泵站工程中泵房基礎(chǔ)型式選擇

曹 銳 吳利明 周?chē)?guó)斌 陳 敏

（1.宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 宿遷 223800；2. 南水北調(diào)東線江蘇水源有限責(zé)任公司宿遷 223800；3. 江蘇省泗洪縣水利局 宿遷 223900；4. 宿遷市宿城區(qū)水利工程建設(shè)服務(wù)中心 宿遷 223800）

1 引言

泵房是泵站的主體工程之一，當(dāng)前社會(huì)各界及參建各方對(duì)工程環(huán)境及形象要求越來(lái)越高，泵房的建設(shè)質(zhì)量可以直接影響整個(gè)泵站工程的質(zhì)量，泵房的重要性越來(lái)越突出。關(guān)于泵房的外在形象即建筑造型、建筑風(fēng)格等是仁者見(jiàn)仁、智者見(jiàn)智的事情，沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，只要滿足相關(guān)建筑規(guī)范，其設(shè)計(jì)方案達(dá)到相關(guān)要求即可。而泵房基礎(chǔ)雖然深埋地下，但卻是影響泵房安全及穩(wěn)定的最重要因素?；A(chǔ)是泵房的地下部分，它的作用是將上部的泵房及泵房?jī)?nèi)部所有荷載傳遞到地基，支撐起整個(gè)泵房結(jié)構(gòu)。因此基礎(chǔ)是否穩(wěn)固是整個(gè)泵站工程是否安全可靠的關(guān)鍵。在實(shí)際工程中，泵房的部分空間是布置在泵室結(jié)構(gòu)上的，包括進(jìn)水池、墩墻等，這部分泵房和泵室組成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，不需再另設(shè)基礎(chǔ)。除此之外的其他部分泵房需單獨(dú)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。因泵站結(jié)構(gòu)型式及周邊環(huán)境的特殊性，泵房的基礎(chǔ)型式不同于其他房屋建筑工程，需根據(jù)泵站類(lèi)型、功能、周邊地形、水文、基礎(chǔ)地質(zhì)情況等條件進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。本文將對(duì)泵站工程中常見(jiàn)的幾種泵房基礎(chǔ)型式進(jìn)行介紹，分析論述其特點(diǎn)、適用條件及優(yōu)缺點(diǎn)等。

2 條形基礎(chǔ)

條形基礎(chǔ)是使用歷史悠久的一種基礎(chǔ)型式，常用于磚混房屋建筑中。條形基礎(chǔ)根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)型式不同也分成不同的種類(lèi)，泵房常用的有磚混條形基礎(chǔ)、鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)等（見(jiàn)圖1），具體型式可根據(jù)泵房荷載及基礎(chǔ)實(shí)際情況合理選擇。在泵房上部荷載不大、基礎(chǔ)寬度較小、基礎(chǔ)土質(zhì)較好及地下水位較低的地基上，可采用磚混條形基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)型式施工簡(jiǎn)單，對(duì)施工人員的技術(shù)要求不高，工程造價(jià)相對(duì)較低，是早期泵房最常用的基礎(chǔ)型式之一，目前仍有較多泵房采用；當(dāng)?shù)叵滤惠^高、泵房上部荷載較大時(shí)，磚混條形基礎(chǔ)無(wú)法滿足荷載、地基、擋土及防水防潮等要求，這時(shí)就可以采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)型式一般埋深較大，因此施工難度也較大，對(duì)施工人員的技術(shù)要求也較高，造價(jià)相對(duì)于磚混條形基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)也較高，這種基礎(chǔ)型式在近年來(lái)的泵站工程中開(kāi)始較多使用，但是因其適用的局限性，目前未大范圍推廣。中型混流泵站、軸流泵站、立式混流泵站、潛水泵站的泵房常采用條形基礎(chǔ)。

3 獨(dú)立基礎(chǔ)

獨(dú)立基礎(chǔ)也稱為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，使用條件通常為泵房柱距在4～12m 之間，上部荷載較小且分布相對(duì)均勻，基礎(chǔ)場(chǎng)地土質(zhì)也較好的情況。獨(dú)立基礎(chǔ)采用的材料也多種多樣，可根據(jù)實(shí)際情況選擇，目前使用較多的有混凝土和鋼筋混凝土等。因?yàn)楸谜径嘉挥谒?，所以泵房基礎(chǔ)一般采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，可防水防潮。獨(dú)立基礎(chǔ)埋深一般在3～6m 左右，用料較省，無(wú)需復(fù)雜的施工設(shè)備，施工技術(shù)要求一般、工期短、工程造價(jià)一般，因而為各種建筑物特別是排架、框架結(jié)構(gòu)優(yōu)先采用的一種基礎(chǔ)型式，也是參建各方比較推薦的基礎(chǔ)型式。中小型軸流泵站、離心泵站的泵房常采用獨(dú)立基礎(chǔ)。

