一體化預(yù)制泵站比傳統(tǒng)鋼筋混凝土泵站具有占地面積小、造價(jià)低、安裝方便、施工周期短、易與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)及后期管理維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)"。因此，近年來(lái)在全國(guó)各地得到廣泛推廣和應(yīng)用。一體化預(yù)制泵站主要由筒體、潛污泵、格柵、液位計(jì)、進(jìn)出水管、控制閥門、通風(fēng)系統(tǒng)、檢測(cè)儀表、控制柜等組成。泵站筒體根據(jù)材質(zhì)不同可分為三種:GRP簡(jiǎn)體、PE簡(jiǎn)體和(HM)PP 筒體。簡(jiǎn)體直徑 1.2~4.2 m,簡(jiǎn)高 6~15 m,筒體底部設(shè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋地腳螺栓以固定筒體。一體化預(yù)制泵站基坑深度一般較深，基坑支護(hù)方案對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的工期和造價(jià)有較大影響。本文以王林港一體化預(yù)制泵站基坑為例,在前期確定基坑方案的過(guò)程中綜合考慮施工難度、施工工期、對(duì)周邊環(huán)境的影響和工程造價(jià)等因素,以及工期較緊，最終選擇造價(jià)和工期都適中的灌注樁+止水帷幕方案。

1、工程概況

東寶區(qū)南片區(qū)污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模1.25 萬(wàn) t/d規(guī)劃規(guī)模5萬(wàn) t/d。由于東寶區(qū)工業(yè)園及長(zhǎng)寧新城開發(fā),現(xiàn)狀污水廠處理能力已不能滿足污水排放需求王林港截污管內(nèi)污水在王林港上游出現(xiàn)溢流現(xiàn)象對(duì)王林港水質(zhì)影響較大。經(jīng)過(guò)多次踏勘現(xiàn)場(chǎng),最終確定在王林港橋東北側(cè)設(shè)抽排泵站,污水經(jīng)壓力罐抽排至2.5km外的夏家灣污水處理廠。王林港泵站規(guī)模3 萬(wàn) t/d,選用一體化預(yù)制泵站,筒體直徑 3.8m,簡(jiǎn)高9 m,筒體材質(zhì)為高強(qiáng)度玻璃鋼(GRP),筒體底部設(shè)0.5 m厚鋼筋混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸為6mx6m,如圖1所示。泵站基坑底設(shè)計(jì)高程為50.6m,場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)狀地面高程及場(chǎng)平高程均為 60.6m，泵站基坑深 10 m,平面呈正方形,如圖1所示

2、周圍環(huán)境與水文地質(zhì)資料

2.1 周圍環(huán)境

泵站南側(cè)距離現(xiàn)狀燃?xì)夤芫€2.5 m，距漢江大道紅線6.5 m，漢江大道下有市政管線通過(guò)。泵站西側(cè)鄰近現(xiàn)狀圍墻2m。泵站東南側(cè)分布有一根 DN400西氣東輸管道，最近距離約35m。根據(jù)管理部門要求,西氣東輸管道30m范圍內(nèi)動(dòng)土需審批。泵站北側(cè)為現(xiàn)狀綠地。

2.2 水文地質(zhì)資料

泵站地面絕對(duì)高程為 60.6 m(國(guó)家 85 高程)。在場(chǎng)地內(nèi)鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)地基土層主要由素填土、粉質(zhì)黏土、粉砂、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖和中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖組成,場(chǎng)地類別為Ⅱ類。第①層素填土為第四系人工堆積層,層厚5.1m,低承載力,大孔隙,不均勻。第③層粉砂為一體化預(yù)制泵站基礎(chǔ)底板持力層，粉砂層滲透系數(shù)較大，當(dāng)基坑開挖至底部時(shí),在基坑內(nèi)外水頭差的作用下,土體易產(chǎn)生管涌流砂等現(xiàn)象。

