某一體化預製泵站深基坑支護方案選型及設計

一體(ti) 化預製泵站比傳(chuan) 統鋼筋混凝土泵站具有占地麵積小、造價(jia) 低、安裝方便、施工周期短、易與(yu) 周邊環境協調及後期管理維護方便等優(you) 點"。因此，近年來在全國各地得到廣泛推廣和應用。一體(ti) 化預製泵站主要由筒體(ti) 、潛汙泵、格柵、液位計、進出水管、控製閥門、通風係統、檢測儀(yi) 表、控製櫃等組成。泵站筒體(ti) 根據材質不同可分為(wei) 三種:GRP簡體(ti) 、PE簡體(ti) 和(HM)PP 筒體(ti) 。簡體(ti) 直徑 1.2~4.2 m,簡高 6~15 m,筒體(ti) 底部設現澆鋼筋混凝土基礎，基礎內(nei) 預埋地腳螺栓以固定筒體(ti) 。一體(ti) 化預製泵站基坑深度一般較深，基坑支護方案對整個(ge) 項目的工期和造價(jia) 有較大影響。本文以王林港一體(ti) 化預製泵站基坑為(wei) 例,在前期確定基坑方案的過程中綜合考慮施工難度、施工工期、對周邊環境的影響和工程造價(jia) 等因素,以及工期較緊，最終選擇造價(jia) 和工期都適中的灌注樁+止水帷幕方案。

1、工程概況

東(dong) 寶區南片區汙水處理廠現狀規模1.25 萬(wan) t/d規劃規模5萬(wan) t/d。由於(yu) 東(dong) 寶區工業(ye) 園及長寧新城開發,現狀汙水廠處理能力已不能滿足汙水排放需求王林港截汙管內(nei) 汙水在王林港上遊出現溢流現象對王林港水質影響較大。經過多次踏勘現場,最終確定在王林港橋東(dong) 北側(ce) 設抽排泵站,汙水經壓力罐抽排至2.5km外的夏家灣汙水處理廠。王林港泵站規模3 萬(wan) t/d,選用一體(ti) 化預製泵站,筒體(ti) 直徑 3.8m,簡高9 m,筒體(ti) 材質為(wei) 高強度玻璃鋼(GRP),筒體(ti) 底部設0.5 m厚鋼筋混凝土基礎，基礎尺寸為(wei) 6mx6m,如圖1所示。泵站基坑底設計高程為(wei) 50.6m,場地內(nei) 現狀地麵高程及場平高程均為(wei) 60.6m，泵站基坑深 10 m,平麵呈正方形,如圖1所示

2、周圍環境與(yu) 水文地質資料

2.1 周圍環境

泵站南側(ce) 距離現狀燃氣管線2.5 m，距漢江大道紅線6.5 m，漢江大道下有市政管線通過。泵站西側(ce) 鄰近現狀圍牆2m。泵站東(dong) 南側(ce) 分布有一根 DN400西氣東(dong) 輸管道，最近距離約35m。根據管理部門要求,西氣東(dong) 輸管道30m範圍內(nei) 動土需審批。泵站北側(ce) 為(wei) 現狀綠地。

2.2 水文地質資料

泵站地麵絕對高程為(wei) 60.6 m(國家 85 高程)。在場地內(nei) 鑽探所達深度範圍內(nei) 地基土層主要由素填土、粉質黏土、粉砂、強風化泥質粉砂岩和中風化泥質粉砂岩組成,場地類別為(wei) Ⅱ類。第①層素填土為(wei) 第四係人工堆積層,層厚5.1m,低承載力,大孔隙,不均勻。第③層粉砂為(wei) 一體(ti) 化預製泵站基礎底板持力層，粉砂層滲透係數較大，當基坑開挖至底部時,在基坑內(nei) 外水頭差的作用下,土體(ti) 易產(chan) 生管湧流砂等現象。

場地內(nei) 地下水有上層滯水和孔隙潛水兩(liang) 種類型。上層滯水主要賦存在第①層素填土層中,孔隙潛水主要賦存於(yu) 第③層粉砂層中。孔隙潛水與(yu) 鄰近的王林港河道存在一定的水力聯係，其水位受河水影響比較明顯,粉細砂層滲透係數較大。王林港河道底高程 51.8 m,常水位 53.8 m,50a一遇洪水位 58.4 m與(yu) 泵站基坑底高程 50.6m有至少3.2m的水頭差且由於(yu) 泵站工期較緊,計劃施工期內(nei) 會(hui) 與(yu) 汛期重看因此基坑支護方案必須慎重考慮如何處理孔隙潛水對基坑的影響。

場地的工程地質條件和基坑圍護設計參數見表1(分為(wei) 五個(ge) 土層:1 素填土,2粉質黏土,3 粉砂,4 強風化泥質粉砂岩,5 中風化泥質粉砂岩)。

3、基坑支護方案

本工程基坑深度為(wei) 10 m，基坑周邊有西氣東(dong) 輸管線、燃氣管線、市政管線及現狀市政道路等設施根據《湖北省地方標準基坑工程技術規程》(DB42/T159-2012)2,基坑重要性等級為(wei) 二級。由於(yu) 基坑周邊環境的限製,基坑不具備放坡開挖的條件。為(wei) 控製基坑變形,確保周邊環境安全,基坑應采用剛度較大的圍護結構。在安全、合理、經濟、可行的基本原則下,針對本工程基坑的開挖深度、開挖麵積、場地內(nei) 土質情況及周邊環境等因素，為(wei) 保證工程在工期緊張的情況下按時完成,在設計初期共提出咬合樁、灌注樁+止水帷幕和沉井3種支護方案，並從(cong) 技術難度、施工工期和工程造價(jia) 等方麵進行了對比分析,綜合對比後選擇最優(you) 方案。

