摘要：泵站工程是能提供有一定压力和流量的液压动力和气压动力的装置的工程，其主要建筑物包括排灌泵站的进水、出水、泵房等建筑物的总称。主要构成设备包括泵、电机及油箱。为了保证泵站中各类设备的安全，应做好深基坑的施工工作，合理应用工艺技术，并在此基础上提高深基坑施工质量。本文结合武汉市黄陂区四联垸二泵站工程简要分析泵站深基坑工程的开挖与支护措施。
关键词：泵站；深基坑；支护；排水
1 工程概况
四联垸一泵站位于武汉市黄坡区滠水河西岸，距城区1.5Km，交通较便利。该泵站按十年一遇排涝标准设计（一日暴雨199mm，三日内排完），于1980年投产使用，总装机容量4×800kw，设计流量37m3/s，承担着总来水面积89km2任务。由于工程建设较早，泵站运行了二十多年来，多年设备维修经费不足，机电设备严重老化，进水港道淤积，承担市政工矿企事业单位、城镇居民生活污水量增加，加之近二十年来气候异常，干旱水涝频繁，使泵站超负荷运转，泵站装置效率降低、排涝能力明显下降，效益大幅下降，不能满足现代农业生产的需要。基于以上原因须对泵站进行增容改造。根据《黄陂前川地区雨水（排水）防涝综合规划》确定的分区排水方案，扩建后的四联垸泵站排涝流量应达到97m3/s，其中四联垸一泵站现状排涝流量37m³/s，本次还应新建四联垸二泵站，设计流量为60m3/s。新站址位于一泵站南侧空地，距泵房约15m。
2 地形地貌
拟建场地为滠水河冲积阶地，地形高差不大，地势略有起伏，地面高程一般20.0～26.0m，堤顶标高约30.80m，进水渠底部最低标高为14.51m，出水渠底高程约17.85m。水系发育，湖泊、沟渠密布，河流区总体流向自北西向东南。
3 地层岩性及物理力学参数
根据本次勘察的野外钻探、原位测试及室内试验资料，并结合前期勘探资料分析得知，在勘探深度范围内，场区分布的地层主要有：第四系全新统人工堆积层（Q4s）、冲积层（Q4al）、第四系上更新统冲积层（Q3al）及元古界磨盘组（Pt）地层。各岩土层主要特征及分布如下：
①层人工填土（Q4S）：褐黄色、结构松散，主要成分为粘性土，上部含有少量植物根系，分布于泵站建筑物基础表层和堤身，层厚1.20～8.60m，局部地表夹杂填土，成分为建筑垃圾，厚度0-0.60m。
②层壤土（Q4al）：褐黄色，可塑状态，含少量铁锰质氧化物。层厚1.40～7.30m，顶板高程19.96～23.45m。局部钻孔揭露该层下部有薄层砂壤土透镜体，厚度0-1.30m。
③层中粗砂（Q4al）：褐黄色，稍密，饱和，夹少量砾石，广泛分布于壤土层下部，厚0.80～5.30m，厚度变化趋势为从堤外往堤内方向逐渐变大，顶板高程14.99～18.88m。
③-1层粉细砂（Q4al）：褐黄色、褐灰色，稍密，饱和，局部夹有粘性土团块或透镜体，层厚0～3.40m，局部钻孔有揭露，分布于中粗砂上部，顶板高程15.20～19.67m。
④层粘土（Q3al）：褐灰色、灰黑色，硬塑状态，含有少量灰白色高岭土条纹，局部夹有薄层粉细砂；该层厚1.40～9.80m，顶板高程12.88～16.68m。
④-1砂壤土（Q3al）：褐黄色、褐灰色，土质不均匀，粘性差，含水率低，只在局部钻孔有揭露，分布于第④层粘土下部，厚度0-1.90m。
④-2淤泥质壤土（Q3al）：深灰色，软塑状，土质均匀，具腥臭味，局部钻孔有揭露，厚度0-1.60m。
⑤层砂砾石（Q3al）：褐色、褐灰色，中密-密实，砾石多呈棱角状，少量椭圆状，母岩主要为砂岩、片麻岩，一般粒径10-50mm，最大粒径达100mm，厚度为4.90-8.20m，顶板高程7.44～10.67m。
⑥层片岩（Ptm）：上部为棕褐色夹棕红色全风化片岩，主要矿物已无可辨认，风化呈土状，残留少量块状物，厚度1.2-8.0m；下部为浅灰色、灰白色强风化白云石英钠长片岩，中-厚层状，片状构造，岩性软弱，多呈块状、饼状，易风化、泥化。顶板高程约0.37-3.46m，钻孔未揭示层底，据区测资料层厚大于400m。
