，樁中心間距為1.20m，單樁長(zhǎng)為12m。(2)方案2——重力式格構(gòu)式攪拌樁擋土墻支護(hù)方案。從地面約8.4 高程開始以1∶2.5 放坡開挖至6.00m～6.50m 高程，6.0m～-2.06m 高程到基坑底采用重力式格構(gòu)式攪拌樁擋土墻垂直支護(hù)。擋土墻厚4.0m，由格構(gòu)式布置的直徑0.5m，中心間距為0.35m 的水泥攪拌樁與樁間土體組成。

上述兩種方案施工技術(shù)均成熟可行，詳細(xì)的工程量及投資比較見表1 所示。

表1 基坑支護(hù)方案工程量及投資比較表

方案1 的優(yōu)點(diǎn)是支護(hù)方案安全可靠，施工技術(shù)成熟，可應(yīng)對(duì)不同地質(zhì)情況，但造價(jià)較高。方案2 可以滿足工程支護(hù)深度要求，工程造價(jià)低廉。其缺點(diǎn)亦相對(duì)明顯，重力式格構(gòu)式攪拌樁擋墻厚度達(dá)4m，本工程用地有限，布置較為困難;其與強(qiáng)風(fēng)化巖無嵌固作用，不能承受側(cè)向剪力，攪拌樁工程量巨大，齡期較長(zhǎng)，施工工期較長(zhǎng)。從工程應(yīng)用方面考慮，兩種方案均能滿足工程需求，綜合工程造價(jià)、安全可靠性及施工工期用地等因素，推薦采用直徑1.0m 的沖孔灌注樁支護(hù)加旋噴樁圍護(hù)方案。

4 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

本工程沖孔灌注樁支護(hù)范圍為內(nèi)涌與泵站進(jìn)水池銜接段至泵站出水箱涵與外江銜接箱涵段，支護(hù)縱向長(zhǎng)約90m，樁中心間距1.20m，共布置72 條，各部位的灌注樁樁頂高程及樁長(zhǎng)列于表2 所示。為進(jìn)一步保證基坑安全，減少灌注樁樁頂水平位移，在灌注樁樁頂這是冠梁，寬×高為1.2m×0.6m，每隔4m 設(shè)置φ500，壁厚12mm 的鋼管內(nèi)撐。為保護(hù)開挖邊坡不受雨水沖刷，采用0.1m 厚的C20 噴射砼對(duì)基坑開挖邊坡進(jìn)行護(hù)面。

表2 基坑支護(hù)沖孔灌注樁特性表

摘取基坑開挖深度最深的泵房泵室段及出水池段兩個(gè)典型斷面支護(hù)計(jì)算結(jié)果如下:

表3 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算成果表

表4 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算成果表

圖1 泵室段基坑支護(hù)計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖2 出水箱涵段基坑支護(hù)計(jì)算簡(jiǎn)圖

5 基坑安全監(jiān)測(cè)

為確?；娱_挖和周邊房屋安全，需對(duì)泵站南側(cè)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括支護(hù)結(jié)構(gòu)水平及豎向位移、坡頂水平及豎向位移、周邊建筑物變形、地下水位等。具體布置如下:在基坑?xùn)|側(cè)邊坡頂部設(shè)置4 個(gè)水平及豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距約20m;在灌注樁樁頂聯(lián)系梁上設(shè)置5 個(gè)水平及豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距約20m;在灌注樁樁體內(nèi)埋設(shè)測(cè)斜管，共埋設(shè)3 支，每支間距約30m，用于監(jiān)測(cè)樁體的深層水平位移;在泵站基坑周邊內(nèi)外側(cè)共埋設(shè)3 支測(cè)壓管，用于監(jiān)測(cè)基坑開挖過程中地下水位變化情況。

在基坑與東側(cè)管理房間設(shè)沉降、位移觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)，共3 個(gè)，用于觀測(cè)該部位土體變形情況。以上各項(xiàng)監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔根據(jù)施工進(jìn)程確定，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果變化速率較大時(shí)，應(yīng)加密觀測(cè)次數(shù)。

6 結(jié)語

綜上所述，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的問題，因?yàn)槠鋸?fù)雜多變，受環(huán)境影響較大，所以如果采取的設(shè)計(jì)方案不合理，極易導(dǎo)致突發(fā)問題發(fā)生，給財(cái)產(chǎn)和人員安全帶來較大的威脅。有關(guān)人員應(yīng)該從深基坑支護(hù)的客觀實(shí)際要求出發(fā)，研究制定最為符合實(shí)際的設(shè)計(jì)方案。文中介紹的工程實(shí)例所采用的設(shè)計(jì)方案在該泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中取得預(yù)期的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工效果，可供類似環(huán)境的工程施工參考。

［1］胡汝蘭.泵站深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工［J］.城市道橋與防洪，2013(05).

［2］咼勇，蔡漢利，胡勝剛，譚峰屹.深圳新機(jī)場(chǎng)T3 航站樓泵站深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)分析［J］.土工基礎(chǔ)，2014(05).