圖1 條形基礎(chǔ)平面及剖面圖

如圖2 所示，該泵站為一座小型軸流泵站，該泵站位于某河道堤邊，功能為灌排結(jié)合，所在河道常水位較高，為原址拆建站，堤后式布置。泵站采用兩臺(tái)套軸流泵機(jī)組，正向進(jìn)水，正向出水。泵室采用濕室型結(jié)構(gòu)，出水池后接箱涵引排水，一側(cè)接管涵連接灌溉渠道。泵房為1 層框架結(jié)構(gòu)，中間部分為泵室，泵室深度為4m，該部分泵房基礎(chǔ)直接坐落在泵室墩墻上，兩側(cè)檢修間和配電間的建筑基礎(chǔ)需另行布置，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，泵室施工開(kāi)挖基坑時(shí)將兩側(cè)原狀土體挖除，此時(shí)兩側(cè)已不適合淺基礎(chǔ)（如條形基礎(chǔ)等），需將泵房基礎(chǔ)高程向下做到原狀土層（土質(zhì)滿足要求），在這種情況下可優(yōu)先選擇采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)。

4 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)也是使用較為廣泛的一種基礎(chǔ)型式，其優(yōu)點(diǎn)是沉降量極小、適用性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、造價(jià)較高，甚至在個(gè)別工程中基礎(chǔ)的造價(jià)可能占到整個(gè)泵站工程的一半以上。目前樁基礎(chǔ)被廣泛應(yīng)用于高層建筑、水利、橋梁等工程中。關(guān)于樁基礎(chǔ)的使用范圍，主要取決于地形及地基土質(zhì)分布情況。因?yàn)楸谜竟こ痰匦渭暗刭|(zhì)的特殊性，樁基礎(chǔ)可以較好地解決泵房下部復(fù)雜的地基情況，沉降量極小，安全性和穩(wěn)定性較高，所以樁基礎(chǔ)在泵站工程中使用率越來(lái)越高，常用的有混凝土預(yù)制樁和鋼筋混凝土灌注樁。

圖2 泵站（獨(dú)立基礎(chǔ)）平面圖及立面圖

如圖3 所示，該泵站為一座中型軸流泵站，該泵站位于某河道堤邊，功能為灌溉、排澇、補(bǔ)水三用，既能灌溉農(nóng)田，排除圩區(qū)內(nèi)澇水，又能在下游河道中的節(jié)制閘關(guān)閉時(shí)，引閘下水補(bǔ)充閘上，實(shí)現(xiàn)閘上灌溉，所在河道常水位較高。原泵房基礎(chǔ)為柱下混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，在運(yùn)行幾年后發(fā)現(xiàn)泵室兩側(cè)房屋墻體開(kāi)裂，經(jīng)安全鑒定分析，結(jié)論為基礎(chǔ)沉降較大導(dǎo)致，說(shuō)明原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)型式不適用，需在這次拆建后設(shè)計(jì)新的基礎(chǔ)。泵站采用布置為正向進(jìn)水、正向出水。泵室采用濕室型結(jié)構(gòu)，出水池后接箱涵引排水，一側(cè)接管涵連接灌溉渠道。泵房為2 層框架結(jié)構(gòu)，中間部分為泵室，泵室深度為5m，該部分泵房基礎(chǔ)直接坐落在泵室墩墻上，兩側(cè)檢修間和配電間的建筑基礎(chǔ)需另行布置，根據(jù)地質(zhì)勘探資料顯示，泵房地面以下的淺土層為軟弱土層，為粉土和淤泥質(zhì)黏土，滿足不了基礎(chǔ)的承載力及變形要求，而深部土層為黏土，土質(zhì)較好，同時(shí)該處河道常水位較高，因此泵室電機(jī)層高程較高，導(dǎo)致基礎(chǔ)深度較大。這種情況下獨(dú)立基礎(chǔ)已不適用，需采用樁基礎(chǔ)穿透上部土層，將基礎(chǔ)做到黏土層上，經(jīng)過(guò)方案比選，確定采用鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)。

5 注意事項(xiàng)

在泵房基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中要特別注意：建筑物和基礎(chǔ)在完建期和運(yùn)行期都會(huì)發(fā)生一定量的沉降，在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)通過(guò)復(fù)核確定最終沉降量是否滿足規(guī)范要求，而計(jì)算采用的地質(zhì)資料是前期勘探的原狀土土質(zhì)，特殊情況下也會(huì)按照處理后的復(fù)合地基進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果決定了采用哪種基礎(chǔ)型式。

圖3 泵站（灌注樁基礎(chǔ)）平面圖及立面圖

所以前期地質(zhì)勘探非常重要，同時(shí)可以得出結(jié)論：無(wú)論哪種基礎(chǔ)型式，它的持力層都優(yōu)先選擇原狀土，其次是經(jīng)過(guò)處理的回填土，絕對(duì)不可直接做在未經(jīng)處理的回填土上，否則再好的基礎(chǔ)也無(wú)法穩(wěn)固。

6 結(jié)語(yǔ)

泵房是泵站工程的重要組成部分，而泵房基礎(chǔ)是泵房安全穩(wěn)固的保障?；A(chǔ)的型式多種多樣，本文列舉幾種型式供參考，在泵房設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合泵站功能、周邊地形、水位高低、地質(zhì)等各種實(shí)際條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)方案比選確定基礎(chǔ)型式，要遵循安全可靠、方案適用、投資合理、施工方便的原則，避免出現(xiàn)不切合實(shí)際的工程設(shè)計(jì)，導(dǎo)致不良的后果■