王琦

（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300074）

1 引言

隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，目前很多既有水廠都面臨著提標(biāo)改造或后期新建深度處理等工藝建構(gòu)筑物以滿足排放要求[1]。為便于與前期構(gòu)筑物形成流暢的水處理工藝流線，提標(biāo)改造或后期新建建構(gòu)筑物往往都在前期水廠的廠區(qū)內(nèi)預(yù)留空地進(jìn)行建設(shè)。這就不可避免地帶來(lái)了新建建構(gòu)筑物臨近已建建構(gòu)物或管線，新建建構(gòu)筑物基坑場(chǎng)地周邊環(huán)境較為復(fù)雜。為保證基坑及周邊環(huán)境安全，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)需綜合考慮各種因素[2-3]，采取適宜的基坑支護(hù)形式。

2 工程概況

基坑位于既有水廠廠區(qū)內(nèi)東北角預(yù)留用地區(qū)域，詳見圖1。該項(xiàng)目的來(lái)水為既有水廠處理后的尾水，經(jīng)該項(xiàng)目處理后，出水水質(zhì)達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，作為城市內(nèi)河的補(bǔ)給水源。主要新建建構(gòu)筑物為提升泵池、曝氣生物濾池、臭氧制備間、臭氧接觸池、液氧站、V 形濾池、消毒接觸池、送水泵站、加藥間。其中臭氧接觸池及提升泵池埋深較大，臭氧接觸池基坑開挖深度約8.3 m，局部開挖深度8.8 m，提升泵池基坑開挖深度約7.8 m，局部開挖深度8.3 m。其余建構(gòu)筑物埋深均小于5 m。

圖1 工程場(chǎng)地周邊環(huán)境圖

3 工程場(chǎng)地周邊環(huán)境條件

臭氧接觸池位于廠內(nèi)預(yù)留用地中間偏南的位置，其南側(cè)為廠區(qū)現(xiàn)狀道路，臭氧接觸池基坑南側(cè)開挖面距離廠區(qū)道路北側(cè)邊線3.7 m，道路寬約6 m，沿道路中線偏南側(cè)有D400～D800 mm 的雨水管，埋深約1.8 m，緊鄰道路的南側(cè)為廠區(qū)內(nèi)既有水廠的送水泵房，臭氧接觸池基坑南側(cè)開挖面距離送水泵房北側(cè)邊線約8.6 m。臭氧接觸池基坑西側(cè)、北側(cè)、東側(cè)，目前無(wú)已建建構(gòu)筑物。

提升泵池位于廠內(nèi)預(yù)留用地西側(cè)偏北的位置，其西側(cè)為廠區(qū)現(xiàn)狀道路，緊鄰道路西側(cè)為廠區(qū)內(nèi)的圍墻，圍墻西側(cè)為既有水廠的氧化溝。提升泵池基坑西側(cè)開挖面距離廠區(qū)道路東側(cè)邊線7.9 m，距離氧化溝東側(cè)池壁外皮最近約21.5 m?；颖眰?cè)為廠區(qū)圍墻，基坑北側(cè)開挖面距離圍墻約5.7 m，圍墻外為汽車回收拆解公司場(chǎng)地，無(wú)建構(gòu)筑物。提升泵池基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)無(wú)已建建構(gòu)筑物。

4 工程場(chǎng)地地質(zhì)條件

本場(chǎng)地地貌單元屬淮北平原。根據(jù)鉆探及區(qū)域地質(zhì)資料，道路沿線上部為素填土及第四系全新統(tǒng)（Q4al+pl）、更新統(tǒng)（Q3al+pl）沖洪積、成因的黏性土、粉土、粉細(xì)砂等，下臥層為第三系雙浮組（E1sh）泥質(zhì)砂巖等?；又ёo(hù)涉及主要土層物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 基坑支護(hù)涉及土層物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)勘察資料，該場(chǎng)地地下水類型主要為兩類，一類為上層滯水，為分布于①層素填土中，勘察期間穩(wěn)定地下水位埋深約1.0 m，受大氣降水影響較大；另一類為弱承壓水，為分布于③層、⑤層粉土中的孔隙水，勘察期間穩(wěn)定地下水位埋深約2.7～2.9 m（高程約21.62～23.93 m），具弱承壓性，水量較豐富，季節(jié)性變化幅度約1.5～2.5 m。地下水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給及側(cè)向徑流補(bǔ)給，蒸發(fā)、人工開采及徑流排泄為主要排泄方式。

5 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

5.1 基坑特點(diǎn)分析

1）基坑開挖深度較大為7.8～8.8 m，基坑面積相對(duì)較小。

2）臨近基坑存在須保護(hù)的廠區(qū)道路、地下管線及已建建筑物、構(gòu)筑物。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，臭氧接觸池南側(cè)已建送水泵房埋深約3.6 m，該泵房無(wú)原始圖紙，估計(jì)應(yīng)為整體筏板基礎(chǔ)。提升泵池西側(cè)的氧化溝無(wú)原始圖紙，推測(cè)應(yīng)為整體筏板基礎(chǔ)。

