沿海機場交通樞紐深基坑降排水施工技術(shù)

李聰聰，唐明成，湯亮，楊高勇，王景濤，徐紅橋

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東 珠海 519000）

1 工程概況

珠海機場綜合交通樞紐項目一期工程（一標(biāo)段）位于廣東省珠海市金灣區(qū)，項目南側(cè)緊鄰T1、T2航站樓，北側(cè)為擬建城軌機場站和金海東路；占地面積為7.57萬m2，總建筑面積約16.18萬m2，基坑深度約為9.5～10.8 m，基坑周長約1 700 m，坑中坑最大深度為15.2 m?；影踩燃墳橐患墸ň植繀^(qū)域為二級），主要支護(hù)形式灌注樁+內(nèi)支撐、灌注樁+錨索、大放坡等。

基坑地質(zhì)條件中等復(fù)雜，存在淤泥層等軟弱地質(zhì)。地下水資源豐富（場地內(nèi)穩(wěn)定水面埋藏深度介于0.83～2.20 m；初見水位埋深介于0.95～2.40 m，該場地地下水穩(wěn)定水位變化幅度為1.00～2.00 m。珠海市地處珠江口西岸雨量充沛，平均年降雨日130～150 d，金灣區(qū)多年平均降雨量為2 065 mm，每年4～9月為雨季，降雨量占全年的85%。

基坑西側(cè)為三期地塊，現(xiàn)作為T1交通樞紐用地且該地塊存在現(xiàn)有高架橋下匝道；基坑?xùn)|側(cè)為二期地塊，現(xiàn)為工人生活區(qū)；基坑南側(cè)地下室邊線緊貼T2航站樓、已有T1航站樓及國際樓；基坑北側(cè)為交通疏解施工便道（道路下方為市政雨水箱涵）和建設(shè)中城鐵站臺及市政路。

2 降排水設(shè)計方案

2.1 降排水總體方案

結(jié)合場地特點、市政雨水箱涵位置及基坑支護(hù)形式，確定排水系統(tǒng)分為潛水泵壓力抽排和重力流自然集水，坑內(nèi)排水溝采用重力流自然集水至集水井，排水方向為由北至南，通過潛水泵壓力抽排至基坑頂排水溝或三級沉砂池，經(jīng)沉淀后排入市政雨水井。場地市政雨水箱涵位于項目北側(cè)交通樞紐施工便道下，結(jié)合場地排水需求，制訂降排水方案。

2.2 降排水布置原則

1）分別在基坑頂東、西、北3側(cè)設(shè)置0.5 m×0.5 m排水溝，并設(shè)置3處8 m×2 m×2 m三級沉沙池（含兩個2 m×2 m×2 m清水池），排水溝按坡度2%找坡；排水溝及三級沉淀池采用砌筑而成，內(nèi)側(cè)抹灰15 mm厚，底部澆筑10 cm厚C15混凝土墊層。

2）大基坑及坑中坑底部分別設(shè)置環(huán)形0.5 m×0.5 m排水溝，每隔30～40 m設(shè)置1 m×1 m×1 m集水井，排水溝按坡度2%找坡。

3）土方開挖過程中，設(shè)置0.5 m（底部）×1 m臨時排水溝，排水溝由南至北按坡度2%找坡，沿排水溝于北側(cè)基坑底部設(shè)置2 m（底部）×1.5 m臨時集水井，兩側(cè)采用1∶1放坡開挖；經(jīng)潛水泵抽排至坑頂排水溝流入三級沉砂池沉淀后，排入市政雨水井，如圖1所示。

圖1 降排水平面布置圖

4）地下室結(jié)構(gòu)采用跳倉法施工，在先施工區(qū)塊邊緣四周砌筑200 mm×200 mm擋水坎，在適當(dāng)位置預(yù)留雨水口下接PVC雨水管，雨水管底部接入底板正式集水井，通過抽排至坑頂排水溝或三級沉砂池，經(jīng)沉淀后排至市政雨水井。

5）場內(nèi)排水溝、三級沉砂池、集水井長期排水易產(chǎn)生泥沙、雜物，需及時清理，需設(shè)置專人負(fù)責(zé)降排水設(shè)施、維護(hù)，保障降排水設(shè)施正常運行。

6）雨水及地下水排放市政雨水井前需經(jīng)三級沉砂池沉淀，滿足市政排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 降排水計算

3.1 降雨量計算

式中，L總為降雨總量，L；QS為雨水設(shè)計流量，L/s；t為設(shè)計降雨歷時，s。

3.2 雨水設(shè)計流量

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[1]第4.1條設(shè)計流量中的4.1.7條“當(dāng)匯水面積大于2 km2時，應(yīng)考慮區(qū)域降雨和地面參透性能的時空分布不均勻性和管網(wǎng)匯流過程等因素，采用數(shù)學(xué)模型法確定雨水設(shè)計流量”。

