雨污水泵房深基坑支撑设计及应用

黎敬俊

[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市200092]

0 引言

当前阶段，城市地区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开挖的方式施工。当周边情况复杂时，雨污水泵房多采用基坑开挖的方式施工。

泵房与一般地下室结构不同，存在竖向构件较多、水平构件较少、无中层板、顶层板露出地面、侧壁板以双向板受力为主，以及需要考虑闭水试验的特点。导致基坑在设计时对于支撑的布置要求较高，需要结合泵房自身的结构布置，并考虑适当的换撑方法才能满足泵房的施工要求。

本文基于上述泵房的结构特点，对泵房基坑支撑设置及换撑设计进行一定的分析探讨。

1 基坑围护选型及支撑平面布置

泵房基坑深度较深，周边环境一般较为复杂，宜根据周边地质条件选用适用的围护形式，为10.0～12.0 m，基坑一般选用灌注桩或者SMW 工法等刚度较大的围护。

泵房基坑平面形状一般呈长条形，支撑平面布置普遍采用对撑加角撑的形式布置，支撑平面位置避开泵房结构隔墙。

2 基坑支撑竖向布置及换撑工序

泵房基坑深度为10.0～12.0 m，按实际地质条件一般设置2 道支撑，泵房基坑施工开挖时通常采用顺做施工，按顺序开挖并加设支撑，基坑封底后浇筑底板及传力带。

第一道支撑设置在基坑开挖面顶部，第二道支撑布置在基坑中部。

综合安全、经济和进度，基坑设计工况一般如下：

（1）基坑顺做开挖并设置支撑；

（2）基坑底板及传力带浇筑；

（3）拆除第二道支撑；

（4）施工泵房至第一道支撑下；

（5）设置换撑并拆除第一道支撑；

（6）浇筑完剩余结构并闭水试验；

（7）回填并拆除换撑结构。

由于泵房结构中没有中层楼板作为结构换撑，第一道支撑拆除前设置的临时换撑只能结合竖向隔墙设置，一般设置一道临时钢支撑。如不考虑现有条件，该道临时钢支撑需要重新加设钢围檩及全部钢支撑，工程量较大。

泵房竖向隔墙及细部构造较多，临时钢支撑设置较为麻烦。故从方便施工角度，宜尽可能多的利用已设置的第二道支撑围檩及泵房结构。

同时换撑设置标高宜距离基坑顶4～6 m，才能保证拆除第一道支撑后，悬臂段的围护顶位移能满足要求。

从以上两方面考虑，第二道支撑宜布置在距离基坑顶4～6 m 处，换撑直接利用第二道支撑的围檩。同时为尽可能利用泵房结构，如泵房结构设置有竖向框架，可考虑第二道支撑与竖向框架中间支撑设置在同一标高，以节约换撑工程量。

综上所述，雨污水泵房基坑第二道支撑的位置布置十分关键，如在泵房结构的设计过程适当考虑基坑换撑需求，第二道支撑位置高度设置合理，能有效减小换撑的工程量，加快施工进度，节约造价。

3 工程案例

3.1 工程概况

污水泵站基坑工程位于厦门市北部。现状泵站规模为4.5 万m3/d，原址翻建后扩容至11.0 万m3/d。泵房位置与既有水泵间及闸门井重合，基坑需要考虑既有结构的开挖拆除、基坑周边环境较复杂、距离现场道路较近、场地狭小的问题。

泵房结构尺寸为24.0 m×14.6 m，侧壁板跨度较大，中间加设竖向框架，中间支撑800 mm×800 mm，支撑中心标高2.50 m（见图1）。

图1 泵房结构示意图（单位：mm）

基坑平面尺寸26.60 m×18.10（21.15）m，深度10.20 m，采用18 m 直径800 mm 灌注桩做围护，两道钢支撑（见图2、图3）。

图2 基坑平面布置图（单位：mm）

图3 基坑剖面布置图（标高单位：m，其余单位：mm）

3.2 地质条件

拟建场地由近期人工填土层、第四系海陆交互相沉积、第四系冲洪积层、第四系残积层组成，基底为燕山期各风化带花岗岩（见表1）。

表1 岩土设计参数表

3.3 支撑、换撑设计工况

基坑采用两道钢支撑，第二道支撑设置在标高2.50 m 处，与泵房竖向框架结构中间支撑标高一致，距离地面4.5 m。图4 为换撑设计平面图

基坑施工工序为

工序一：止水帷幕、支护桩、冠梁及第一道支撑施工；

工序二：开挖至第二道支撑下并施工第二道支撑；

工序三：开挖至坑底标高,浇筑垫层、底板及底板传力带；

工序四：达到设计强度后，拆除第二道钢支撑，保留钢围檩；

工序五：达到设计强度后，在2.500 m 标高处利用池壁、竖向框架支撑及原有围檩,设置换撑，完成后拆除第一道钢支撑（见图4）；

图4 换撑设计平面图(单位：mm)

工序六：浇筑池壁及顶板、闭水试验，回填至地面标高。图5 为施工工序示意图。

图5 施工工序示意图

换撑时利用第二道支撑钢围檩及泵房框架结构，可有效减少支撑拆除及换撑工程量。

3.4 计算结果

在基坑的各项安全稳定性均满足要求的条件下，计算结果表明，支撑换撑后的基坑位移由16.2 mm 增大到18.2 mm，在规范安全允许范围内满足要求。本工程基坑已安全回填，实际施工中监测数值等也满足要求（见图6 、图7）。

图6 开挖到坑底位移内力图

图7 换撑后位移内力图

4 结语

结合上述基坑案例，及以往相关工程经验，如围护结构采用灌注桩等刚度较大的二道支撑泵房围护结构，第二道支撑宜布置在距离基坑顶4～6 m 区域，此时第二道支撑、换撑、泵房框架中间，支撑可设置在同一标高，换撑时利用第二道支撑围檩及泵房结构，在基坑安全可靠的前提下，能有效节约工程量并加快施工进度。