3）基坑開挖深度范圍內(nèi)主要為①素填土及②粉質(zhì)黏土，坑底以下為③粉土層。

4）基坑開挖深度范圍內(nèi)地下水位較高，且基坑開挖深度不滿足③粉土層突涌穩(wěn)定性要求。

5）本基坑構(gòu)筑物——臭氧接觸池及提升泵池，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土水池，地面以下池壁范圍無(wú)水平向連續(xù)板帶，構(gòu)筑物池壁范圍標(biāo)高無(wú)法換撐。

6）②層粉質(zhì)黏土具弱膨脹潛勢(shì)，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，脹縮等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

5.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)思路

1）為保證基坑外已建道路、管線及建構(gòu)筑物安全，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)嚴(yán)格控制變形，以保證坑外環(huán)境安全。

2）因地下水位較高，且存在抗突涌破壞危險(xiǎn)，基坑應(yīng)設(shè)置止水帷幕，考慮疏干上層滯水，對(duì)承壓含水層考慮減壓或進(jìn)行疏干處理。

3）考慮采用帶支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)控制基坑變形，且換撐位置只能位于基礎(chǔ)底板標(biāo)高。

4）由于換撐位于基礎(chǔ)底板標(biāo)高，換撐并拆撐后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂長(zhǎng)度較大。因此，選用剛度較大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件控制基坑變形。

5）咨詢地勘單位后得知，②層粉質(zhì)黏土膨脹性較弱，基坑支護(hù)不需考慮特殊處理，按常規(guī)做法考慮基坑支護(hù)設(shè)計(jì)即可。

5.3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)介紹

根據(jù)基坑特點(diǎn)及基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)思路，本基坑支護(hù)方案采用剛度較大的鋼筋混凝土灌注樁作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在基坑開挖階段設(shè)置一道水平支撐控制基坑變形。根據(jù)基坑設(shè)計(jì)規(guī)范[4]，本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)?；又ёo(hù)采用直徑800 mm 的鋼筋混凝土灌注樁加一道水平支撐。

為考慮施工便利性，水平支撐也采用鋼筋混凝土材質(zhì)。臭氧接觸池基坑采用對(duì)撐+角撐的水平支撐體系。提升泵池基坑采用僅設(shè)置角撐的水平支撐體系。支撐間盡量留設(shè)較大空間，方便出土。

設(shè)置支撐標(biāo)高時(shí)考慮支撐下機(jī)械挖土的便利性，同時(shí)盡量考慮將冠梁與腰梁合二為一，簡(jiǎn)化施工步驟，縮短施工時(shí)間。水平支撐體系于構(gòu)筑物底板標(biāo)高進(jìn)行換撐，完成換撐后即可拆除支撐，構(gòu)筑物池壁施工不受支撐影響。

由于③粉土層抗突涌穩(wěn)定性不滿足要求，考慮采用三軸水泥攪拌樁做止水帷幕截?cái)啖鄯弁翆?，以保護(hù)坑外環(huán)境安全。坑內(nèi)設(shè)置降水井做降水井降低坑內(nèi)地下水位，坑邊設(shè)置觀測(cè)井監(jiān)測(cè)周邊地下水位。

基坑內(nèi)沿基坑周邊設(shè)置排水盲溝，排除坑內(nèi)積水；基坑邊設(shè)置截水溝或砌擋水墻等措施防止坑外地表水流入坑內(nèi)。支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面如圖2 所示。

圖2 基坑支護(hù)典型剖面圖（單位：mm）

6 基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)規(guī)范[5]，基坑支護(hù)監(jiān)測(cè)主要包括圍護(hù)樁樁頂位移、圍護(hù)樁深層水平位移、支撐及鋼立柱內(nèi)力、周邊道路、建筑物沉降等項(xiàng)目。

在基坑施工期間，坑邊建構(gòu)筑物變形均未超過(guò)預(yù)警值，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形均滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)程的要求?；硬糠钟?jì)算值及實(shí)測(cè)值詳見表2。

表2 基坑支護(hù)部分計(jì)算值及實(shí)測(cè)值

7 結(jié)論

本文以某既有水廠內(nèi)深基坑工程為例，提出了在既有水廠內(nèi)進(jìn)行深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)的思路，并將設(shè)計(jì)思路應(yīng)用于該實(shí)例中，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。形成了以下結(jié)論：

1）對(duì)于既有水廠內(nèi)改擴(kuò)建工程，工程建設(shè)場(chǎng)地狹小，場(chǎng)地周邊存在已建建構(gòu)筑物，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮采用嚴(yán)格控制基坑變形的支護(hù)型式；

2）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)可以考慮采用帶支撐的基坑支護(hù)型式控制基坑變形；

3）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐及換撐設(shè)計(jì)，應(yīng)充分考慮水處理構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及構(gòu)件布置形式，盡量采用不影響水處理構(gòu)筑物主體結(jié)構(gòu)施工的支護(hù)形式，便于施工，縮短工期；

4）應(yīng)設(shè)置截?cái)嗷觾?nèi)地下水的止水帷幕，并疏干基坑內(nèi)地下水，減小基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響；

5）經(jīng)實(shí)測(cè)顯示，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求，保證了基坑及周邊環(huán)境的安全，為既有水廠內(nèi)改擴(kuò)建工程深基坑設(shè)計(jì)和施工提供了一定的參考。