雨污水泵房深基坑支撐設(shè)計(jì)及應(yīng)用

黎敬俊

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092]

0 引言

當(dāng)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(kāi)挖的方式施工。當(dāng)周邊情況復(fù)雜時(shí)，雨污水泵房多采用基坑開(kāi)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(wú)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(yàn)的特點(diǎn)。導(dǎo)致基坑在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)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(dāng)?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(diǎn)，對(duì)泵房基坑支撐設(shè)置及換撐設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的分析探討。

1 基坑圍護(hù)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(fù)雜，宜根據(jù)周邊地質(zhì)條件選用適用的圍護(hù)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(hù)。

泵房基坑平面形狀一般呈長(zhǎng)條形，支撐平面布置普遍采用對(duì)撐加角撐的形式布置，支撐平面位置避開(kāi)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(shí)際地質(zhì)條件一般設(shè)置2 道支撐，泵房基坑施工開(kāi)挖時(shí)通常采用順做施工，按順序開(kāi)挖并加設(shè)支撐，基坑封底后澆筑底板及傳力帶。

第一道支撐設(shè)置在基坑開(kāi)挖面頂部，第二道支撐布置在基坑中部。

綜合安全、經(jīng)濟(jì)和進(jìn)度，基坑設(shè)計(jì)工況一般如下：

（1）基坑順做開(kāi)挖并設(shè)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(shè)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(yàn)；

（7）回填并拆除換撐結(jié)構(gòu)。

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

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

同時(shí)換撐設(shè)置標(biāo)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(hù)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(shí)為盡可能利用泵房結(jié)構(gòu)，如泵房結(jié)構(gòu)設(shè)置有豎向框架，可考慮第二道支撐與豎向框架中間支撐設(shè)置在同一標(biāo)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(shè)計(jì)過(guò)程適當(dāng)考慮基坑換撐需求，第二道支撐位置高度設(shè)置合理，能有效減小換撐的工程量，加快施工進(jìn)度，節(jié)約造價(jià)。

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?，F(xiàn)狀泵站規(guī)模為4.5 萬(wàn)m3/d，原址翻建后擴(kuò)容至11.0 萬(wàn)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(kāi)挖拆除、基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜、距離現(xiàn)場(chǎng)道路較近、場(chǎng)地狹小的問(wèn)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(shè)豎向框架，中間支撐800 mm×800 mm，支撐中心標(biāo)高2.50 m（見(jiàn)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(hù)，兩道鋼支撐（見(jiàn)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(biāo)高單位：m，其余單位：mm）

3.2 地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)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(fēng)化帶花崗巖（見(jiàn)表1）。

表1 巖土設(shè)計(jì)參數(shù)表

3.3 支撐、換撐設(shè)計(jì)工況

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

基坑施工工序?yàn)?/p>

工序一：止水帷幕、支護(hù)樁、冠梁及第一道支撐施工；

工序二：開(kāi)挖至第二道支撐下并施工第二道支撐；

工序三：開(kāi)挖至坑底標(biāo)高,澆筑墊層、底板及底板傳力帶；

工序四：達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除第二道鋼支撐，保留鋼圍檁；

工序五：達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在2.500 m 標(biāo)高處利用池壁、豎向框架支撐及原有圍檁,設(shè)置換撐，完成后拆除第一道鋼支撐（見(jiàn)圖4）；

圖4 換撐設(shè)計(jì)平面圖(單位：mm)

工序六：澆筑池壁及頂板、閉水試驗(yàn)，回填至地面標(biāo)高。圖5 為施工工序示意圖。

圖5 施工工序示意圖

換撐時(shí)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(jì)算結(jié)果

在基坑的各項(xiàng)安全穩(wěn)定性均滿足要求的條件下，計(jì)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(shí)際施工中監(jiān)測(cè)數(shù)值等也滿足要求（見(jiàn)圖6 、圖7）。

圖6 開(kāi)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(yǔ)

結(jié)合上述基坑案例，及以往相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁等剛度較大的二道支撐泵房圍護(hù)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(shí)第二道支撐、換撐、泵房框架中間，支撐可設(shè)置在同一標(biāo)高，換撐時(shí)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(jìn)度。