3.1 方案簡介

咬合樁具有防滲能力強、造價(jia) 低、無需泥漿護壁、施工速度快、成樁質量高等優(you) 點,且適用於(yu) 多種地質條件。鋼筋混凝土樁與(yu) 素混凝土樁切割咬合樁與(yu) 樁之間排列構成相互之間互相咬合的樁牆,此種結構即為(wei) 咬合樁。為(wei) 便於(yu) 切割,樁的排列方式一般為(wei) 一根素混凝土樁和一根鋼筋混凝土樁。素混凝土樁采用超緩凝混凝土(初凝時間為(wei) 60h),要求必須在素混凝土樁初凝之前完成對素混凝土樁的全部切削。鋼筋混凝土樁施工時采用全套管鑽機切割相鄰素混凝土樁相交部分的混凝土,實現咬合。咬合樁施工采用全套管+旋挖鑽機，施工流程為(wei) 平整場地→測設樁位→施工咬合樁導牆→套管鑽機就位對中一吊安第一節套管→控測垂直度→壓人第一節套管→校核垂直度→抓鬥取土，套管鑽進→孔深測量→清除虛土，檢查孔底→鋼筋混凝土樁吊放鋼筋籠→放人混凝土灌注導管→灌注混凝土逐次拔管→測定樁頂混凝土麵→套管鑽機移位。咬合樁構造如圖2所示。

灌注樁支護體(ti) 係適用於(yu) 各種地質條件下的深基坑工程,具有剛度大、變形小、技術成熟、施工速度快等優(you) 點。當需要隔地下水時,需要另行設置隔水帷幕。考慮到場地內(nei) 的孔隙潛水,在灌注樁外側(ce) 設高壓旋噴樁止水帷幕。灌注樁+止水帷幕構造如圖3 所示。

沉井是一種在地麵製作後，在井內(nei) 挖土並依靠自身重量克服井壁與(yu) 土的摩擦力下沉至設計標高的結構,常用於(yu) 工業(ye) 建築中的構築物、橋梁基礎、臨(lin) 時基坑支護等領域4。在市政工程中,鋼筋混凝土主要用於(yu) 頂管工程中的工作井、接收井等。沉井下沉深度較大,整體(ti) 性強、穩定性好,可以承受較大的豎向和水平荷載,施工技術簡單,自身具有擋土和擋水的功能,適用範圍廣,且造價(jia) 不高。但沉井需分節製作,分節下沉,每節高度一般不超過6m。沉井的施工順序一般為(wei) 地基處理一製作第一節沉井→抽墊木、挖土下沉→沉井接高下沉→封底。沉井混凝土強度達到設計強度的 75%以上時才能下沉，單節沉井施工周期約 20~25 d。本工程地下水豐(feng) 富,沉井下沉深度範圍內(nei) 透水層強的粉砂層,可采用不排水法下沉施工,即沉井帶水下沉至設計高程後，采用一定厚度的水下混凝土進行封底。待水下封底混凝土強度等級達到設計要求後再將井內(nei) 水抽除。水下封底前須有潛水員潛入水下檢查井底是否開挖到位，按設計要求整平基底,並將刃腳混凝土麵上的泥土衝(chong) 洗幹淨,以確保水下混凝土有足夠的斷麵抵抗地下水的上浮力。沉井如圖 4所示

3.2 方案比選

方案比選結果見表 2.經過對比分析可知,咬合樁方案造價(jia) 高、施工難度大,且由於(yu) 一體(ti) 化預製泵站基坑工程量較小,設備進場費用較高，占總造價(jia) 比例較高,因此不推薦此方案。沉井方案造價(jia) 最低,但工期最長。灌注+止水帷幕方案造價(jia) 和工期都適中，且本地灌注樁+內(nei) 支撐支護形式應用較多,考慮到本工程工期較緊,推薦采用灌注樁+止水帷幕方案。

4、基坑支護設計

基坑支護結構按二維平麵結構簡化分析，取單位長度按彈性地基梁進行計算，土壓力按朗肯土壓力理論分層計算，計算采用天漢軟件。經過計算分析，一體(ti) 化預製泵站基坑支護采用頂部放坡+灌注樁支護的形式,頂部放坡高度2m,放坡坡比1:2.坡麵采用 0.08m厚掛網噴砼護麵，坡底與(yu) 灌注樁之間設 1.5 m 寬平台,灌注樁徑 0.8 m,樁中心距 1.2 m,樁長 13 m，樁頂高程以下 0.3 m處設一道鋼筋混凝土角撐。灌注樁外側(ce) 設直徑 0.6 m、間距 0.45 m的高壓旋噴樁止水帷幕，旋噴樁樁長10m，樁之間咬合0.15 m。樁身最大彎矩設計值為(wei) 448 kN·m,樁身最大水平位移為(wei) 11 mm,小於(yu) 60 mm,滿足二級基坑變形要求,被動區抗力係數大於(yu) 1.05,抗隆起安全係數大於(yu) 1.8,均滿足要求。基坑支護如圖5 所示。

5、結語

一體(ti) 化預製泵站基坑深度一般較深，但基坑平麵尺寸較小,基坑規模小,深基坑支護方案應根據工程實際情況進行方案比選,選型合理、技術可行、經濟適用且兼顧工期的要求,選擇最適合的方案。