全地下調(diào)蓄池工程概述

楊 彩 奎

(太原市信達防洪設(shè)施開發(fā)工程有限公司，山西 太原 030003)

1 項目概況

本項目為全地下調(diào)蓄池，有效池容為12萬m3，凈面積1.0萬m2，有效水深12 m，超高4 m。調(diào)蓄池配套設(shè)置調(diào)配水閘門井、雨水脫過泵站、放空泵站等。

調(diào)蓄池地面設(shè)置有生產(chǎn)管理區(qū)，設(shè)置格柵間、變配電間、控制室、值班室等建筑物，剩余空間設(shè)置為廣場公園，廣場公園與生產(chǎn)管理區(qū)用灌木隔開。

2 工藝設(shè)計

2.1 進出水系統(tǒng)

調(diào)蓄池進水分為兩路，一路從調(diào)蓄池北側(cè)沿調(diào)蓄池內(nèi)渠道自西向東再向南接入，另一路由調(diào)蓄池東側(cè)接入，兩路進水匯合處設(shè)置事故沉砂池，防止石塊等大的垃圾進入調(diào)蓄池。

調(diào)蓄池設(shè)置1套100 mm間隙的垂直鋼格柵去除較大的垃圾，另設(shè)自清洗水平格柵5套，每套寬7.5 m×高1.1 m，柵隙為5 mm，過柵流量9.5 m3/s，主要是用于隔離調(diào)蓄池進水中的懸浮物。

在調(diào)蓄池自清洗水平格柵后，設(shè)置翻轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)堰門5套，每套寬7.5 m×高1.1 m，對調(diào)蓄池進水口進行打開或半閉操作。

沉砂池西南側(cè)設(shè)置DN1 800出水管，配套DN1 800下開式堰門一處，用于不大于一年一遇的降雨超越排放及放空出水。出水管道接至本工程配套出水管道系統(tǒng)，用于調(diào)配工況。

2.2 脫過泵站

調(diào)蓄池內(nèi)設(shè)置脫過泵站1座，降雨重現(xiàn)期高于5年時，將一部分雨水提升后直接排入水體，脫過泵站設(shè)計規(guī)模5 m3/s，為了充分利用水頭，盡量降低揚程，節(jié)省運行費用，雨水在跌落至調(diào)蓄池前即進入脫過泵站集水池。脫過泵站內(nèi)共設(shè)置4臺潛水離心泵，單泵流量Q=1 250 L/s。

2.3 放空系統(tǒng)

放空系統(tǒng)包括放空軸流泵和放空潛污泵。放空軸流泵用于將不能重力排放的調(diào)蓄雨水提升至出水渠，經(jīng)DN1 800出水管排入下游管渠，集水池底標高較沖洗排水槽深，可將調(diào)蓄池全部放空。

放空時間對調(diào)蓄池的使用效率具有重要作用，放空時間需根據(jù)下游管渠的收納能力合理設(shè)計。本工程采用重力放空與水泵放空相結(jié)合的方式放空，高于下游管渠標高的部分采用重力放空，低于的采用水泵放空。本工程放空時間取18 h，排放效率0.7。

放空潛污泵用于將集水溝中的沖洗廢水提升后排入下游管渠，配備2臺潛水離心泵，要求為抗堵塞、耐磨型的優(yōu)質(zhì)潛水泵，并可輸送含5%泥砂雜質(zhì)的污水。

2.4 沖洗設(shè)備選型及沖洗系統(tǒng)設(shè)計

2.4.1 沖洗設(shè)備選型

根據(jù)《城鎮(zhèn)雨水調(diào)蓄池工程技術(shù)規(guī)范》調(diào)蓄池應(yīng)設(shè)置沖洗設(shè)施。采用水設(shè)備沖洗時，可采用門式自沖洗、水力翻斗沖洗、移動沖洗設(shè)備沖洗、水射器沖洗和潛水攪拌器沖洗等方式。

本工程調(diào)蓄池為全封閉地下式結(jié)構(gòu)，不具備人員、鏟車進出的條件，因此人工清淤、鏟車機械清淤不可行；水力沖洗翻斗沖洗需外接水源，沖洗范圍有限；潛水攪拌器在高水位時的防淤效果較好，調(diào)蓄池的淤積卻往往發(fā)生在排空、流速降低過程中，此時池內(nèi)水位較低，潛水攪拌器葉片露出水面，沖洗效果不佳，失去攪拌功能，也失去清淤功能，不是最佳選擇。本工程可選用的沖洗方式有水射器沖洗和門式自沖洗。根據(jù)水射器沖洗和門式自沖洗的各自利弊，并結(jié)合本工程的自身特點，匯水范圍區(qū)域泥沙含量大，調(diào)蓄池池深達17 m，沖洗距離東西長150 m。因此，選用水射器沖洗方式。

2.4.2 沖洗系統(tǒng)設(shè)計

為便于運行維護，調(diào)蓄池分為東、西兩半池，以1%的坡度坡向中央，中央處設(shè)500寬排水槽，通至集水溝。池底自東向西每隔22 m處設(shè)1套智能旋轉(zhuǎn)曝氣噴射器沖洗設(shè)備，旋轉(zhuǎn)角度0°～270°，東半池共設(shè)置6套該沖洗設(shè)備。類似的西半池設(shè)置9套沖洗設(shè)備。在調(diào)蓄池放空時，通過水泵吸水再經(jīng)過混合噴射器的氣液混合，形成高速的氣液混合體，將池底淤積的泥砂沖入集水溝內(nèi)，集水溝內(nèi)沖洗水用放空潛污泵提升至出水渠。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 基坑圍護方案的選擇

