浅谈北村泵站基坑支护设计

陈德汉 蓝师园

摘要：北村泵站基坑工程位于住宅区之间，工期紧张，交通疏导与工程布置存在冲突。本文根据工程所在的位置和施工要求，将两套基坑支护方案进行对比，最终形成一套技术可行、经济合理的最佳支护方案，进而明确基坑支护设计及基坑安全监测措施，获得了预期的基坑施工效果，对于日后水利工程基坑支护有一定的参考价值。

关键词：泵站 基坑支护 基坑安全监测

1 工程概况

北村泵站位于现有北村水闸南侧，雅瑶水道出口处。按照10年一遇最大24小时暴雨一天排完，控制内水位1.50m标准要求新建北村泵站，规划流量105m3/s。设计安装3台3300ZBG39.5-2.11型竖井贯流泵，电机配用3台TKS1600-8型同步电动机，总装机容量4800kW，泵站规模属大（2）型。

2 基坑施工难点

本工程主要难点有以下方面：①本工程位于现北村水闸及居民住宅区之间，主体建筑物距离现有水闸、住宅区较近，施工场地狭窄，基坑开挖较深，最深处达到12.1m，基坑边缘基本贴着北村水闸及北村水闸交通桥，需保证施工期基坑安全，并尽量减少对现有建筑物的影响。②交通疏导方案，对工程布置影响较大。③主体施工时间短，水下结构必需在4月15日完工并拆除围堰。

3 基坑支护方案比选

北村泵站的基坑位于现有北村水闸南侧，基坑底南侧边缘距离用地边线约为12～40m，尤其是外江出水涵洞EF～JK段与现有房屋最小距离仅为12m，没有完全放坡开挖的场地，为确保基坑开挖时不影响现有建筑物的安全，并尽量减少房屋拆迁，经分析，在基坑南侧内涌斜坡连接段至外江出水涵洞JK段需采取垂直支护措施进行开挖。

本工程内涌斜坡连接段至内涌进水池反滤段建基面高程为-6.825～-7.325m；泵房内涌段建基面高程为-13.625m，泵房中间段建基面高程为-9.60m～-13.6m，泵房外江段建基面高程为-7.725m；外江出水涵洞AB～JK段建基面高程为-7.025～-3.8m，基坑顶地面高程为2.5m～4.4m，基坑开挖深度约7.3m～12.1m。根据地质资料，内涌进水池段及外江出水涵洞段揭露地层为：①人工填土层、②-1冲淤积含淤质砂、含砾砂层、②-3冲淤积淤泥质粘土层及泥质砂岩、砂砾岩；泵房段揭露地层有：①人工填土层、②-1冲淤积含淤质砂、含砾砂层、②-3冲淤积淤泥质粘土层、②-4冲积含泥细砂、含砾中粗砂层及泥质砂岩、砂砾岩。上述土层中②-3冲淤积淤泥质粘土层为高压缩性土，属软弱层，揭露厚度约为1.0～4.6m。

根据地质资料，拟定以下2种基坑支护方案进行比选。①方案1——冲孔灌注桩支护加旋喷桩围护方案。在基坑外侧采用冲孔灌注桩作基坑支护结构，桩间采用旋喷桩止水防渗。从地面约3.5m高程开始以1：1.5放坡开挖至2.25m～-2.5m高程，2.25m～-2.5m高程到基坑底采用灌注桩垂直支护。冲孔灌注桩直径为1.0m，桩中心间距为1.05m，桩顶设计高程为-2.5m～2.25m，单桩长为9.0m～16.0m，旋喷桩直径为0.6m，桩中心间距为1.05m，单桩长为5.0m～5.5m。②方案2——重力式格构式搅拌桩挡土墙支护方案。从地面约3.5m高程开始以1：1.5放坡开挖至2.25m～-2.5m高程，2.25m～-2.5m高程到基坑底采用重力式格构式搅拌桩挡土墙垂直支护。挡土墙厚4.0m，由格构式布置的直径0.5m，中心间距为0.35m的水泥搅拌桩与桩间土体组成。

上述两种方案施工技术均成熟可行，详细的工程量及投资比较见表1所示。

方案1的优点是安全可靠，缺点是入岩施工难度大，工程造价稍偏大。方案2的优点施工难度小，工程造价稍节省，利用强风化岩层作为挡土墙基础面，将格栅内的土体加固成重力式挡土墙，可以达到支护挡土的作用，缺点是挡土墙基础在岩面上，没有嵌入岩层，安全保障性低，搅拌桩施工龄期长，总体施工工期较长。从安全可靠、工期节约等方面考虑，本阶段基坑南侧推荐采用直径1.0m的冲孔灌注桩支护加旋喷桩围护方案。

4 基坑支护设计

本工程冲孔灌注桩支护范围为内涌斜坡连接段至外江出水涵洞JK段及内引涌右岸，支护纵向长约300.3m，桩中心间距1.05m，共布置287条，各部位的灌注桩桩顶高程及桩长列于表2所示。为进一步保证基坑安全，减少灌注桩桩顶水平位移，在内涌进水斜坡连接段～外江出水涵洞AB段沖孔桩处-3.0m和-5.0m高程、外江出水涵洞BC段～JK段冲孔桩处1.0m和-1.0m高程设置2道张拉锚杆，锚杆直径为32mm，采用HRB335级钢筋，单条锚杆长15.0m，水平间距2.1m，锚杆与水平面倾角20°，共布置287条。在灌注桩桩顶设钢筋砼连系梁，梁高1.0m，宽1.0m。为保护开挖边坡受雨水冲刷，采用0.1m厚的C20喷射砼对基坑开挖边坡进行护面。

选取基坑开挖深度最深的泵房中间段水泵坑处及距离周围建筑物较近的外江出水涵洞FG段进行灌注桩支护计算，支护计算结果见表3～表4所示，由表中数据可知计算结果均满足规范要求。

5 基坑安全监测

为确保基坑开挖和周边房屋安全，需对泵站南侧基坑进行监测。监测项目包括支护结构水平及竖向位移、坡顶水平及竖向位移、周边建筑物变形、地下水位等。具体布置如下：在基坑南侧边坡顶部设置25个水平及竖向位移监测点，监测点间距约20m；在灌注桩桩顶联系梁上设置15个水平及竖向位移监测点，监测点间距约20m；在灌注桩桩体内埋设测斜管，共埋设3支，每支间距约80m，用于监测桩体的深层水平位移；在张拉锚杆处设置2处锚杆拉力监测点，每处布置3根监测点；在泵站基坑周边内外侧共埋设3支测压管，用于监测基坑开挖过程中地下水位变化情况。

在基坑与南侧房屋间设沉降、位移观测水准点，共10 个，用于观测该部位土体变形情况。以上各项监测的时间间隔根据施工进程确定，当监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。

6 结语

本工程是南海地区水利工程首次遇到的复杂的深基坑支护，在城镇化建设日益加快的情况下，今后的水利工程建设会越来越多遇到类似深基坑的支护工程，本工程的支护设计对于日后水利工程基坑支护有一定的参考价值。

参考文献：

[1]许清根，龚浩，周庆荣，赵抚民.深基坑支护结构方案设计要点[J].江西科学，2013（06）.

[2]李玉甫.深基坑支护方案的选择与应用[J].价值工程，2012（05）.

[3]张靖.深基坑支护设计与施工分析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2012（10）.

作者简介：陈德汉（1983-），男，研究生，工程师，从事水工设计施工。