式中，q為設(shè)計暴雨強度，L/（hm2·s）；ψ為綜合徑流系數(shù)；F為匯水面積，hm2。

3.2.1 綜合徑流系數(shù)計算

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第4.1.8條綜合徑流系數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)劃確定的控制，并應(yīng)符合下列規(guī)定，如表1所示。

表1 徑流系數(shù)

根據(jù)場地及上述情況，場內(nèi)土路面占比94%（78 725 m2），混凝土路面占比6%（約5 000 m2）。

式中，ψ1為土路面徑流系數(shù)，取0.3；ψ2為混凝土路面徑流系數(shù)，取0.90；W1為場內(nèi)土路面權(quán)重，取0.94；W2為混凝土路面權(quán)重，取0.06。

經(jīng)計算ψ為0.336。

3.2.2 匯水面積計算

基坑占地面積約7.57萬m2，考慮放坡段情況及周邊施工道路，匯水面積共計約8.3725萬m2。

3.2.3 設(shè)計暴雨強度計算

1）設(shè)計暴雨強度計算要求

根據(jù)珠海市暴雨強度公式及計算圖表，以重現(xiàn)期3 a、5 a、10 a相應(yīng)的單一重現(xiàn)期暴雨強度公式制表[2]。

重現(xiàn)期為3 a時，單一重現(xiàn)期暴雨強度公式：

重現(xiàn)期為5 a時，單一重現(xiàn)期暴雨強度公式：

重現(xiàn)期為10 a時，單一重現(xiàn)期暴雨強度公式：

式（4）～式（6）中，t為降雨歷時，min。

2）降雨歷時計算

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第4.1.11條雨水管渠的降雨歷時應(yīng)按照式（7）和式（8）計算：

式中，t1為地面集水時間，min，應(yīng)根據(jù)匯水距離、地形坡度和地面種類通過計算確定，宜采用5～15 min；取t1=10 min；t2為管渠內(nèi)雨水流行時間，min；L為基坑頂雨水明渠的長度，m，取L=214 m（考慮雨水明渠最遠(yuǎn)點到雨水口的距離）；V為基坑頂雨水明渠的流速，m/min，取V=153 m/min（根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第5.2.6條雨水明渠的最大設(shè)計流速規(guī)定，排水明渠采用漿砌塊石或漿砌磚，最大設(shè)計流速3.0 m/s，當(dāng)水流深度小于0.4時，宜按最大設(shè)計流速乘以0.85計算）。

3）設(shè)計重現(xiàn)期選取

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第4.1條設(shè)計流量中的4.1.3條雨水管渠的設(shè)計流量應(yīng)根據(jù)雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期確定。雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期應(yīng)根據(jù)匯水地區(qū)、城鎮(zhèn)類型、地形特點和氣候特征等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后按表2規(guī)定取值，并明確相應(yīng)的設(shè)計降雨強度，且應(yīng)符合下列規(guī)定。

表2 雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期a

根據(jù)表2規(guī)定，項目位于珠海市金灣區(qū)屬于非中心城市，可考慮雨水管渠設(shè)計重現(xiàn)期p=3 a。

4）雨水設(shè)計流量計算，流量匯總?cè)绫?所示。

表3 雨水設(shè)計流量匯總

4 機械配備計算

根據(jù)GB 50015—2019《建筑給排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第5.3.19條雨水集水池及排水泵設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定。

式中，Q功為排水泵排水能力，L/s，（排水泵的流量應(yīng)按排入集水井的設(shè)計雨水量確定）；Q為設(shè)計雨水量，L/s；N為排水泵數(shù)量，個；取N=30個（集水池排水泵不應(yīng)小于2臺，不宜大于8臺，緊急情況下可同時使用）。

故：排水泵的整體排水能力不小于1 305.53 L/s，考慮現(xiàn)場設(shè)計3個沉砂池，每個沉砂池含2個清水池，每個清水池配備5臺功率18.5 kW、排水能力50 L/s，共計配備30臺，總排水能力1 500 L/s，滿足要求。

5 結(jié)語

綜合以上分析，通過適當(dāng)暴雨重現(xiàn)期的選取，通過降排水計算，經(jīng)濟合理布置場內(nèi)排水溝、三級沉砂池、雨水管、潛水泵，確?；拥慕蹬潘芰M足要求，保證了基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)安全，為工程的施工提供安全、舒適、干燥的場地條件，確保項目施工進(jìn)度如期完成，為其他類型項目提供優(yōu)化基坑降排水方案的設(shè)計思路，為后續(xù)施工提供參考依據(jù)。