本項目的場地狹小，距離既有的建(構(gòu))筑物、道路距離較近，而且單體埋深較深，因此有必要采取相應(yīng)基坑圍護措施確?；蛹爸苓厴?gòu)(建)筑物和道路的穩(wěn)定和安全。

對于本工程的基坑，結(jié)合地質(zhì)報告和各單體周邊情況：

基坑的圍護方案可以從鉆孔灌注樁及地下連續(xù)墻中進行選擇。

1)地下連續(xù)墻。

地下連續(xù)墻具有剛度大，可有效控制基坑變形，止水效果好，以及施工工藝成熟等諸多優(yōu)勢。近年來在周邊環(huán)境保護要求高，或基坑開挖深度較深的基坑工程中得到了大量的應(yīng)用，地下連續(xù)墻可以僅作為臨時圍護結(jié)構(gòu)，也可兼做地下結(jié)構(gòu)外墻。地下連續(xù)墻既作為基坑開挖階段的圍護體，同時作為地下結(jié)構(gòu)外墻，稱為“兩墻合一”。

2)鉆孔灌注樁。

鉆孔灌注樁受力性能可靠、工藝成熟。由于鉆孔樁本身不具備止水功能，故必須配合止水帷幕采用，其經(jīng)濟性及圍護效果的好壞也取決于止水帷幕的選用。根據(jù)經(jīng)驗，止水帷幕應(yīng)采用高壓旋噴樁。

上述兩種方案，通過選擇合理的設(shè)計參數(shù)、精心的施工，都能滿足要求。鉆孔灌注樁結(jié)合高壓旋噴樁方案，其風(fēng)險主要在于止水帷幕的施工質(zhì)量，對于本基坑設(shè)計來講，高壓旋噴樁深達30 m，對機具、施工控制要求極高，根據(jù)鄰近地塊的施工經(jīng)驗，類似深度的止水帷幕的質(zhì)量難以達到設(shè)計要求，因此不應(yīng)在本深基坑中采用。

另外，采用地下連續(xù)墻作為基坑圍護體具有如下幾點鉆孔灌注樁所不能比擬的優(yōu)勢：

1)地下連續(xù)墻采用“兩墻合一”的型式，即地下連續(xù)墻作為擋土止水基坑圍護體的同時，還作為地下結(jié)構(gòu)外墻，墻體整體剛度大，有利于圍護結(jié)構(gòu)的變形控制；

2)地下連續(xù)墻由連續(xù)的槽段組成，其整體剛度強于其余圍護體型式。因此基坑開挖階段水平變形較其余圍護體型式小。根據(jù)目前成熟的地下連續(xù)墻施工工藝，槽段與槽段連接無夾泥，在接縫處套打2根高壓旋噴樁止水，連接整體性強且防滲效果好。因而基坑挖土施工時周邊滲漏情況比一般圍護型式少；

3)“兩墻合一”地下連續(xù)墻由于節(jié)省了地下結(jié)構(gòu)外墻工程量，當基坑開挖深度越深時，“兩墻合一”地下連續(xù)墻相對于其他型式的圍護體經(jīng)濟性更為顯著。大量已實踐的工程經(jīng)驗表明，當軟土地區(qū)中基坑開挖深度在超過15 m時，“兩墻合一”地下連續(xù)墻是最為經(jīng)濟合理的圍護型式。

綜上比選，地下連續(xù)墻在經(jīng)濟性、技術(shù)性方面均優(yōu)于鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕。因此，本工程基坑圍護體選擇采用“兩墻合一”地下連續(xù)墻。

3.2 地基處理方案

方案選擇：新建調(diào)蓄池為全地下構(gòu)筑物，埋深接近20 m，池內(nèi)水位較高，荷載較大，調(diào)蓄池上部有1.2 m覆土做頂部綠化，因此基底總壓力較大。根據(jù)工程地質(zhì)報告的土層分布，本工程大部分單體基底位于③層粉質(zhì)粘土，地基土承載力可基本滿足要求，但構(gòu)筑物沉降均不滿足要求，且由于池體埋深較大，空池狀態(tài)下抗浮也不滿足要求。因此，本工程采用鉆孔灌注樁作為地基處理，以解決地基變形及構(gòu)筑物抗浮的問題。

樁的類型依成樁方法可分為預(yù)制樁和灌注樁，本工程樁基可選擇預(yù)制樁(包括預(yù)制方樁和PHC管樁)和鉆孔灌注樁。其優(yōu)缺點簡單比較如表1所示。

表1 優(yōu)缺點比較對比表

根據(jù)本工程的土層情況、同時考慮施工方便以及前期工程經(jīng)驗，保證質(zhì)量，本工程選用鉆孔灌注樁。

3.3 主要構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計

本工程主要構(gòu)筑物是全地下封閉式調(diào)蓄池，埋深加大，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于尺寸較大，設(shè)置后澆帶和加強帶。采用地下連續(xù)墻圍護開挖施工，水平設(shè)置2道永久框架支撐。

調(diào)蓄池上建筑采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

該項目調(diào)蓄池為消峰調(diào)蓄池，該項目的實施可以解決其匯水范圍內(nèi)的雨水排除，可以減輕影響范圍的洪澇災(zāi)害，避免對原下泄系統(tǒng)的沖擊。