摘要：城市排涝泵站工程基坑支护方案选取是影响排涝工程建设质量与安全的重要因素之一，合理确定城市排涝泵站基坑支护方案不仅能有效保证建设期的施工质量与安全，还能节约排涝工程的投资成本，甚至在一定程度上能影响运行期的防洪度汛安全。因此本文对某城市排涝泵站工程基坑支护方案选取进行了探讨研究。
关键词：城市排涝；基坑支护；泵站；永临结合
引言
近年来，城市内涝已经成为我国城市发展的一大软肋，每年雨季来临，总有不少城市加入“水城”队伍，城市内涝不仅严重威胁着人民的生命安全，也会给城市经济造成巨大损失。进行城市排涝泵站建设是我国大多数城市解决内涝问题的有效措施，城市排涝泵站工程施工建设时，选择优秀的基坑支护方案，能有效解决基坑稳定、防渗、作业面有限等施工难题，对保证排涝泵站施工质量与安全，降低泵站建设费用，具有较大的意义。下文就广州市某排涝泵站工程基坑支护方案作出详细的讲解：
1.工程概况
某泵站设计抽排流量12.0 m3 /s，选用 6 台潜水轴流泵，总装机功率 1.32 MW，设计扬程6.75 m。泵站主要由雨水管、集水池、主泵房、副厂房、穿堤出水管、出口消力池等建筑物组成，主泵房及集水池设计底高程 － 4.40 m。主泵房呈矩形，平行于南侧下游河堤布置，距离河堤堤后路（用地红线）13 m，距离背河侧堤脚18 m。副厂房布置于主泵房上部及东侧。集水池布置在主泵房上游北侧。受场地限制，汇入集水池的雨水管只能从东北侧接入，故集水池布置成类梯形状。
2基坑支护方案选择
2.1方案拟定
综合考虑基坑深度、地下水位、土层、周边建筑物等因素，常规简易的放坡开挖或放坡加锚拉均不适用本工程，选择可靠性较高的地下连续墙支护体系和排桩支护体系进行基坑支护方案比选。
（1）方案一—地下连续墙支护体系（钢筋混凝土地下连续墙+钢筋混凝土水平支撑）（见图 1、图2）。采用1.0 m厚的C35钢筋混凝土地下连续墙作为围护体，连续墙底部进入细砂层下部淤泥质土层约11 m，设计墙底高程－18.60 m。地下连续墙东西南三侧呈方形布置，长度分别为17.64 m、17.64 m、20.8 m，北侧为三角形，长边 20.8 m，两短边夹角96°。基坑内支撑采用C35 钢筋混凝土对撑梁，梁宽1.0 m，高1.0 m，分别在4.44 m和－0.15 m高程处设置水平内支撑梁，顺水流方向间距 5.32 m，垂直水流方向间距 5.6 m。为防止基坑隆起，基坑底部淤泥质土采用水泥搅拌桩加固，桩径 0.6 m，间距 1.2 m，桩长 8 m。顺水流方向支撑与集水池内 2# 和 3#、4# 和 5# 间的隔墩结合；垂直水流方向上部支撑与副厂房结构结合，下部支撑因对集水池蓄水调节影响小而在后期予以保留。地下连续墙内壁表面清除泥土、凿毛、清洗后，采用水泥砂浆抹平，作为水下内衬墙与后浇水池底板组合成集水池。
（2）方案二—排桩支护体系（钢筋混凝土钻孔灌注桩 + 钢筋混凝土水平支撑 + 三轴水泥搅拌桩防渗）（见图 3）。考虑现有地面下约 13 m 深分布有细砂层，透水性较大，为防止基坑施工过程中发生流砂、保持干地施工条件、保证基坑稳定，在基坑外侧先行设置一排三轴水泥搅拌桩，桩径 0.8 m，桩距 0.55 m；再在内侧采用 1.0 m 厚的 C35 钢筋混凝土钻孔灌注桩作为围护体，桩距 1.0 m，钻孔灌注桩底部进入细砂层下部淤泥质土层约 12 m，设计桩底高程 － 19.60 m。基坑内部对撑体系及底部淤泥质土加固措施基本同方案一。由于无法将灌注桩作为泵房水下内衬墙，需另行浇筑水下墙，导致方案二围护范围比方案一增大。
图 1地下连续墙支护基坑平面图
图2 地下连续墙支护基坑剖面图
图3 排桩支护基坑平面图
2.2 技术经济比选
（1）与集水池水下墙关系。方案一的地下连续墙可在采取简易的混凝土围护墙体表面处理措施后作为集水池池壁使用；方案二需在基坑开挖完成后，在灌注桩内侧另行浇筑集水池水下墙。
（2）防渗效果。方案一地下连续墙穿透渗透系数较大的细砂层，深入渗透系数小的淤泥质土层 11 m，基坑内部开挖施工时防渗效果极佳。方案二采用三轴水泥搅拌桩桩体间咬合形成截水帷幕，常受施工质量及地质变化等因素影响，桩体搭接处易出现搭接不完全而造成的桩间渗水、流砂等情况，防渗效果较难保证，还可能对邻近的河堤等建筑物造成一定的安全隐患[1]。
（3）施工难度。地下连续墙和排桩施工工艺都较常见，总体上施工难度相差不大。
（4）施工期对河堤等周边重要建筑物的影响。两个方案都采用直立面开挖，在充分保证围护结构防渗质量的前提下，对周边建筑物特别是河堤的影响都较小，施工作业面距离河堤内堤脚都不小于 18 m。方案二除防渗桩体搭接存在一定防渗隐患外，由于排桩支护中的钻孔灌注桩桩间互不连接，整体性不如方案一，后者对保证河堤安全更具优越性。
