王 凯

(甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

1 工程概况

雁塔泵站位于广州市增城区中部，是所处排水分区内唯一外排出口，近年来暴雨发生时，上游多次出现水浸街道的情况，暴露出泵站原有排涝能力严重不足的问题，为降低内涝风险,减少涝灾损失，以本次拆除重建工程对其扩容，设计排涝流量34m3/s，5台机组总装机功率3030kW，工程规模为Ⅲ等中型，主要建筑物级别为3级，主体结构由前池、清污机段、进水池、泵站、自排闸、出水管段等组成。本文以雁塔泵站工程为例研究临江城区泵站工程中的临时基坑支护方案设计。

2 场区环境及工程地质问题

2.1 场区环境限制

泵站场地内地形起伏较小，四周高程11.8m，中部高程7.5m，总长约120m，宽约60m。场地上游边界为城市主干道的路基挡墙；场地左侧及下游测边界为江堤背水侧堤脚，江堤下方埋有燃气主管道，此管道与场地左边界基本平行，与泵站前池边墙的最小距离约7.2m；场地右侧边界与城市主干道平行，距离约3m。

2.2 工程地质条件问题

泵站场地属冲积平原地貌，上部土层有3～6m厚的人工素填土，以及黏土、细砂、中粗砂、淤泥质土等软弱土层。其中，细砂、中粗砂层虽具一定承载力，但水平向、垂直向均匀性较差，厚度变化大，且下卧淤泥质土软弱层；淤泥质土分布厚度大、范围广，具高压缩性、低强度、高灵敏度、极微透水性和高流变性等工程性质，为本场地的主要软土层；黏土层为新近沉积，处地下水位以下，土体饱水，同样具有部分软土特性；软土具有触变性，施工期受扰动后，强度大幅降低，易产生侧向滑动、沉降等。

下伏基岩为震旦系混合花岗岩，划分为全风化层和强风化层。全风化层的原岩结构基本破坏，已崩解成松散砂土状，风化产物为砂质黏性土。强风化层呈不连续的骨架或心石，小部分已崩解。场地工程地质条件总体较差。

场地地下水主要赋存于第四系冲积层孔隙中，为第四系孔隙性潜水，含水层主要由细砂、中粗砂、淤泥质粉砂及淤泥质土组成。场地内地下水与增江地表水有密切联系，地下水位以下部分基坑开挖时易发生渗透破坏，需采取合理有效的截水方案。

3 基坑支护方案比选

泵站建设的临时基坑计划使用时间1年，直至地下主体结构建设完成后进行回填，最大开挖深度为13.2m,小于14.0m，基坑开挖范围内的雨水管、供水管、移动光纤等委托相关单位制定迁移方案并实施，但基坑开挖影响范围7.2～13.2m以外的天然气管道无法迁移，依据JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》、DBJ/T 15-20—2016《建筑基坑工程技术规程》的规定，确定本工程基坑支护结构安全等级为二级，重要性系数为1.0，基坑环境等级为二级，水平位移控制值取45mm。从安全、可行、经济的角度出发，比选以下3种基坑支护方案。

(1)放坡开挖方案：本工程场区范围狭窄，四周紧贴城市主干道或江堤，且左侧地下埋有燃气管道。临时基坑深度大，若采用放坡开挖，在临时基坑使用期间，场区四周的城市主干道或江堤须被挖除，也会侵占穿堤燃气管道的规定安全范围，但江堤防汛和城市交通不允许数月甚至一年的中断，故此方案不具备基本的可行性。

(2)内支撑式支档方案：对基坑上游及左右侧，采用混凝土灌注桩及内支撑作为支挡结构，采用单排高压旋喷桩作为防渗帷幕；基坑下游侧有江堤作为支挡，采用高压旋喷桩，以避免基坑开挖时产生渗透破坏。内支撑需布置2层，横撑采用钢筋混凝土撑梁，竖撑采用钢立柱。内支撑将场区分割为若干小区域，基坑开挖及地下主体工程的施工强度及进度均受限制，之后须分层、分段拆除内支撑，投资也高于锚拉式支档结构。

