南京城北污水厂深基坑支护设计论文_季朝将

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司上海 200092

摘要：本文详细介绍了污水厂高效沉淀池及提升泵房基坑设计实例，设计重点考虑了开挖面积、开挖深度、周边环境及地质条件以及原污水厂内现状生产管线的保护要求等因素，并采用有限元对变形进行了数值分析。经计算分析，本工程采用的支护措施可以有效控制基坑变形，能满足主要生产管线的保护要求，可供类似工程参考。

关键词：淤泥质软土、SMW工法桩支护、生产管线保护

1工程概况

1.1工程概况

拟建场地位于南京城北污水处理厂区内，设计规模30万m3/d。主要污水处理构筑物有高效沉淀池及中间提升泵房、1#、2#曝气生物滤池等。其中高效沉淀池及中间提升泵房，平面尺寸为82.2m×37.1m，池高8.4m，埋深7.05m。现浇钢筋混凝土结构，采用钻孔灌注桩基础。基坑围护面积约为3523m2，周长约261m。开挖深度为7.05m（局部坑中坑为9.91m）；

1.2周边环境

本基坑工程位于南京市城北污水处理厂区内，位于已建两座曝气沉淀池（甲池、乙池）之间，如图1所示。高效沉淀池及提升泵房周边二倍基坑深度范围内的构筑物和地下管线信息见表1。

图1.高效沉淀池及提升泵房基坑环境示意图

表1 高效沉淀池及提升泵房周边环境信息表

综上，本基坑工程周边环境2倍坑深范围内主要以原污水厂内的生产管线为主。为确保污水处理厂的正常运行，对生产管线有较高的保护要求。

2.工程地质条件

根据勘察报告，拟建场地在基坑开挖深度范围内涉及的土层分别为①-1层杂填土、①-2层素填土、②-1层粉质粘土、②-2层淤泥质粉质粘土等软土层。由于基坑较深，基坑范围内主要以②-2层淤泥质粉质粘土为主，具有饱和，流塑，高压缩性、抗剪强度低等工程特性。场地浅层地下水属孔隙潜水，稳定水位为0.70～1.80m。场地的工程地质条件及基坑支护设计参数如表2 所示。

表2 基坑支护设计主要参数

工程典型地质剖面如图2 所示。

图2 工程典型地质剖面

3.基坑设计

3.1、基坑安全等级

根据基坑周边环境保护对象与基坑的距离，基坑安全等级位二级。

3.2.基坑工程的特点及难点

1）基坑开挖面积、深度相对较大，基坑面积约3523 m2，普遍开挖深度为7.05m。

2）对生产管线的保护要求高

基坑周边环境条件主要以原污水厂内的生产管线为主。为确保污水处理厂的正常运行，对生产管线有较高的保护要求。基坑工程设计与施工中必须给予充分的重视，基坑实施阶段需对其进行重点保护和监测。

3.3基坑工程方案比选

一般而言，深度在7.0m 左右的基坑支护方式可采用拉森钢板桩、型钢水泥土搅拌桩（SMW工法）或钻孔灌注桩+水平内支撑支护型式。具体各支护型式比较如表3：

表3 支护型式比较

经支护结构构件承载力、稳定、变形等方面的计算和验算，结合各构筑物基坑周边环境情况、各构筑物基坑深度及平面尺寸、施工工期、造价经济性综合比较，基坑支护型式采用SWM工法桩+钢筋混凝土内支撑。

3.4基坑围护措施

（1）基坑围护结构：

采用Φ850@1200三轴水泥搅拌桩（套打），内插H型钢 HN700×300×13×24，三轴水泥搅拌桩兼作止水帷幕，桩长18.0m。

（2）水平支撑体系采用1道钢筋混凝土水平支撑，支撑系统采用十字对撑+角撑边桁架的支撑体系。考虑到施工的便利性，支撑杆件尽量避开池壁及隔墙。支撑平面布置如图3所示。

（3）竖向支承体系采用临时钢立柱及柱下钻孔灌注桩组成的立柱桩作为水平支撑系统的竖向支承构件。临时钢立柱采用由等边角钢和缀板焊接而成，支撑区域采用4L160×16型钢格构柱，截面尺寸均为470×470，立柱插入立柱桩的钻孔灌注桩中，插入深度不小于3m。支撑立柱桩设计时结合主体工程桩桩位的布置，尽量利用工程桩作为立柱桩，其余无法利用工程桩的位置增打桩径为ø800的钻孔灌注桩作为立柱桩。

（4）本基坑坑底为②-2层淤泥质粉质粘土，为控制基坑的水平变形，减少坑底隆起，坑底设置4m厚两轴水泥搅拌桩格栅式加固。