全地下調蓄池工程概述

楊 彩 奎

(太原市信達防洪設施開發工程有限公司，山西 太原 030003)

1 項目概況

本項目為全地下調蓄池，有效池容為12萬m3，凈面積1.0萬m2，有效水深12 m，超高4 m。調蓄池配套設置調配水閘門井、雨水脫過泵站、放空泵站等。

調蓄池地面設置有生產管理區，設置格柵間、變配電間、控制室、值班室等建筑物，剩余空間設置為廣場公園，廣場公園與生產管理區用灌木隔開。

2 工藝設計

2.1 進出水系統

調蓄池進水分為兩路，一路從調蓄池北側沿調蓄池內渠道自西向東再向南接入，另一路由調蓄池東側接入，兩路進水匯合處設置事故沉砂池，防止石塊等大的垃圾進入調蓄池。

調蓄池設置1套100 mm間隙的垂直鋼格柵去除較大的垃圾，另設自清洗水平格柵5套，每套寬7.5 m×高1.1 m，柵隙為5 mm，過柵流量9.5 m3/s，主要是用于隔離調蓄池進水中的懸浮物。

在調蓄池自清洗水平格柵后，設置翻轉調節堰門5套，每套寬7.5 m×高1.1 m，對調蓄池進水口進行打開或半閉操作。

沉砂池西南側設置DN1 800出水管，配套DN1 800下開式堰門一處，用于不大于一年一遇的降雨超越排放及放空出水。出水管道接至本工程配套出水管道系統，用于調配工況。

2.2 脫過泵站

調蓄池內設置脫過泵站1座，降雨重現期高于5年時，將一部分雨水提升后直接排入水體，脫過泵站設計規模5 m3/s，為了充分利用水頭，盡量降低揚程，節省運行費用，雨水在跌落至調蓄池前即進入脫過泵站集水池。脫過泵站內共設置4臺潛水離心泵，單泵流量Q=1 250 L/s。

2.3 放空系統

放空系統包括放空軸流泵和放空潛污泵。放空軸流泵用于將不能重力排放的調蓄雨水提升至出水渠，經DN1 800出水管排入下游管渠，集水池底標高較沖洗排水槽深，可將調蓄池全部放空。

放空時間對調蓄池的使用效率具有重要作用，放空時間需根據下游管渠的收納能力合理設計。本工程采用重力放空與水泵放空相結合的方式放空，高于下游管渠標高的部分采用重力放空，低于的采用水泵放空。本工程放空時間取18 h，排放效率0.7。

放空潛污泵用于將集水溝中的沖洗廢水提升后排入下游管渠，配備2臺潛水離心泵，要求為抗堵塞、耐磨型的優質潛水泵，并可輸送含5%泥砂雜質的污水。

2.4 沖洗設備選型及沖洗系統設計

2.4.1 沖洗設備選型

根據《城鎮雨水調蓄池工程技術規范》調蓄池應設置沖洗設施。采用水設備沖洗時，可采用門式自沖洗、水力翻斗沖洗、移動沖洗設備沖洗、水射器沖洗和潛水攪拌器沖洗等方式。

本工程調蓄池為全封閉地下式結構，不具備人員、鏟車進出的條件，因此人工清淤、鏟車機械清淤不可行；水力沖洗翻斗沖洗需外接水源，沖洗范圍有限；潛水攪拌器在高水位時的防淤效果較好，調蓄池的淤積卻往往發生在排空、流速降低過程中，此時池內水位較低，潛水攪拌器葉片露出水面，沖洗效果不佳，失去攪拌功能，也失去清淤功能，不是最佳選擇。本工程可選用的沖洗方式有水射器沖洗和門式自沖洗。根據水射器沖洗和門式自沖洗的各自利弊，并結合本工程的自身特點，匯水范圍區域泥沙含量大，調蓄池池深達17 m，沖洗距離東西長150 m。因此，選用水射器沖洗方式。

2.4.2 沖洗系統設計

為便于運行維護，調蓄池分為東、西兩半池，以1%的坡度坡向中央，中央處設500寬排水槽，通至集水溝。池底自東向西每隔22 m處設1套智能旋轉曝氣噴射器沖洗設備，旋轉角度0°～270°，東半池共設置6套該沖洗設備。類似的西半池設置9套沖洗設備。在調蓄池放空時，通過水泵吸水再經過混合噴射器的氣液混合，形成高速的氣液混合體，將池底淤積的泥砂沖入集水溝內，集水溝內沖洗水用放空潛污泵提升至出水渠。

