太浦河泵站工程深基坑设计与实施(1)

摘要：在软土地基进行深基坑开挖是江、浙、沪地区大型水利工程实施中经常要面临的一项技术难题。本文对太浦河泵站工程的边坡设计、降水措施的选用、施工过程的控制及信息化管理等多个方面进行了总结，对不同规范的选用、土壤力学指标特别是抗剪指标的选取对边坡设计的影响进行了分析并提出了相关的一些建议。太浦河泵站工程深基坑的成功实践可为今后类似工程的实施提供借鉴。

关键词：深基坑 设计 开挖 井点降水

一、工程概况

太浦河泵站工程位于江苏省吴江市境内的太浦河南侧，其主要作用是枯水期间通过抽引东太湖水以有效地改善上海市黄浦江上游二期引水工程取水口段的水质，提高上海市半数以上人口的生活及企事业单位供水水质和供水保证率。工程设计总流量为300立方米/秒，装有单泵流量50立方米/秒、叶轮直径4.1米、斜15度轴伸泵6台。工程总投资2.76亿元。

工程实施中基坑拟采用大开挖方式，泵房基坑长（顺水流方向）109.7米。宽（垂直水流方向）71.5米，挖深14.5米（基坑底高程el-8.05米，原状土高程el6.5米），其中集水井部位挖深达17.2米。由于基坑规模大、暴露时间长，如何确保基坑开挖过程及施工期的安全是整个工程成败的关键。

二、地质状况及环境分析

1、泵站基坑所在区域的地质状况见下表：

土层	土层底高程(m)	天然含水量(%)	固结快剪		渗透系数（20℃）cm/s	允许承载力（kpa）
			c(kpa)	φ(°)
①1	2.1～4.3		17/8	32/30	4.0e-6（6.1e-5）（垂直）
②2	0.2～1.7	36.6	13/11	22/20	3.0e-6（9.7e-6）（垂直）	80
②3	0.1～-4.5	49.4	16/11	16/14	8.6e-6（2.5e-5）（垂直）	60
②5	-5.1	35.2	10/		3.1e-5（2.5e-5）（垂直）	120
③1	-2.5～-3.2	26.7	40/29	20/184	1.0e-7（3.7e-7）（垂直）	255
③2	-3.2～-8.1	30.5	32/21	20/20	4.2e-7（9.5e-7）（垂直）	150
③3	-6.7～-8.7	32.3	5/5	35/33	1.3e-4（1.7e-4）（水平）	120
④1	-9.1～-11.4	33.4			6.4e-4（垂直）	120
⑤	-3.3～-15.0	34.8	18/14	16/15	4.3e-7（1.8e-6）	105
⑤′		35.7	11/5	29/27	1.2e-6（2.6e-6）	110
⑥	-17.6～-20.1	23.5	55/45	24/22	1.6e-7（6.6e-6）	300

注：(1)渗透系数拦中，前值为算术平均值，后值（括号内）为大值平均值；

(2)抗剪强度指标栏中，横线上、下行数值分别为算术平均值、小值平均值。

基坑开挖深度范围共涉及十个不同地质亚层，其中以粉质粘土层居多，并夹厚达2~4米的淤泥质粘土层。主要含水层为③₃、④₁和②₅层，其渗透系数（垂直和水平方向）均为k=a×10^-5——a×10^-4cm/s，属弱透水层；③₂与⑤1层为粘性土夹薄层砂壤土，具有较好的水平层理，地下水以水平运动为主，k（垂直）=a×10^-7cm/s，k（水平）=a×10^-5cm/s。其中②₃层淤泥质粘土层与②₂层内所夹泥炭层，土质极软，高压缩性，强度低，是基坑边坡稳定的控制层；③₃和④₁层为轻砂壤土，在地下水流作用下，可能会产生流沙。

2、在批复的工程初步设计报告中明确，考虑到要尽可能少占用耕地及拆迁民房，泵站站址选择在太浦河闸南侧，并选用泵闸分建方案。泵房中心线与太浦河中心线平行，两者中心线相距200米，交通桥与太浦闸桥成直线布置，交通桥中心距泵房中心74.15米。工程拆迁原则上只考虑渠堤范围内的建筑物。工程布置见下图：

太浦河节制闸是1958年建造的，其标准较低，1998年经鉴定为病危水闸。而太浦河为太湖流域泻洪主要通道，其防洪保护面积大于20万亩，保护人口超过20万人。

3、按照工程总体安排，基坑开挖将主要集中在2001年3、4月间，5月初基坑形成、进行深层水泥搅拌桩施工。这样，基坑将不可避免地要度过整整一个汛期，将经受暴雨及洪水的考验。

由此我们可以看出，研究太浦河泵站基坑的安全，不能只考虑基坑本身，还要考虑周边民房的安全，更要研究如何同时确保太浦河节制闸及太浦河防洪大堤的安全。

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