王 凱

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

1 工程概況

雁塔泵站位于廣州市增城區(qū)中部，是所處排水分區(qū)內(nèi)唯一外排出口，近年來(lái)暴雨發(fā)生時(shí)，上游多次出現(xiàn)水浸街道的情況，暴露出泵站原有排澇能力嚴(yán)重不足的問(wèn)題，為降低內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn),減少澇災(zāi)損失，以本次拆除重建工程對(duì)其擴(kuò)容，設(shè)計(jì)排澇流量34m3/s，5臺(tái)機(jī)組總裝機(jī)功率3030kW，工程規(guī)模為Ⅲ等中型，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，主體結(jié)構(gòu)由前池、清污機(jī)段、進(jìn)水池、泵站、自排閘、出水管段等組成。本文以雁塔泵站工程為例研究臨江城區(qū)泵站工程中的臨時(shí)基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)。

2 場(chǎng)區(qū)環(huán)境及工程地質(zhì)問(wèn)題

2.1 場(chǎng)區(qū)環(huán)境限制

泵站場(chǎng)地內(nèi)地形起伏較小，四周高程11.8m，中部高程7.5m，總長(zhǎng)約120m，寬約60m。場(chǎng)地上游邊界為城市主干道的路基擋墻；場(chǎng)地左側(cè)及下游測(cè)邊界為江堤背水側(cè)堤腳，江堤下方埋有燃?xì)庵鞴艿溃斯艿琅c場(chǎng)地左邊界基本平行，與泵站前池邊墻的最小距離約7.2m；場(chǎng)地右側(cè)邊界與城市主干道平行，距離約3m。

2.2 工程地質(zhì)條件問(wèn)題

泵站場(chǎng)地屬?zèng)_積平原地貌，上部土層有3～6m厚的人工素填土，以及黏土、細(xì)砂、中粗砂、淤泥質(zhì)土等軟弱土層。其中，細(xì)砂、中粗砂層雖具一定承載力，但水平向、垂直向均勻性較差，厚度變化大，且下臥淤泥質(zhì)土軟弱層；淤泥質(zhì)土分布厚度大、范圍廣，具高壓縮性、低強(qiáng)度、高靈敏度、極微透水性和高流變性等工程性質(zhì)，為本場(chǎng)地的主要軟土層；黏土層為新近沉積，處地下水位以下，土體飽水，同樣具有部分軟土特性；軟土具有觸變性，施工期受擾動(dòng)后，強(qiáng)度大幅降低，易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降等。

下伏基巖為震旦系混合花崗巖，劃分為全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層。全風(fēng)化層的原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，已崩解成松散砂土狀，風(fēng)化產(chǎn)物為砂質(zhì)黏性土。強(qiáng)風(fēng)化層呈不連續(xù)的骨架或心石，小部分已崩解。場(chǎng)地工程地質(zhì)條件總體較差。

場(chǎng)地地下水主要賦存于第四系沖積層孔隙中，為第四系孔隙性潛水，含水層主要由細(xì)砂、中粗砂、淤泥質(zhì)粉砂及淤泥質(zhì)土組成。場(chǎng)地內(nèi)地下水與增江地表水有密切聯(lián)系，地下水位以下部分基坑開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生滲透破壞，需采取合理有效的截水方案。

3 基坑支護(hù)方案比選

泵站建設(shè)的臨時(shí)基坑計(jì)劃使用時(shí)間1年，直至地下主體結(jié)構(gòu)建設(shè)完成后進(jìn)行回填，最大開(kāi)挖深度為13.2m,小于14.0m，基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)的雨水管、供水管、移動(dòng)光纖等委托相關(guān)單位制定遷移方案并實(shí)施，但基坑開(kāi)挖影響范圍7.2～13.2m以外的天然氣管道無(wú)法遷移，依據(jù)JGJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》、DBJ/T 15-20—2016《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，確定本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)為1.0，基坑環(huán)境等級(jí)為二級(jí)，水平位移控制值取45mm。從安全、可行、經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，比選以下3種基坑支護(hù)方案。

(1)放坡開(kāi)挖方案：本工程場(chǎng)區(qū)范圍狹窄，四周緊貼城市主干道或江堤，且左側(cè)地下埋有燃?xì)夤艿馈ＥR時(shí)基坑深度大，若采用放坡開(kāi)挖，在臨時(shí)基坑使用期間，場(chǎng)區(qū)四周的城市主干道或江堤須被挖除，也會(huì)侵占穿堤燃?xì)夤艿赖囊?guī)定安全范圍，但江堤防汛和城市交通不允許數(shù)月甚至一年的中斷，故此方案不具備基本的可行性。

(2)內(nèi)支撐式支檔方案：對(duì)基坑上游及左右側(cè)，采用混凝土灌注樁及內(nèi)支撐作為支擋結(jié)構(gòu)，采用單排高壓旋噴樁作為防滲帷幕；基坑下游側(cè)有江堤作為支擋，采用高壓旋噴樁，以避免基坑開(kāi)挖時(shí)產(chǎn)生滲透破壞。內(nèi)支撐需布置2層，橫撐采用鋼筋混凝土撐梁，豎撐采用鋼立柱。內(nèi)支撐將場(chǎng)區(qū)分割為若干小區(qū)域，基坑開(kāi)挖及地下主體工程的施工強(qiáng)度及進(jìn)度均受限制，之后須分層、分段拆除內(nèi)支撐，投資也高于錨拉式支檔結(jié)構(gòu)。