根据勘察及试验结果，站址区各土层物理力学参数如下表：
4 水文地质条件
工程区地下水类型主要有：孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存在全新统地层，埋深较浅，含水层厚度各处不一，洪水期地表水体补给潜水，枯水期潜水向地表水体排泄。孔隙承压水广布于潜水层之下的砂性土层中，含水层顶板为粘性土，顶板厚薄不一，起伏变化较大，含孔隙承压水与江河水水力联系强，还受上、下含水岩组的越流补给。
表3-1 基坑主要土层物理力学参数建议值表
5 主要工程地质问题
5.1 深基坑开挖边坡稳定性及相邻建筑物地基稳定问题
泵站基础置于粘土层上，粘土厚度5-10m，分布较稳定，但粘土层上部有一层厚约2-8m的中密细砂层，不利于边坡稳定。目前，拟建场地地面高程23.0~25.0m；设计建基面高程为10.01m，其边坡开挖高度约为13~15m，属较高边坡。第①层填土结构松散，工程地质性状差，第②层壤土为中-高压缩性土，工程地质性质较差。第②-1层细砂层为稍密，以上三层工程地质特性都较差，若开挖边坡太陡，就会造成边坡失稳滑坡，因此，基坑开挖时，建议设置1~2级马道，建议地基土开挖边坡坡比：
第①填土层开挖坡比1：2.0~2.5
第②壤土层开挖坡比1：1.5~2.5
第③细砂层开挖坡比1：2.0~2.5。
第④粘土层开挖坡比 1：1.5～1：2.0
从现场情况来看，拟建泵站南侧为四联垸泵站管理用房，北侧为厂房，场地不开阔，基坑放坡开挖对相邻建筑物会产生不利影响。为了减少基坑放坡开挖对相邻建筑物的影响，除了基坑适当放坡外，建议对基坑进行支护，支护方式可采用桩基。基坑开挖如遇雨季施工，对基坑边坡还需采取临时防护措施，如边坡上喷砂浆、铺防水土工织物等。另外，施工期应加强对已有建筑物变形的监测。
5.2 基坑降水与排水
基坑施工中地下水根据来源主要有上层粘性土孔隙潜水和下部的孔隙承压水，场地内孔隙潜水主要为赋存在第①层填土的上层滞水，受大气降水及地表水渗流影响，水量较小，具有含水性匮乏，透水性弱的特点，总体上其对基坑工程影响较小；孔隙承压水主要为赋存与②-1层中粗砂和④层砾砂中的地下水，其与江河水水力联系强，还受上、下含水岩组的越流补给，水量中等。施工过程中可能会出现以下两种渗透破坏形式：
（一）涌水涌沙
主泵房基坑建基面高程8.70m，勘察结果揭示，浅埋砂层③的底板高程为12.91-14.24m，顶板高程为16.94-18.92m，基坑开挖施工过程中揭穿了该层，会导致基坑发生涌水涌砂的问题。
（二）基坑突涌
主泵房地基的第⑤层砂土为含水层，场地孔隙承压含水层埋深约14.7-18.00m，承压水位埋深2.80～2.90m，水位高程为20.23～20.35m，远高于基坑开挖的底部高程（设计开挖高程8.77m）。根据下列公式对其基坑的开挖后的稳定性进行评价。
根据公式H=ζ（γw/γ）h计算得，基坑底部土层发生突涌的临界厚度为10.68m，而设计基础开挖后的粘性土层最小厚度只有0.40m，最大厚度也仅1.90m，因此基础开挖后有很大可能会发生基坑突涌。
6 结论与建议
主泵房地基土结构复杂，可能存在边坡失稳和渗透变形的问题，建议基坑开挖选择枯水季节进行，施工时采取必要的工程措施以降低地下水位，保证基坑的施工安全，如在基坑周围打支护桩、防渗墙及布置抽水井等，可解决以上问题。
参考文献：
[1]李智毅，杨裕云.工程地质学概论[M].武汉：中国地质大学出版社
[2]杜建文.雨水泵站深基坑施工技术.《山西建筑》 ，2012，38（32）：79-80
论文作者:吕康桥,向雄
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/13
标签：基坑论文; 泵站论文; 高程论文; 孔隙论文; 顶板论文; 厚度论文; 壤土论文; 《基层建设》2018年第19期论文;