淺談北村泵站基坑支護設計

陳德漢 藍師園

摘要：北村泵站基坑工程位于住宅區之間，工期緊張，交通疏導與工程布置存在沖突。本文根據工程所在的位置和施工要求，將兩套基坑支護方案進行對比，最終形成一套技術可行、經濟合理的最佳支護方案，進而明確基坑支護設計及基坑安全監測措施，獲得了預期的基坑施工效果，對于日后水利工程基坑支護有一定的參考價值。

關鍵詞：泵站 基坑支護 基坑安全監測

1 工程概況

北村泵站位于現有北村水閘南側，雅瑤水道出口處。按照10年一遇最大24小時暴雨一天排完，控制內水位1.50m標準要求新建北村泵站，規劃流量105m3/s。設計安裝3臺3300ZBG39.5-2.11型豎井貫流泵，電機配用3臺TKS1600-8型同步電動機，總裝機容量4800kW，泵站規模屬大（2）型。

2 基坑施工難點

本工程主要難點有以下方面：①本工程位于現北村水閘及居民住宅區之間，主體建筑物距離現有水閘、住宅區較近，施工場地狹窄，基坑開挖較深，最深處達到12.1m，基坑邊緣基本貼著北村水閘及北村水閘交通橋，需保證施工期基坑安全，并盡量減少對現有建筑物的影響。②交通疏導方案，對工程布置影響較大。③主體施工時間短，水下結構必需在4月15日完工并拆除圍堰。

3 基坑支護方案比選

北村泵站的基坑位于現有北村水閘南側，基坑底南側邊緣距離用地邊線約為12～40m，尤其是外江出水涵洞EF～JK段與現有房屋最小距離僅為12m，沒有完全放坡開挖的場地，為確保基坑開挖時不影響現有建筑物的安全，并盡量減少房屋拆遷，經分析，在基坑南側內涌斜坡連接段至外江出水涵洞JK段需采取垂直支護措施進行開挖。

本工程內涌斜坡連接段至內涌進水池反濾段建基面高程為-6.825～-7.325m；泵房內涌段建基面高程為-13.625m，泵房中間段建基面高程為-9.60m～-13.6m，泵房外江段建基面高程為-7.725m；外江出水涵洞AB～JK段建基面高程為-7.025～-3.8m，基坑頂地面高程為2.5m～4.4m，基坑開挖深度約7.3m～12.1m。根據地質資料，內涌進水池段及外江出水涵洞段揭露地層為：①人工填土層、②-1沖淤積含淤質砂、含礫砂層、②-3沖淤積淤泥質粘土層及泥質砂巖、砂礫巖；泵房段揭露地層有：①人工填土層、②-1沖淤積含淤質砂、含礫砂層、②-3沖淤積淤泥質粘土層、②-4沖積含泥細砂、含礫中粗砂層及泥質砂巖、砂礫巖。上述土層中②-3沖淤積淤泥質粘土層為高壓縮性土，屬軟弱層，揭露厚度約為1.0～4.6m。

根據地質資料，擬定以下2種基坑支護方案進行比選。①方案1——沖孔灌注樁支護加旋噴樁圍護方案。在基坑外側采用沖孔灌注樁作基坑支護結構，樁間采用旋噴樁止水防滲。從地面約3.5m高程開始以1：1.5放坡開挖至2.25m～-2.5m高程，2.25m～-2.5m高程到基坑底采用灌注樁垂直支護。沖孔灌注樁直徑為1.0m，樁中心間距為1.05m，樁頂設計高程為-2.5m～2.25m，單樁長為9.0m～16.0m，旋噴樁直徑為0.6m，樁中心間距為1.05m，單樁長為5.0m～5.5m。②方案2——重力式格構式攪拌樁擋土墻支護方案。從地面約3.5m高程開始以1：1.5放坡開挖至2.25m～-2.5m高程，2.25m～-2.5m高程到基坑底采用重力式格構式攪拌樁擋土墻垂直支護。擋土墻厚4.0m，由格構式布置的直徑0.5m，中心間距為0.35m的水泥攪拌樁與樁間土體組成。

上述兩種方案施工技術均成熟可行，詳細的工程量及投資比較見表1所示。

方案1的優點是安全可靠，缺點是入巖施工難度大，工程造價稍偏大。方案2的優點施工難度小，工程造價稍節省，利用強風化巖層作為擋土墻基礎面，將格柵內的土體加固成重力式擋土墻，可以達到支護擋土的作用，缺點是擋土墻基礎在巖面上，沒有嵌入巖層，安全保障性低，攪拌樁施工齡期長，總體施工工期較長。從安全可靠、工期節約等方面考慮，本階段基坑南側推薦采用直徑1.0m的沖孔灌注樁支護加旋噴樁圍護方案。

4 基坑支護設計

本工程沖孔灌注樁支護范圍為內涌斜坡連接段至外江出水涵洞JK段及內引涌右岸，支護縱向長約300.3m，樁中心間距1.05m，共布置287條，各部位的灌注樁樁頂高程及樁長列于表2所示。為進一步保證基坑安全，減少灌注樁樁頂水平位移，在內涌進水斜坡連接段～外江出水涵洞AB段沖孔樁處-3.0m和-5.0m高程、外江出水涵洞BC段～JK段沖孔樁處1.0m和-1.0m高程設置2道張拉錨桿，錨桿直徑為32mm，采用HRB335級鋼筋，單條錨桿長15.0m，水平間距2.1m，錨桿與水平面傾角20°，共布置287條。在灌注樁樁頂設鋼筋砼連系梁，梁高1.0m，寬1.0m。為保護開挖邊坡受雨水沖刷，采用0.1m厚的C20噴射砼對基坑開挖邊坡進行護面。

選取基坑開挖深度最深的泵房中間段水泵坑處及距離周圍建筑物較近的外江出水涵洞FG段進行灌注樁支護計算，支護計算結果見表3～表4所示，由表中數據可知計算結果均滿足規范要求。

5 基坑安全監測

為確保基坑開挖和周邊房屋安全，需對泵站南側基坑進行監測。監測項目包括支護結構水平及豎向位移、坡頂水平及豎向位移、周邊建筑物變形、地下水位等。具體布置如下：在基坑南側邊坡頂部設置25個水平及豎向位移監測點，監測點間距約20m；在灌注樁樁頂聯系梁上設置15個水平及豎向位移監測點，監測點間距約20m；在灌注樁樁體內埋設測斜管，共埋設3支，每支間距約80m，用于監測樁體的深層水平位移；在張拉錨桿處設置2處錨桿拉力監測點，每處布置3根監測點；在泵站基坑周邊內外側共埋設3支測壓管，用于監測基坑開挖過程中地下水位變化情況。

在基坑與南側房屋間設沉降、位移觀測水準點，共10 個，用于觀測該部位土體變形情況。以上各項監測的時間間隔根據施工進程確定，當監測結果變化速率較大時，應加密觀測次數。

6 結語

本工程是南海地區水利工程首次遇到的復雜的深基坑支護，在城鎮化建設日益加快的情況下，今后的水利工程建設會越來越多遇到類似深基坑的支護工程，本工程的支護設計對于日后水利工程基坑支護有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]許清根，龔浩，周慶榮，趙撫民.深基坑支護結構方案設計要點[J].江西科學，2013（06）.

[2]李玉甫.深基坑支護方案的選擇與應用[J].價值工程，2012（05）.

[3]張靖.深基坑支護設計與施工分析[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2012（10）.

作者簡介：陳德漢（1983-），男，研究生，工程師，從事水工設計施工。