(3)锚拉式支档方案：对基坑上游及左右侧，采用混凝土灌注桩及内支撑作为支挡结构。防渗帷幕布置、灌注桩及高压旋喷桩设计参数均与内支撑式支档方案相同。支护桩及外拉锚杆无需占用场区，不影响基坑开挖及地下主体工程施工，后期无需拆除，经济性优于内支撑式支挡方案。

从可行性、工期进度及经济性等多方考虑，临时基坑支护最终采用锚拉式支档方案。

4 基坑边界及支护设计分段

临时基坑使用期间，不能长时间占用四周城市主干道、江堤及河漫滩。因此，基坑上游侧及右侧边界紧贴城市主干道，左侧及下游测边界紧贴江堤背水面堤脚，基坑总长86.3m，宽度19.1～44.3m。基坑建基面高程依据主体工程各段建基面确定，支护桩及锚杆相应分段设计，包含前池段长33.7m、清污机段长11.0m、进水池段长14.8m、泵房段长21.8m。基坑平面如图1所示。

5 基坑支护设计参数分析复核

临时基坑支护设计中，首先依据规范拟定基本设计参数，挡土结构采用单排混凝土灌注桩，桩径1000mm、中心距1200mm；基坑截水帷幕采用单排基坑各段深度及地层岩性不同，排桩及锚杆长度、间距等设计参数须分段确定。软土及松散的全风化混合花岗岩均不可作为灌注桩桩端持力层，故灌注桩须将其穿透，并伸入强风化混合花岗岩层不小于1.5m，桩顶对应桩长为15.9～25.3m，桩顶设置钢筋混凝土冠梁，冠梁顶高程为8.2m，中层采用钢筋混凝土腰梁，冠梁及腰梁横断面尺寸均为1.0m×1.0m(宽×高)。砂层基本饱和、透水性强，高压旋喷桩截水帷幕须将其穿透，并伸入相对不透水的黏土或淤泥质土层不小于1.50m，对应桩长13～23m。

图1 临时基坑平面图

高压旋喷桩，桩径600mm、中心距350mm。灌注桩、旋喷桩孔位平面如图2所示。

图2 灌注桩、旋喷桩孔位平面图(单位：mm)

钢筋锚杆、钢绞线锚杆成孔直径150mm，锚杆自由段长度不小于5m，总长须穿过淤泥层、并进入稳定土层不小于1.5m。前池段左侧为避开燃气管道安全范围，采用长度较小、间距加密的钢筋锚杆，其余部位均采用2～3层钢绞线锚杆。钢筋锚杆长度10m，间距2.4m，倾角30°；钢绞线锚杆长度20～30m，间距1.2m或2.4m，倾角20°或30°。基坑支护典型横剖面设计见图3，图中尺寸单位除注明以外，高程为m，其余为mm。

依据规范及边界条件拟定基坑支护设计参数后，采用理正深基坑软件计算复核基坑支护稳定，计算结果见表1，基坑整体稳定及位移满足规范要求。

表1 各部位基坑支护整体稳定计算成果表

图3 基坑支护典型横剖面设计图

6 结语

在雁塔泵站临时基坑支护设计中，针对地层岩性分布复杂、各工程部位基坑深度不同、地上地下构筑物干扰较多、施工范围狭窄等问题，比选基坑支护方案，在符合规范要求的前提下调整各工程部位的基坑支护参数，使锚杆有效避开地下构筑物，计算复核基坑支护方案的整体稳定及内力，依据计算结果，最终确定支护灌注桩和截水高压旋喷桩的直径和长度，钢筋及钢绞线锚杆的层数、角度和长度等参数。按本方案，工程于2020年完成基坑开挖，2021年完成地下主体结构施工及基坑回填，证明方案安全可行。