場(chǎng)地內(nèi)地下水有上層滯水和孔隙潛水兩種類型。上層滯水主要賦存在第①層素填土層中,孔隙潛水主要賦存于第③層粉砂層中?？紫稘撍c鄰近的王林港河道存在一定的水力聯(lián)系，其水位受河水影響比較明顯,粉細(xì)砂層滲透系數(shù)較大。王林港河道底高程 51.8 m,常水位 53.8 m,50a一遇洪水位 58.4 m與泵站基坑底高程 50.6m有至少3.2m的水頭差且由于泵站工期較緊,計(jì)劃施工期內(nèi)會(huì)與汛期重看因此基坑支護(hù)方案必須慎重考慮如何處理孔隙潛水對(duì)基坑的影響。

場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件和基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1(分為五個(gè)土層:1 素填土,2粉質(zhì)黏土,3 粉砂,4 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,5 中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖)。

3、基坑支護(hù)方案

本工程基坑深度為 10 m，基坑周邊有西氣東輸管線、燃?xì)夤芫€、市政管線及現(xiàn)狀市政道路等設(shè)施根據(jù)《湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)基坑工程技術(shù)規(guī)程》(DB42/T159-2012)2,基坑重要性等級(jí)為二級(jí)。由于基坑周邊環(huán)境的限制,基坑不具備放坡開挖的條件。為控制基坑變形,確保周邊環(huán)境安全,基坑應(yīng)采用剛度較大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在安全、合理、經(jīng)濟(jì)、可行的基本原則下,針對(duì)本工程基坑的開挖深度、開挖面積、場(chǎng)地內(nèi)土質(zhì)情況及周邊環(huán)境等因素，為保證工程在工期緊張的情況下按時(shí)完成,在設(shè)計(jì)初期共提出咬合樁、灌注樁+止水帷幕和沉井3種支護(hù)方案，并從技術(shù)難度、施工工期和工程造價(jià)等方面進(jìn)行了對(duì)比分析,綜合對(duì)比后選擇最優(yōu)方案。

3.1 方案簡(jiǎn)介

咬合樁具有防滲能力強(qiáng)、造價(jià)低、無(wú)需泥漿護(hù)壁、施工速度快、成樁質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn),且適用于多種地質(zhì)條件。鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合樁與樁之間排列構(gòu)成相互之間互相咬合的樁墻,此種結(jié)構(gòu)即為咬合樁。為便于切割,樁的排列方式一般為一根素混凝土樁和一根鋼筋混凝土樁。素混凝土樁采用超緩凝混凝土(初凝時(shí)間為60h),要求必須在素混凝土樁初凝之前完成對(duì)素混凝土樁的全部切削。鋼筋混凝土樁施工時(shí)采用全套管鉆機(jī)切割相鄰素混凝土樁相交部分的混凝土,實(shí)現(xiàn)咬合。咬合樁施工采用全套管+旋挖鉆機(jī)，施工流程為平整場(chǎng)地→測(cè)設(shè)樁位→施工咬合樁導(dǎo)墻→套管鉆機(jī)就位對(duì)中一吊安第一節(jié)套管→控測(cè)垂直度→壓人第一節(jié)套管→校核垂直度→抓斗取土，套管鉆進(jìn)→孔深測(cè)量→清除虛土，檢查孔底→鋼筋混凝土樁吊放鋼筋籠→放人混凝土灌注導(dǎo)管→灌注混凝土逐次拔管→測(cè)定樁頂混凝土面→套管鉆機(jī)移位。咬合樁構(gòu)造如圖2所示。

灌注樁支護(hù)體系適用于各種地質(zhì)條件下的深基坑工程,具有剛度大、變形小、技術(shù)成熟、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)需要隔地下水時(shí),需要另行設(shè)置隔水帷幕。考慮到場(chǎng)地內(nèi)的孔隙潛水,在灌注樁外側(cè)設(shè)高壓旋噴樁止水帷幕。灌注樁+止水帷幕構(gòu)造如圖3 所示。