(3)錨拉式支檔方案：對(duì)基坑上游及左右側(cè)，采用混凝土灌注樁及內(nèi)支撐作為支擋結(jié)構(gòu)。防滲帷幕布置、灌注樁及高壓旋噴樁設(shè)計(jì)參數(shù)均與內(nèi)支撐式支檔方案相同。支護(hù)樁及外拉錨桿無(wú)需占用場(chǎng)區(qū)，不影響基坑開(kāi)挖及地下主體工程施工，后期無(wú)需拆除，經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)于內(nèi)支撐式支擋方案。

從可行性、工期進(jìn)度及經(jīng)濟(jì)性等多方考慮，臨時(shí)基坑支護(hù)最終采用錨拉式支檔方案。

4 基坑邊界及支護(hù)設(shè)計(jì)分段

臨時(shí)基坑使用期間，不能長(zhǎng)時(shí)間占用四周城市主干道、江堤及河漫灘。因此，基坑上游側(cè)及右側(cè)邊界緊貼城市主干道，左側(cè)及下游測(cè)邊界緊貼江堤背水面堤腳，基坑總長(zhǎng)86.3m，寬度19.1～44.3m?；咏ɑ娓叱桃罁?jù)主體工程各段建基面確定，支護(hù)樁及錨桿相應(yīng)分段設(shè)計(jì)，包含前池段長(zhǎng)33.7m、清污機(jī)段長(zhǎng)11.0m、進(jìn)水池段長(zhǎng)14.8m、泵房段長(zhǎng)21.8m。基坑平面如圖1所示。

5 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)分析復(fù)核

臨時(shí)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，首先依據(jù)規(guī)范擬定基本設(shè)計(jì)參數(shù)，擋土結(jié)構(gòu)采用單排混凝土灌注樁，樁徑1000mm、中心距1200mm；基坑截水帷幕采用單排基坑各段深度及地層巖性不同，排樁及錨桿長(zhǎng)度、間距等設(shè)計(jì)參數(shù)須分段確定。軟土及松散的全風(fēng)化混合花崗巖均不可作為灌注樁樁端持力層，故灌注樁須將其穿透，并伸入強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖層不小于1.5m，樁頂對(duì)應(yīng)樁長(zhǎng)為15.9～25.3m，樁頂設(shè)置鋼筋混凝土冠梁，冠梁頂高程為8.2m，中層采用鋼筋混凝土腰梁，冠梁及腰梁橫斷面尺寸均為1.0m×1.0m(寬×高)。砂層基本飽和、透水性強(qiáng)，高壓旋噴樁截水帷幕須將其穿透，并伸入相對(duì)不透水的黏土或淤泥質(zhì)土層不小于1.50m，對(duì)應(yīng)樁長(zhǎng)13～23m。

圖1 臨時(shí)基坑平面圖

高壓旋噴樁，樁徑600mm、中心距350mm。灌注樁、旋噴樁孔位平面如圖2所示。

圖2 灌注樁、旋噴樁孔位平面圖(單位：mm)

鋼筋錨桿、鋼絞線錨桿成孔直徑150mm，錨桿自由段長(zhǎng)度不小于5m，總長(zhǎng)須穿過(guò)淤泥層、并進(jìn)入穩(wěn)定土層不小于1.5m。前池段左側(cè)為避開(kāi)燃?xì)夤艿腊踩秶?，采用長(zhǎng)度較小、間距加密的鋼筋錨桿，其余部位均采用2～3層鋼絞線錨桿。鋼筋錨桿長(zhǎng)度10m，間距2.4m，傾角30°；鋼絞線錨桿長(zhǎng)度20～30m，間距1.2m或2.4m，傾角20°或30°。基坑支護(hù)典型橫剖面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖3，圖中尺寸單位除注明以外，高程為m，其余為mm。

依據(jù)規(guī)范及邊界條件擬定基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)后，采用理正深基坑軟件計(jì)算復(fù)核基坑支護(hù)穩(wěn)定，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1，基坑整體穩(wěn)定及位移滿足規(guī)范要求。

表1 各部位基坑支護(hù)整體穩(wěn)定計(jì)算成果表

圖3 基坑支護(hù)典型橫剖面設(shè)計(jì)圖

6 結(jié)語(yǔ)

在雁塔泵站臨時(shí)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中，針對(duì)地層巖性分布復(fù)雜、各工程部位基坑深度不同、地上地下構(gòu)筑物干擾較多、施工范圍狹窄等問(wèn)題，比選基坑支護(hù)方案，在符合規(guī)范要求的前提下調(diào)整各工程部位的基坑支護(hù)參數(shù)，使錨桿有效避開(kāi)地下構(gòu)筑物，計(jì)算復(fù)核基坑支護(hù)方案的整體穩(wěn)定及內(nèi)力，依據(jù)計(jì)算結(jié)果，最終確定支護(hù)灌注樁和截水高壓旋噴樁的直徑和長(zhǎng)度，鋼筋及鋼絞線錨桿的層數(shù)、角度和長(zhǎng)度等參數(shù)。按本方案，工程于2020年完成基坑開(kāi)挖，2021年完成地下主體結(jié)構(gòu)施工及基坑回填，證明方案安全可行。