基于蜀山区十五里河流域污染源综合治理工程论泵站深基坑开挖的可行性研究

向洋 1 刘延 2王小飞 3

(1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司 武汉 430010； 2.中国市政工程中南设计研究总院有限公司 武汉 430010； 3.中国市政工程中南设计研究总院有限公司 武汉 430010)

摘要：根据十五里河蜀山区段流域内排水户的雨、污水管道进行分流制改造，包括市政管网改造以及小区管网改造。经过对2019年初市排办列出的蜀山区十五里河流域内市政雨污混接点排查，以及对天鹅湖坝下箱涵等主要雨水主排箱涵进行溯源排查，在天鹅湖坝下箱涵处建立泵站进行雨污分流，论证论泵站深基坑开挖的可行性。

关键词：箱涵；深基坑；泵站

1工程概况

本次箱涵改造范围为蜀山十五里河流域内天鹅湖坝下箱涵，天鹅湖坝下箱涵开挖一体化泵站处于齐山云路西侧约85米，支护开挖范围约5.5米×5.5米。一体化提升泵站基坑开挖深度约10~11米，天鹅湖坝下箱涵开挖一体化泵站开挖深度超过8米，需进行削坡处理，削坡开挖范围线最低点距拉森钢板桩外边缘线至少2米，开挖坡度为1：0.75.削坡深度至支护开挖深度8米。具体施工工艺视现场实际情况定。

图1 部分现场照片（天鹅湖坝下箱涵）

2天鹅湖坝下箱涵地质条件

1层 素填土：杂色，松散，湿。含碎石，砖块等。

2层 粉质粘土：褐黄色、灰黄色，稍湿～湿，属中等压缩性。

3层 粘土：褐黄色，灰黄色，稍湿，硬塑属于中等偏低压缩性土。

通过收集区域地质构造资料分析，并结合本次勘探结果，拟建场地范围内未发现有影响建筑场地稳定性的断裂构造，场地内无不良地质作用，采取合理的工程措施后适宜本工程建设。

3基坑开挖以及围护方案

本工程采用一级放坡后钢板桩支护开挖，钢板桩采用拉森Ⅳ型钢板桩，围檩采用HW450×450型钢，支撑采用D400*8钢管。

基坑平面布置以及周边环境如图1：

图1 基坑平面布置以及周边环境

计算断面形式如表1：

表1基坑及沟槽计算开挖断面情况表

基坑设计等级为二级。基坑四周严禁堆土或堆载，地面施工荷载不超过30Kpa。

4监测方案

为了确保基坑开挖的安全和本工程地下结构施工的顺利进行，应该及时获取基坑开挖过程中支护结构和周围土体的受力与变形信息，以求事先掌握基坑开挖的动态变化，为地下室顺利施工提供动态信息，进行 “信息化”施工。根据本工程实际情况，在基坑开挖过程中提出以下几点监测内容^[1-2]：

（1）坡顶水平、垂直向位移观测；

（2）深层土体水平位移；

（3）地下水位观测；

（4）周围建筑物的竖向位移。

（5）周围管线的竖向位移；

（6）周边建筑裂缝、地表裂缝。

5基坑支护设计

计算天鹅湖坝下箱涵深基坑计算的方法采用主要有两种，一种是静力假定计算，另一种数值模拟，包括有限差分法^[3-4]、有限元法^[5]。在确定施工总体思路和施工顺序的基础上，运用理正深基坑和MIDAS/Civil软件分别建立力学模型，依据施工过程确定计算工况，对钢板桩单元、围檩与支撑构件的受力状况进行计算，验算了模型的受力情况及稳定性。本次计算利用理正深基坑7.0PB5进行计算。

天鹅湖坝下箱涵管道支护型式见图3：

图2 天鹅湖坝下箱涵管道基坑支护开挖图

计算工况一、开挖深度为4.5m

图3 工况1

计算工况二、设置第一道内支撑在开挖深度4米处

图4 工况2

计算工况三、开挖深度7.5米处

图5 工况3

计算工况四、设置第二道内支撑在开挖深度7米处

图6 工况4

计算工况五、开挖深度为11m

图7 工况5

计算工况六、开挖深度为10.5m

图8 工况6

图9 工况内力位移包络图

图10天鹅湖坝下箱涵管道基坑支护开挖图

5 结论与建议

通过对天鹅湖坝下箱涵附近处泵站深基坑支护开挖进行强度计算和稳定性验算，得出内力位移计算、地表沉降计算、基坑截面验算、整体稳定性验算、抗倾覆稳定性验算、抗隆起验算、嵌固深度构造验算以及嵌固段基坑内侧土反力验算都是满足规范要求，得出蜀山区十五里河流域污染源综合治理工程天鹅湖坝下箱涵处泵站深基坑临时支护开挖是可行的。

参考文献：

[1] 张新东，姚爱军. 某深基坑围护桩结构性态监测与数值模拟研究[J]. 地下空间与工程学报，2011，7（6）：1138-1142.

[2] 田娇，王晓艳，蔡永昌.无锡地铁深基坑支护结构受力变形特性研究[J].地下空间与工程学报，2011，7（6）：1065-1071.

[3] 付瑞勇. 复杂环境下软土深基坑开挖对周围环境的影响[J]. 河南科技大学学报，2021，42（1）.

[4] 余志成，施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[5] 金宏刚. 基于有限元模型的深基坑开挖对邻近桥梁的影响分析[J]. 科学技术创新，2020，35.

作者简介：

向洋，毕业院校：武汉理工大学，硕士.

刘延，毕业院校：武汉理工大学， 硕士. 

王小飞，毕业院校：河海大学，硕士.