沉井是一種在地面制作后，在井內(nèi)挖土并依靠自身重量克服井壁與土的摩擦力下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高的結(jié)構(gòu),常用于工業(yè)建筑中的構(gòu)筑物、橋梁基礎(chǔ)、臨時(shí)基坑支護(hù)等領(lǐng)域4。在市政工程中,鋼筋混凝土主要用于頂管工程中的工作井、接收井等。沉井下沉深度較大,整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好,可以承受較大的豎向和水平荷載,施工技術(shù)簡(jiǎn)單,自身具有擋土和擋水的功能,適用范圍廣,且造價(jià)不高。但沉井需分節(jié)制作,分節(jié)下沉,每節(jié)高度一般不超過(guò)6m。沉井的施工順序一般為地基處理一制作第一節(jié)沉井→抽墊木、挖土下沉→沉井接高下沉→封底。沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 75%以上時(shí)才能下沉，單節(jié)沉井施工周期約 20~25 d。本工程地下水豐富,沉井下沉深度范圍內(nèi)透水層強(qiáng)的粉砂層,可采用不排水法下沉施工,即沉井帶水下沉至設(shè)計(jì)高程后，采用一定厚度的水下混凝土進(jìn)行封底。待水下封底混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再將井內(nèi)水抽除。水下封底前須有潛水員潛入水下檢查井底是否開挖到位，按設(shè)計(jì)要求整平基底,并將刃腳混凝土面上的泥土沖洗干凈,以確保水下混凝土有足夠的斷面抵抗地下水的上浮力。沉井如圖 4所示

3.2 方案比選

方案比選結(jié)果見(jiàn)表 2.經(jīng)過(guò)對(duì)比分析可知,咬合樁方案造價(jià)高、施工難度大,且由于一體化預(yù)制泵站基坑工程量較小,設(shè)備進(jìn)場(chǎng)費(fèi)用較高，占總造價(jià)比例較高,因此不推薦此方案。沉井方案造價(jià)最低,但工期最長(zhǎng)。灌注+止水帷幕方案造價(jià)和工期都適中，且本地灌注樁+內(nèi)支撐支護(hù)形式應(yīng)用較多,考慮到本工程工期較緊,推薦采用灌注樁+止水帷幕方案。

4、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)按二維平面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化分析，取單位長(zhǎng)度按彈性地基梁進(jìn)行計(jì)算，土壓力按朗肯土壓力理論分層計(jì)算，計(jì)算采用天漢軟件。經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，一體化預(yù)制泵站基坑支護(hù)采用頂部放坡+灌注樁支護(hù)的形式,頂部放坡高度2m,放坡坡比1:2.坡面采用 0.08m厚掛網(wǎng)噴砼護(hù)面，坡底與灌注樁之間設(shè) 1.5 m 寬平臺(tái),灌注樁徑 0.8 m,樁中心距 1.2 m,樁長(zhǎng) 13 m，樁頂高程以下 0.3 m處設(shè)一道鋼筋混凝土角撐。灌注樁外側(cè)設(shè)直徑 0.6 m、間距 0.45 m的高壓旋噴樁止水帷幕，旋噴樁樁長(zhǎng)10m，樁之間咬合0.15 m。樁身最大彎矩設(shè)計(jì)值為 448 kN·m,樁身最大水平位移為 11 mm,小于 60 mm,滿足二級(jí)基坑變形要求,被動(dòng)區(qū)抗力系數(shù)大于1.05,抗隆起安全系數(shù)大于 1.8,均滿足要求。基坑支護(hù)如圖5 所示。

5、結(jié)語(yǔ)

一體化預(yù)制泵站基坑深度一般較深，但基坑平面尺寸較小,基坑規(guī)模小,深基坑支護(hù)方案應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行方案比選,選型合理、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)適用且兼顧工期的要求,選擇最適合的方案。