（5）工期与投资。从工期看，方案二需先后设置外围三轴水泥搅拌桩防渗体、基坑底部加固、集水池池壁，比仅设置地下连续墙和基坑底部加固的方案一工期增加约 2 个月；从投资看，方案一考虑与集水池水下墙两墙合一，虽然支护结构投资比方案二略增，但减少了后期集水池水下墙投资，土建投资仍比方案二少130万元。
综之，方案一的防渗效果、施工期对邻近建筑物影响、工期和投资等都比方案二优越，故基坑支护推荐采用钢筋混凝土地下连续墙。
3地下连续墙设计
3.1结构设计
（1）墙身结构。采用 1.0 m 厚的 C35 钢筋混凝土地下连续墙作为围护体，连续墙底部进入细砂层下部淤泥质土层约 11 m，设计墙底高程－18.60 m。地下连续墙东西南三侧呈方形布置，长度分别为17.64 m、17.64 m 和 20.8 m，北侧为三角形，长边20.8 m，两短边夹角 96°。
（2）内支撑体系。内支撑体系按后期尽可能不拆撑换撑的原则设计：顺水流方向支撑与集水池内 2# 和 3#、4# 和 5# 间的隔墩结合，厚 1.0 m，后期予以保留；垂直水流方向上部支撑和水池上部副厂房结构相结合，下部支撑尽量避免影响水池蓄水调节，后期予以保留。内支撑采用 C35 钢筋混凝土对撑梁，宽 1.0 m，高 1.0 m，分别设置在 4.44 m 和 － 0.15 m 高程处，顺水流方向间距 5.32 m，垂直水流方向间距 5.6 m，对撑梁与墙体间通过 C35 钢筋混凝土冠梁和腰梁连接。横、纵支撑梁交叉节点处设钢立柱（预埋在 C35 钢筋混凝土灌注桩内），基础为C35 钢筋混凝土灌注桩。为提高地下连续墙稳定性，基坑底部淤泥质土采用水泥搅拌桩加固，桩径 0.6 m，正方形布置，间距 1.2 m，桩长 8 m。
（3）永临结合方式。地下连续墙内壁表面清除泥土、凿毛、清洗，采用水泥砂浆抹平，与后浇的1.2 m 厚 C35 钢筋混凝土底板组合成集水池。钢立柱、高程 4.44 m 处顺水流方向对撑梁、高程 － 0.15 m 处的双向对撑梁与池内 C35 钢筋混凝土隔墩相结合予以保留，高程 4.44 m 处垂直水流方向对撑梁作为上部副厂房支撑梁予以保留并架立在隔墩上。
3.2稳定计算
表 1基坑稳定计算成果
依据 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120 －2012） 相关规定进行基坑稳定分析，采用理正深基坑程序计算，土层力学指标采用天然快剪指标（饱和快剪）。基坑设计安全等级为二级，计算工况取施工期最不利工况：基坑开挖至设计高程 － 5.80 m，基坑外地下水位采用多年平均高潮位 2.51 m。计算成果（见表 1） 表明，基坑稳定满足规范要求。
3.3施工工序
地下连续墙施工主要工序如下：水泥搅拌桩加固→灌注桩→修筑导墙→成槽→清底→吊放钢筋→浇筑混凝土成墙→基坑开挖（同步施工内支撑）→ 水池底部浇筑→隔墩浇筑→上部建筑物施工。
3.4施工注意事项
本工程将地下连续墙这种临时支护结构与主体结构集水池水下墙结合设计，施工期连续墙作为基坑支护结构使用，工程竣工后作为永久结构使用，实现 “永临结合”，因此对成墙质量要求较高，地连墙受力状态不因内支撑的拆撑换撑而发生较大改变。本工程深基坑土体上部为渗透系数较大的细砂层，下部为软弱的淤泥质土层，地下水位受潮水影响明显，周边建筑物限制较多，基坑小而不规则，施工过程存在一定的难度。修筑导墙、泥浆制备、成槽施工、钢筋笼制作与吊装、混凝土浇筑等作为主要工序重点控制，施工过程中泥浆配比、防塌孔措施、施工接头、钢筋保护层控制等难点要予以充分重视[2]。在地下连续墙体内和基坑周边埋设必要的监测观测设施，以确保深基坑施工安全。
4结语
综上所述，城市排涝泵站基坑支护方案选择是一项重要且复杂的工作，相关工作人员在确定方案选择时应当保持清晰的思路，正确运用方法，这样复杂的问题也可以简化。采用地下连续墙作为基坑支护，并将地下连续墙与集水池水下墙 “两墙合一、永临结合”，层层推进，步步精心，再加上前后验证和担负比较，必能得到可靠性高的优秀施工方案，从而为排涝站施工质量与安全提供强有力的技术保障。
参考文献：
[1]王海安，张允达.城市排涝泵站的技术改造[J].水利水电技术，1999，30（11）：55-57.
[2]王汝虎.刍议城市排涝泵站基坑支护开挖施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2011（13）.
论文作者:王为
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/21
标签：基坑论文; 方案论文; 泵站论文; 钢筋混凝土论文; 地下论文; 高程论文; 集水论文; 《基层建设》2017年第34期论文;