雨污水泵房深基坑支撐設計及應用

黎敬俊

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市200092]

0 引言

當前階段，城市地區(qū)雨污水泵站深度一般在10.0～12.0 m，一般采用沉井或者基坑開挖的方式施工。當周邊情況復雜時，雨污水泵房多采用基坑開挖的方式施工。

泵房與一般地下室結(jié)構(gòu)不同，存在豎向構(gòu)件較多、水平構(gòu)件較少、無中層板、頂層板露出地面、側(cè)壁板以雙向板受力為主，以及需要考慮閉水試驗的特點。導致基坑在設計時對于支撐的布置要求較高，需要結(jié)合泵房自身的結(jié)構(gòu)布置，并考慮適當?shù)膿Q撐方法才能滿足泵房的施工要求。

本文基于上述泵房的結(jié)構(gòu)特點，對泵房基坑支撐設置及換撐設計進行一定的分析探討。

1 基坑圍護選型及支撐平面布置

泵房基坑深度較深，周邊環(huán)境一般較為復雜，宜根據(jù)周邊地質(zhì)條件選用適用的圍護形式，為10.0～12.0 m，基坑一般選用灌注樁或者SMW 工法等剛度較大的圍護。

泵房基坑平面形狀一般呈長條形，支撐平面布置普遍采用對撐加角撐的形式布置，支撐平面位置避開泵房結(jié)構(gòu)隔墻。

2 基坑支撐豎向布置及換撐工序

泵房基坑深度為10.0～12.0 m，按實際地質(zhì)條件一般設置2 道支撐，泵房基坑施工開挖時通常采用順做施工，按順序開挖并加設支撐，基坑封底后澆筑底板及傳力帶。

第一道支撐設置在基坑開挖面頂部，第二道支撐布置在基坑中部。

綜合安全、經(jīng)濟和進度，基坑設計工況一般如下：

（1）基坑順做開挖并設置支撐；

（2）基坑底板及傳力帶澆筑；

（3）拆除第二道支撐；

（4）施工泵房至第一道支撐下；

（5）設置換撐并拆除第一道支撐；

（6）澆筑完剩余結(jié)構(gòu)并閉水試驗；

（7）回填并拆除換撐結(jié)構(gòu)。

由于泵房結(jié)構(gòu)中沒有中層樓板作為結(jié)構(gòu)換撐，第一道支撐拆除前設置的臨時換撐只能結(jié)合豎向隔墻設置，一般設置一道臨時鋼支撐。如不考慮現(xiàn)有條件，該道臨時鋼支撐需要重新加設鋼圍檁及全部鋼支撐，工程量較大。

泵房豎向隔墻及細部構(gòu)造較多，臨時鋼支撐設置較為麻煩。故從方便施工角度，宜盡可能多的利用已設置的第二道支撐圍檁及泵房結(jié)構(gòu)。

同時換撐設置標高宜距離基坑頂4～6 m，才能保證拆除第一道支撐后，懸臂段的圍護頂位移能滿足要求。

從以上兩方面考慮，第二道支撐宜布置在距離基坑頂4～6 m 處，換撐直接利用第二道支撐的圍檁。同時為盡可能利用泵房結(jié)構(gòu)，如泵房結(jié)構(gòu)設置有豎向框架，可考慮第二道支撐與豎向框架中間支撐設置在同一標高，以節(jié)約換撐工程量。

綜上所述，雨污水泵房基坑第二道支撐的位置布置十分關(guān)鍵，如在泵房結(jié)構(gòu)的設計過程適當考慮基坑換撐需求，第二道支撐位置高度設置合理，能有效減小換撐的工程量，加快施工進度，節(jié)約造價。

3 工程案例

3.1 工程概況

污水泵站基坑工程位于廈門市北部。現(xiàn)狀泵站規(guī)模為4.5 萬m3/d，原址翻建后擴容至11.0 萬m3/d。泵房位置與既有水泵間及閘門井重合，基坑需要考慮既有結(jié)構(gòu)的開挖拆除、基坑周邊環(huán)境較復雜、距離現(xiàn)場道路較近、場地狹小的問題。

泵房結(jié)構(gòu)尺寸為24.0 m×14.6 m，側(cè)壁板跨度較大，中間加設豎向框架，中間支撐800 mm×800 mm，支撐中心標高2.50 m（見圖1）。

圖1 泵房結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

基坑平面尺寸26.60 m×18.10（21.15）m，深度10.20 m，采用18 m 直徑800 mm 灌注樁做圍護，兩道鋼支撐（見圖2、圖3）。

圖2 基坑平面布置圖（單位：mm）

圖3 基坑剖面布置圖（標高單位：m，其余單位：mm）

3.2 地質(zhì)條件

擬建場地由近期人工填土層、第四系海陸交互相沉積、第四系沖洪積層、第四系殘積層組成，基底為燕山期各風化帶花崗巖（見表1）。

表1 巖土設計參數(shù)表

3.3 支撐、換撐設計工況

基坑采用兩道鋼支撐，第二道支撐設置在標高2.50 m 處，與泵房豎向框架結(jié)構(gòu)中間支撐標高一致，距離地面4.5 m。圖4 為換撐設計平面圖

基坑施工工序為

工序一：止水帷幕、支護樁、冠梁及第一道支撐施工；

工序二：開挖至第二道支撐下并施工第二道支撐；

工序三：開挖至坑底標高,澆筑墊層、底板及底板傳力帶；

工序四：達到設計強度后，拆除第二道鋼支撐，保留鋼圍檁；

工序五：達到設計強度后，在2.500 m 標高處利用池壁、豎向框架支撐及原有圍檁,設置換撐，完成后拆除第一道鋼支撐（見圖4）；

圖4 換撐設計平面圖(單位：mm)

工序六：澆筑池壁及頂板、閉水試驗，回填至地面標高。圖5 為施工工序示意圖。

圖5 施工工序示意圖

換撐時利用第二道支撐鋼圍檁及泵房框架結(jié)構(gòu)，可有效減少支撐拆除及換撐工程量。

3.4 計算結(jié)果

在基坑的各項安全穩(wěn)定性均滿足要求的條件下，計算結(jié)果表明，支撐換撐后的基坑位移由16.2 mm 增大到18.2 mm，在規(guī)范安全允許范圍內(nèi)滿足要求。本工程基坑已安全回填，實際施工中監(jiān)測數(shù)值等也滿足要求（見圖6 、圖7）。

圖6 開挖到坑底位移內(nèi)力圖

圖7 換撐后位移內(nèi)力圖

4 結(jié)語

結(jié)合上述基坑案例，及以往相關(guān)工程經(jīng)驗，如圍護結(jié)構(gòu)采用灌注樁等剛度較大的二道支撐泵房圍護結(jié)構(gòu)，第二道支撐宜布置在距離基坑頂4～6 m 區(qū)域，此時第二道支撐、換撐、泵房框架中間，支撐可設置在同一標高，換撐時利用第二道支撐圍檁及泵房結(jié)構(gòu)，在基坑安全可靠的前提下，能有效節(jié)約工程量并加快施工進度。