3 結構設計

3.1 基坑圍護方案的選擇

本項目的場地狹小，距離既有的建(構)筑物、道路距離較近，而且單體埋深較深，因此有必要采取相應基坑圍護措施確保基坑及周邊構(建)筑物和道路的穩定和安全。

對于本工程的基坑，結合地質報告和各單體周邊情況：

基坑的圍護方案可以從鉆孔灌注樁及地下連續墻中進行選擇。

1)地下連續墻。

地下連續墻具有剛度大，可有效控制基坑變形，止水效果好，以及施工工藝成熟等諸多優勢。近年來在周邊環境保護要求高，或基坑開挖深度較深的基坑工程中得到了大量的應用，地下連續墻可以僅作為臨時圍護結構，也可兼做地下結構外墻。地下連續墻既作為基坑開挖階段的圍護體，同時作為地下結構外墻，稱為“兩墻合一”。

2)鉆孔灌注樁。

鉆孔灌注樁受力性能可靠、工藝成熟。由于鉆孔樁本身不具備止水功能，故必須配合止水帷幕采用，其經濟性及圍護效果的好壞也取決于止水帷幕的選用。根據經驗，止水帷幕應采用高壓旋噴樁。

上述兩種方案，通過選擇合理的設計參數、精心的施工，都能滿足要求。鉆孔灌注樁結合高壓旋噴樁方案，其風險主要在于止水帷幕的施工質量，對于本基坑設計來講，高壓旋噴樁深達30 m，對機具、施工控制要求極高，根據鄰近地塊的施工經驗，類似深度的止水帷幕的質量難以達到設計要求，因此不應在本深基坑中采用。

另外，采用地下連續墻作為基坑圍護體具有如下幾點鉆孔灌注樁所不能比擬的優勢：

1)地下連續墻采用“兩墻合一”的型式，即地下連續墻作為擋土止水基坑圍護體的同時，還作為地下結構外墻，墻體整體剛度大，有利于圍護結構的變形控制；

2)地下連續墻由連續的槽段組成，其整體剛度強于其余圍護體型式。因此基坑開挖階段水平變形較其余圍護體型式小。根據目前成熟的地下連續墻施工工藝，槽段與槽段連接無夾泥，在接縫處套打2根高壓旋噴樁止水，連接整體性強且防滲效果好。因而基坑挖土施工時周邊滲漏情況比一般圍護型式少；

3)“兩墻合一”地下連續墻由于節省了地下結構外墻工程量，當基坑開挖深度越深時，“兩墻合一”地下連續墻相對于其他型式的圍護體經濟性更為顯著。大量已實踐的工程經驗表明，當軟土地區中基坑開挖深度在超過15 m時，“兩墻合一”地下連續墻是最為經濟合理的圍護型式。

綜上比選，地下連續墻在經濟性、技術性方面均優于鉆孔灌注樁結合止水帷幕。因此，本工程基坑圍護體選擇采用“兩墻合一”地下連續墻。

3.2 地基處理方案

方案選擇：新建調蓄池為全地下構筑物，埋深接近20 m，池內水位較高，荷載較大，調蓄池上部有1.2 m覆土做頂部綠化，因此基底總壓力較大。根據工程地質報告的土層分布，本工程大部分單體基底位于③層粉質粘土，地基土承載力可基本滿足要求，但構筑物沉降均不滿足要求，且由于池體埋深較大，空池狀態下抗浮也不滿足要求。因此，本工程采用鉆孔灌注樁作為地基處理，以解決地基變形及構筑物抗浮的問題。

樁的類型依成樁方法可分為預制樁和灌注樁，本工程樁基可選擇預制樁(包括預制方樁和PHC管樁)和鉆孔灌注樁。其優缺點簡單比較如表1所示。

表1 優缺點比較對比表

根據本工程的土層情況、同時考慮施工方便以及前期工程經驗，保證質量，本工程選用鉆孔灌注樁。

3.3 主要構筑物結構設計

本工程主要構筑物是全地下封閉式調蓄池，埋深加大，現澆鋼筋混凝土結構，由于尺寸較大，設置后澆帶和加強帶。采用地下連續墻圍護開挖施工，水平設置2道永久框架支撐。

調蓄池上建筑采用現澆鋼筋混凝土框架結構。

4 結語

該項目調蓄池為消峰調蓄池，該項目的實施可以解決其匯水范圍內的雨水排除，可以減輕影響范圍的洪澇災害，避免對原下泄系統的沖擊。